[发明专利]一种基于MFI结构的自修复铝基防腐涂层的制备方法

说明书

本发明公开一种具有自修复功能的沸石基防腐涂层及其制备方法，属于金属防腐涂层技术领域。该涂层可分为Ce‑ZSM‑5内层与Silicate‑1面层两层。先利用离子交换法制备Ce‑ZSM‑5晶种，在金属表面涂覆含铈晶种形成连续晶种层；再将载有晶种的金属基体置于反应釜中在水热条件下生长Silicate‑1层。该防腐涂层防腐性能良好，耐久性强，且膜层与基体结合力好，环境友好，能够很好地适应日益复杂的腐蚀环境，因而本发明的推广具有良好的社会、环境与经济效益。

技术领域

本发明属于金属表面防腐、耐磨功能涂层制备技术领域，具体涉及一种长效的铝合金基防腐自修复沸石涂层及其制备方法。

背景技术

铝及铝合金是工业界广泛应用的一类金属，其使用过程中的防腐问题一直是工业界和学术界关注的热点。目前铝合金最主要的防腐策略是基于防腐涂层和涂料，沸石作为一种新型的无机防腐涂层被报道具有优良的防腐性能(ELECTROCHEM SOLID ST.2001，4，B23-26；CN103818089 A)，且对环境友好，是一种具有广阔前景的防腐涂层。

目前基于自修复防腐沸石涂层的研究主要是将负载缓蚀剂的沸石添加到其他基质中在金属表面成膜，从而制得自修复涂层。如2013年，Dias将在Ce(NO₃)₃溶液中浸泡3小时的NaX沸石颗粒放入ZrO₂/SiO₂混合溶胶-凝胶液中，成功地在AA2024-T3基体上制备了富含铈(III)的沸石粉末改性的溶胶-凝胶膜(Electrochimica Acta，2013，112：549-556)。2014年，Ferrer采用两步法对NaY分子筛进行双掺杂，即将目标沸石依次置于Ce(NO₃)₃和二乙基二硫代氨基甲酸盐溶液中混合，制成混合溶胶-凝胶环氧涂层，将其与固化剂一并涂覆在AA2024-T3基体上(Microporous and Mesoporous Materials，2014，188：8-15)。2016年，Wang采用离子交换法将MCM-22沸石置于Ce(NO₃)₃溶液中制备Ce-MCM-22沸石，通过涂覆法在Mg-Li合金表面上制备含有Ce-MCM-22沸石的环氧涂层(Applied Surface Science，2016，369：384-389)。已有报道的这类复合沸石膜包含截然不同的两相，两相结合力以及沸石颗粒在分散相分布的均匀性都是需要解决的问题。而沸石涂层在金属上的直接生长可以有效的避免这类问题。基于此，本专利在铝合金基体上设计制备一种含Ce的自修复MFI沸石防腐涂层。

发明内容

本发明的目的在于克服已有铝合金基沸石膜的不足，而提供一种以Ce-ZSM-5为涂覆晶种，二次生长技术最终实现具有铝浓度梯度的MFI防腐沸石膜的制备技术。利用该方法制备的MFI沸石膜与铝合金基体结合力好，连续且致密，能够提高铝合金的抗腐蚀能力，防腐效果能够超越单一的MFI防腐涂层。

本发明的具体技术方案如下：

步骤1：铝合金预处理

将选择的铝合金基体浸于装有石油醚或十六烷基三甲基溴化铵的烧杯中，在超声波清洗机中超声5～10分钟，用去离子水清洗后，将铝合金放入30％的H₂O₂中浸泡30～60分钟，取出后用去离子水冲洗，最后将其置于60℃的烘箱中，干燥1～2小时。

步骤2：制备Ce-ZSM-5晶种

称取硅铝比为25的钠型ZSM-5粉末8.0克，六水合硝酸铈固体4.2克，量取去离子水50毫升，一同加入行星球磨机的球磨罐中后以400～600转/分钟的速度球磨4～6小时。球磨完成后离心洗涤至上清液呈中性，将离心后的固体在60℃的烘箱中干燥6小时，待用。

步骤3：配制晶种液