[发明专利]用于航空铝合金材料的表面防腐溶胶及其处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种铝合金表面处理技术领域的涂层及其实施方法，具体是一种用于航空铝合金材料的表面防腐溶胶及其处理方法。

背景技术

传统的铝合金表面处理技术有阳极氧化、化学氧化、电镀和微弧氧化等技术。其中化学氧化法制备的化学氧化膜具有对铝合金材料的疲劳性能影响小、工艺简单、成本低、生成速度快、附着性良好等优点，常常作为铝合金喷涂底漆及涂料的前处理方法。目前化学氧化法具有代表性的处理方法是铬酸盐化学氧化法，铝合金经铬酸盐处理后，在其表面形成一层金属铬酸盐的高黏附性薄层沉积物，使得其耐蚀性得到显著提高，还能够增强底漆与基体表面的结合力。但是，该方法有许多缺点，如其中的六价铬酸盐为高度致癌物质，对环境的污染极其严重；而且这些工艺在浸渍槽中要使用强酸、强碱，这都需要大量的水来清洗残留在物件表面的过量处理溶液，而且还需要对使用过的工艺废液和清洗废水进行再处理，该处理过程环境代价极大、成本极高，这一切都增加了湿法化学工艺的成本。

目前化学氧化法中最常用的铬酸盐化学氧化法，虽然能使铝合金的耐蚀性得到显著提高。但该技术方法的缺点也很显著，如其工艺过程中出现的六价铬酸盐为一种环境极不友好的高度致癌物质；而且这些工艺过程中使用的强酸(包括含氟强酸)、强碱，以及工艺过程中使用的大量的清洗水，都在生产过程中产生出大量的工艺废液和清洗废水，在当前全世界提倡环保低碳的大背景下，这些废液和废水的处理都为这项工艺带来了极大的环境问题和高昂的环境处理成本。这就迫切需要研究一种方法简单，工艺操作简便，对设备要求不高，环境友好、无污染低成本的表面涂层新技术。

经过对现有技术的检索发现，Materials Letters 42(2000)326-330记载了的有机硅氧烷的溶胶可在金属或其合金表面形成一层干膜厚度200到1500nm的薄膜，该涂层可大大增强基体与随后涂覆的底漆和涂料间的附着力，由于涂层本身较薄、且存在微孔等结构缺陷，使其本身的耐腐蚀性不够强。

为了改善溶胶-凝胶涂层的防腐性能，有文献描述采用双硫硅烷并添加纳米氧化铝或纳米二氧化硅颗粒，就可制得具有较好防腐性能的溶胶-凝胶涂层。但与铬酸盐处理层相比，该涂层无自修复功能，当遇到外力撞击、刮擦时，涂层破损处裸露的铝合金表面就开始快速腐蚀。Journal of Rare Earths，Vol 28，No.1，Feb.2010，117-122中记载了，在铝合金表面制备溶胶-凝胶涂层和稀土涂层相结合的双涂层，用以改善防腐涂层的性能。但是该方法需两次涂覆，两次干燥，增加了操作步骤，加大了工艺难度和生产成本。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种用于航空铝合金材料的表面防腐溶胶及其处理方法，能够在铝合金基材表面形成一层具有致密网状交联结构的涂层，且该涂层具有很好化学稳定性和热稳定性，可抵御外界酸碱环境和温度变化对涂层的影响；有较高的机械强度，耐雨水的冲刷，还具有耐磨擦和耐刮擦性能。该技术方法简单、操作简便，对设备要求不高，而且环境友好、无污染。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种用于航空铝合金材料的表面防腐溶胶，其组分及含量为：1～15wt％有机硅氧烷、45～93wt％有机溶剂、0.1～10％的添加剂、0.5～10wt％稀土盐、5～50wt％去离子水以及0.1～5wt％催化剂。

所述的有机溶剂为1到10个碳原子的脂肪醇。

所述的有机硅氧烷的结构式为：[Si(R₁)(R₂)₃]_n，其中：n＝1或2，即在一个硅原子上含有一个或两个基团R₁以及2个或3个基团R₂或者是在两个相邻的硅原子上且每个硅原子各含有一个或两个基团R₁以及2个或3个基团R₂，优选为：一个基团R₁且该基团不可分离并不可水解以及含有3个基团R₂且该基团可水解并可去除。

所述的基团R₁为甲基、乙基、丙基、正-丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、丙基二硫基团、乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、丁烯基基团、乙炔基、丙炔基基团、苯基、萘基基团、甲基丙烯酰基、甲基丙烯酰基氧丙基基团、缩水甘油基、缩水甘油氧基基团、氨芳基或氨烷基基团。