[发明专利]适用于镁合金表面的有机/无机硅杂化水性耐蚀涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于镁合金表面的有机/无机硅杂化水性耐蚀涂料，还涉及该种水性耐蚀涂料的制备方法。

背景技术

镁合金是工程应用中最轻的金属结构材料，具有高的比强度、比刚度和减震性，并具有很好的铸造、电磁屏蔽及导电、导热等性能，因而在汽车制造、航空航天、电子通讯等领域得到广泛的应用。但镁是活泼金属之一，其电极电位比较负(-2.363V)，自然氧化膜也不致密，没有保护作用，因此镁合金呈现出极高的化学和电化学活性，成为制约其被广泛应用的瓶颈。因此，镁合金作为结构材料使用时必须进行适当的表面处理以提高其耐蚀性，这对发挥镁及镁合金的性能优势有着重要的现实意义。

在镁合金的表面处理技术中，涂层技术因具有涂装施工方便、适用对象范围广阔、维修补涂方便、耐蚀性好，还可以赋予材料表面多种功能等优点，而在材料表面防护中得到了广泛的应用。随着人们环保意识的增强，开发无毒、无污染的水性涂料成为涂层技术的热点。在水性涂料中，水性无机硅涂料和水性有机硅涂料是比较常见的两种。水性无机硅涂料采用的基料主要是硅酸盐系列，硅酸盐涂层具有优良的硬度、耐候性、耐热性和耐溶剂性，但涂层较脆、韧性差。而水性有机硅涂层具有优良的柔韧性、耐候性和抗污性，但其耐磨性较低。

目前，水性有机硅涂料和水性无机硅涂料的研究及使用均非常活跃，但水性有机硅涂层存在耐磨性不足，而水性无机硅涂层缺乏韧性、存在硬而脆等问题，因此，如果能将两者有机结合起来(由于两种涂料形成的涂层都具有Si-O-Si的结构，有一定的相似性，且两者都是水溶性的，具有相容性)得到具有有机/无机硅杂化共聚的互穿网络结构的涂层，那么涂层的综合性能则能得到很大的提升。

发明内容

本发明的目的是提出一种适用于镁合金表面的有机/无机硅杂化水性耐蚀涂料，能有效保护镁合金表面不受环境介质的腐蚀。

本发明的另一个目的是提出一种简化制作工艺来制备适用于镁合金表面的有机/无机硅杂化水性耐蚀涂料的方法。

本发明的一种有机/无机硅杂化水性耐蚀涂料包括有下列组分的用料：有机硅烷为5wt％～30wt％、酸性溶液为10wt％～20wt％、硅酸盐为10wt％～20wt％、有机乳液为5wt％～15wt％、纳米级填料为5wt％～20wt％、纳米级缓蚀剂为0.2wt％～3wt％、水性成膜助剂0.1wt％～2wt％、分散剂为0.1wt％～2wt％和余量的去离子水，上述各组分含量百分数之和为100％。

所述的有机硅烷为KH550、KH560或者KH570。

所述的酸性溶液为氢氟酸、盐酸、磷酸、醋酸或者草酸，酸性溶液的质量百分比浓度为0.01％～1％。

所述的硅酸盐为硅酸钠、硅酸钾或者硅酸锂。

所述的有机乳液为A601、A602、A603或者A603C。

所述的纳米级填料为纳米级二氧化钛、纳米级二氧化硅、纳米级滑石粉或者纳米级云母粉。

所述的纳米级缓蚀剂为纳米级三聚磷酸铝、纳米级磷酸锌、纳米级钼酸锌或者纳米级磷钼酸锌。

所述的水性成膜助剂为Texanol醇酯。

所述的分散剂为BYK-191、BYK-154、DP512、DP518、S-100、SN-5040或者D-5050。

本发明的一种制备适用于镁合金表面的有机/无机硅杂化水性耐蚀涂料的方法，该方法按照以下步骤实施：

称取制备有机/无机硅杂化水性耐蚀涂料所需的用料：有机硅烷为5wt％～30wt％、酸性溶液为10wt％～20wt％、硅酸盐为10wt％～20wt％、有机乳液为5wt％～15wt％、纳米级填料为5wt％～20wt％、纳米级缓蚀剂为0.2wt％～3wt％、水性成膜助剂0.1wt％～2wt％、分散剂为0.1wt％～2wt％和余量的去离子水，上述各组分含量百分数之和为100％；

步骤a、将有机硅烷加入到质量百分比浓度为0.01％～1％的酸性溶液中水解，直至溶液由混浊变为澄清为止，即制得澄清液；

步骤b、将纳米级填料、纳米级缓蚀剂、分散剂和去离子水放入搅拌机中，在搅拌速度为500r/min～1200r/min的条件下搅拌15min～60min后制得混合均匀的第一混合溶液；

步骤c、将硅酸盐加入到步骤a制得的澄清液中；在搅拌速度为100r/min～600r/min的条件下搅拌15min～60min后制得混合均匀的第二混合溶液；

步骤d、将有机乳液和水性成膜助剂加入到步骤c制得的第二混合溶液中，在搅拌速度为100r/min～600r/min的条件下搅拌15min～60min后制得混合均匀的第三混合溶液；