[发明专利]一种在铝合金表面制备Ce-ZSM-5分子筛自愈合膜的方法

说明书

一种在铝合金表面制备Ce‑ZSM‑5分子筛自愈合膜的方法。其包括铝合金表面的预处理；ZSM‑5分子筛粉末的制备；Ce‑ZSM‑5分子筛粉末的制备；硅烷偶联剂分子筛溶液的制备；热压法制备Ce‑ZSM‑5分子筛自愈合膜等步骤。本发明优点：将缓蚀剂通过离子交换法添加到分子筛孔道中，负载到铝合金表面起到防腐和自愈合的作用，同时将分子筛与偶联剂相混合，涂覆在铝合金表面，再用热压法制备分子筛自愈合膜；通过煅烧可去除分子筛孔道中的模板剂，通过水浴搅拌能使Ce³⁺有效进入分子筛孔道中。同时，热压法制备分子筛复合膜耗时较短，合成可控性较高，操作简易，本方法可显著提高铝合金与分子筛之间的结合力，绿色环保。

技术领域

本发明属于铝合金表面处理技术领域，特别是涉及一种在铝合金表面制备Ce-ZSM-5分子筛自愈合膜的方法。

背景技术

航空用铝合金在其工作周期中，容易受到点蚀以及应力腐蚀等因素影响。因此，提高铝合金的耐腐蚀性能是非常必要的。目前，提高铝合金耐蚀性的技术主要包括添加缓蚀剂、磷化、铬酸盐钝化、表面涂层等，但是这些技术均会对环境造成污染，同时，一般的防腐技术无法有效减缓应力腐蚀对航空用铝合金的影响。

分子筛膜是一种新型膜材料，具有独特的孔道结构，通过在分子筛孔道中添加缓蚀剂可以有效阻止腐蚀性介质与基体表面的接触，从而起到防腐的作用。并且在应力腐蚀过程下，在分子筛膜由于应力加载的原因破裂后，缓蚀剂可通过分子筛膜内的孔道释放出来，在金属表面再次生成保护膜，从而进一步减缓腐蚀，达到自愈合的效果。目前有关在航空用铝合金表面分子筛包藏缓蚀剂的复合涂层制备的报道较少，例如：仝晓强等人的专利《一种基于MFI结构的自修复铝基防腐涂层的制备方法》中通过将六水合硝酸铈与钠型ZSM-5粉末用球磨方法混合，手套涂抹法涂覆晶种，原位水热合成分子筛膜。本方法存在手套涂抹法不能在金属表面均匀覆盖分子筛晶种，原位水热合成可控性较低的缺点。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种在铝合金表面制备Ce-ZSM-5分子筛自愈合膜的方法。

为了达到上述目的，本发明提供的在铝合金表面制备Ce-ZSM-5分子筛自愈合膜的方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)铝合金表面的预处理：

将铝合金表面依次用砂纸进行多次打磨以去除表面划痕，然后进行抛光，再依次用丙酮、无水乙醇和去离子水分别进行超声清洗，得到预处理后的铝合金；

2)ZSM-5分子筛粉末的制备：

将四丙基氢氧化铵溶解于去离子水中，然后在搅拌条件下缓慢滴入正硅酸乙酯，最后加入硫酸铝，搅拌均匀后置于高温高压反应釜中进行合成反应，反应完全后取出，离心干燥后制备成ZSM-5分子筛粉末；

3)Ce-ZSM-5分子筛粉末的制备：

将步骤2)中制备的ZSM-5分子筛粉末在空气中进行第一次煅烧以去除模板剂；过滤所得粉末，用去离子水洗涤并干燥，然后在空气中进行第二次煅烧；过滤所得粉末，用去离子水洗涤并干燥，然后在空气中进行第三次煅烧；之后于连续搅拌状态下，在Ce(NO₃)₃溶液中交换煅烧后的ZSM-5分子筛粉末三次；过滤所得粉末，用去离子水洗涤并干燥，并在空气中进行第四次煅烧，最终制备成Ce-ZSM-5分子筛粉末；

4)硅烷偶联剂分子筛溶液的制备：

将步骤3)中制备的Ce-ZSM-5分子筛粉末分散到硅烷偶联剂中形成悬浮液，然后进行超声波震荡，使悬浮液分散均匀；

5)热压法制备Ce-ZSM-5分子筛自愈合膜：

将步骤1)中制备的预处理后的铝合金放入步骤4)中制备的悬浮液中进行浸渍，取出后在干燥箱中进行干燥，最后在液压机上进行热压而在铝合金表面制成所述的Ce-ZSM-5分子筛自愈合膜。