CN103044998A - 一种适用于海雾环境下的镁合金防腐涂层及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种适用于海雾环境下的镁合金防腐涂层及其制备方法，防腐涂层的成分为耐蚀高分子树脂材料和金属氧化物纳米粉末，其中树脂材料包括聚亚安酯,三聚氰胺甲醛和脲甲醛；金属氧化物粉末包括氧化铝或氧化锌。三种树脂的质量比为1:1:1，占总成分质量的60-75wt.%，金属氧化物纳米粉末的含量占总成分质量的5-10wt.%，其余为丙三醇溶剂。其制备方法是将高分子树脂材料与金属氧化物纳米粉末混合于丙三醇中，将涂层材料分三次喷涂于镁合金表面，经过500W的高能氦灯照射30-120分钟，固化后即形成致密的防腐涂层。本发明工艺简单、成本低廉、耐盐碱耐潮湿，并具有一定强度和耐磨性，尤其适合于海洋环境中镁合金表层处理。

Description

一种适用于海雾环境下的镁合金防腐涂层及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种防腐涂料，特别是一种镁合金防腐涂层及其制备方法。

背景技术

地球上超过70%的面积为海洋占有，所以充分利用广阔的海洋资源，逐渐成为各国关注的重点。国外早在 20 世纪30、40 年代就开始研究合金铸铁、低碳钢、不锈钢及各种铝合金、铝锌合金在海洋中的腐蚀行为。国内从 20 世纪70 年代以后为了适应沿海工业的发展，如石油化工企业、火电、核电站的建立、海洋石油、矿产的开发及海洋运输等，开始对适用于沿海及海洋工业的各种合金及其耐蚀性进行研究。海洋作业的特点就是空气中盐含量高，湿度大。在海雾环境中使用的材料需要有极好的耐盐碱耐潮湿腐蚀的性能。同时，为保证一些特殊部位的构件的使用效果，金属的表面需要一定的强度和耐磨性。

镁合金以其轻质、高比强以及良好的减震性而逐渐引起广泛的关注。镁的平均比重约1.80，大概比铝的比重轻三分之一；该金属的比强度比硬铝的高20%，比最好的飞机用钢高50%。因此镁在功能材料，甚至结构材料领域，都有广泛的应用前景。但是，由于镁电位较低，容易和其他的杂质元素构成原电池，发生点腐蚀。而且，镁腐蚀后的主要产物氧化镁形成的膜层非常疏松，不能有效的隔绝外层介质。因此，在使用中为了提高镁合金的耐蚀性，通常镁合金都需要进行防腐处理。

传统的镁合金防腐处理方法主要包括：化学转化处理，阳极氧化，金属涂层和激光处理。但这些传统的防腐处理有一些不足之处：化学转化膜质地较薄、而且软，防护能力弱，强度不够；阳极氧化膜的脆性较大、多孔，在复杂工件上难以得到均匀的氧化膜层，而氧化膜的不均匀性是导致点蚀发生的重要原因；金属涂层的结合力低，点腐蚀趋势严重；激光处理时易发生氧化、蒸发和产生汽化、气孔以及热应力。由此看来，单一方法很难制备出结合性能好，强度高，耐盐碱耐潮湿且均匀致密的抗腐蚀涂层。因此，将传统的技术结合，开发出耐盐碱耐潮湿性能好、具有一定耐磨性和强度的镁合金防腐涂层十分必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、成本低廉、耐盐碱耐潮湿、并具有一定强度和耐磨性的适用于海雾环境下的镁合金防腐涂层及其制备方法。本发明主要是采用粘合性能好，耐盐碱耐潮湿性能好的高分子树脂材料作为基体，通过添加具有一定强度和耐磨耐蚀性的铝或锌的氧化物粉末形成高分子-金属复合耐海雾防腐涂层，制备出致密的耐盐碱耐潮湿、具有一定强度和耐磨性的防腐涂层。

本发明的技术方案如下：

本发明的镁合金防腐涂层的主要成分为耐蚀高分子树脂材料和金属氧化物粉末，其中高分子树脂包括：聚亚安酯, 三聚氰胺甲醛和脲甲醛，三者的质量比为1:1:1，质量和占总质量的60-75 wt.%，以提高涂层的耐蚀性能和结合力；金属氧化物包括纳米级氧化铝或氧化锌颗粒，其含量占总质量的5-10 wt.%；余量为丙三醇溶剂。

上述镁合金涂层的制备方法：

1、将聚亚安酯、三聚氰胺甲醛和脲甲醛混合后，将上述混合物溶于丙三醇溶剂，用电磁搅拌仪对上述混合物搅拌30分钟，使高分子材料在溶剂中混合均匀。然后放入氧化铝或氧化锌粉末，继续用电磁搅拌仪搅拌120分钟，确保混合均匀。

2、配制pH为3的磷酸铵酸溶液和pH为9的氢氧化钠碱溶液，先用磷酸铵酸溶液在超声波环境中对要涂覆的镁合金表面清洗10 分钟，取出后用乙醇清洗2分钟；再用氢氧化钠碱溶液在超声波环境中对上述镁合金表面清洗10分钟，取出后用乙醇清洗4分钟，最后用热风对上述镁合金表面进行干燥处理以备用。 

3、将上述制备好的涂层材料分三次均匀地涂覆在上述镁合金表面，每次涂覆后，经过500W的高能氦灯照射30-120分钟，使溶剂分解挥发，待涂层冷却后，即可形成致密的防腐涂层。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、工艺简单，成本低廉；

2、通过调节金属氧化物粉末来调节涂层的强度，可满足不同的构件的使用需要；

3、采用耐盐碱耐潮湿的高分子树脂材料，防止在海雾环境下涂层发生损毁或与基体分离，保持涂层防护的持久性；

4、由于主要基体是高分子，可以有效阻止表层金属和基体之间的原电池腐蚀；

5、根据实际使用情况，很容易对涂层进行修复，连续使用。

附图说明

图1 是本发明实施例1的AM60合金表面防腐涂层在沿海裸露环境中放置1年的宏观形貌图。

图2 是本发明实施例2涂覆有防腐涂层的AZ60合金与没有涂层的AZ60镁合金和纯镁在3.5wt. % NaCl环境中的腐蚀速率的对比图。

具体实施方式：

实施例 1

取聚亚安酯250g、三聚氰胺甲醛250g、脲甲醛250g，将它们混合后，溶于200ml丙三醇溶剂中，用电磁搅拌仪对上述混合物搅拌30分钟，使高分子材料在溶剂中混合均匀。然后放入50g氧化铝粉末，继续用电磁搅拌仪搅拌120分钟，确保混合均匀。

配制pH为3的磷酸铵酸溶液和pH为9的氢氧化钠碱溶液，先用磷酸铵酸溶液在超声波环境中对要涂覆的AM60镁合金表面清洗10分钟，取出后用乙醇清洗2分钟；再用氢氧化钠碱溶液在超声波环境中对上述镁合金表面清洗10分钟，取出后用乙醇清洗4分钟，最后用热风对上述镁合金表面进行干燥处理以备用。

将上述制备好的涂层材料分三次均匀地涂覆在上述清洗好的镁合金表面，每次涂覆后，经过500W的高能氦灯照射30分钟，使溶剂分解挥发，待涂层冷却后，即可形成致密的防腐涂层。

如图1所示，涂覆在AM60镁合金表面的防腐涂层表面光滑，分散十分均匀，在沿海裸露环境中放置1年后，涂层外观依然完好，没有发生腐蚀，说明本涂层具有良好的耐潮湿、耐盐碱性能。

实施例 2

取聚亚安酯200g、三聚氰胺甲醛200g、脲甲醛200g，将它们混合后，溶于300ml丙三醇溶剂中，用电磁搅拌仪对上述混合物搅拌30分钟，使高分子材料在溶剂中混合均匀。然后放入100g氧化铝粉末，继续用电磁搅拌仪搅拌120分钟，确保混合均匀。

配制pH为3的磷酸铵酸溶液和pH为9的氢氧化钠碱溶液，先用磷酸铵酸溶液在超声波环境中对要涂覆的AM60镁合金表面清洗10分钟，取出后用乙醇清洗2分钟；再用氢氧化钠碱溶液在超声波环境中对上述镁合金表面清洗10分钟，取出后用乙醇清洗4分钟，最后用热风对上述镁合金表面进行干燥处理以备用。

将上述制备好的涂层材料分三次均匀地涂覆在上述清洗好的镁合金表面，每次涂覆后，经过500W的高能氦灯照射120分钟，使溶剂分解挥发，待涂层冷却后，即可形成致密的防腐涂层。

如图2所示，将具有防腐涂层的AZ60镁合金、纯镁、未经处理的AZ60镁合金放在3.5wt.% NaCl环境中，可以看出，具有防腐涂层的AZ60镁合金的腐蚀速率相比纯Mg和基体镁合金来说，有很大程度的降低，涂层保护效果很好。

实施例 3

取聚亚安酯233g、三聚氰胺甲醛233g、脲甲醛233g，将它们混合后，溶于230ml丙三醇溶剂中，用电磁搅拌仪对上述混合溶剂搅拌30分钟，使高分子在溶剂中混合均匀。然后放入71g纳米级氧化锌粉末，继续用电磁搅拌仪搅拌120分钟，确保混合均匀。

配制pH为3的磷酸铵酸溶液和pH为9的氢氧化钠碱溶液，先用磷酸铵酸溶液在超声波环境中对要涂覆的AM60镁合金表面清洗10分钟，取出后用乙醇清洗2分钟；再用氢氧化钠碱溶液在超声波环境中对上述镁合金表面清洗10分钟，取出后用乙醇清洗4分钟，最后用热风对上述镁合金表面进行干燥处理以备用。

将上述制备好的涂层材料分三次均匀地涂覆在上述清洗好的镁合金表面，每次涂覆后，经过500W的高能氦灯照射80分钟，使溶剂分解挥发，待涂层冷却后，即可形成致密的防腐涂层。

Claims (2)

1.一种适用于海雾环境下的镁合金防腐涂层，其特征在于：主要成分为耐蚀高分子树脂材料和金属氧化物粉末，其中高分子树脂包括：聚亚安酯, 三聚氰胺甲醛和脲甲醛，三者的质量比为1:1:1，质量和占总质量的60-75 wt.%；金属氧化物包括纳米级氧化铝或氧化锌颗粒，其含量占总质量的5-10 wt.%；余量为丙三醇溶剂。

2.上述权利要求1所述的一种适用于海雾环境下的镁合金涂层的制备方法，其特征在于：

（1）将聚亚安酯、三聚氰胺甲醛和脲甲醛混合后，将上述混合物溶于丙三醇溶剂，用电磁搅拌仪对上述混合物搅拌30分钟，使高分子材料在溶剂中混合均匀；

然后放入氧化铝或氧化锌粉末，继续用电磁搅拌仪搅拌120分钟，确保混合均匀；

（2）配制pH为3的磷酸铵酸溶液和pH为9的氢氧化钠碱溶液，先用磷酸铵酸溶液在超声波环境中对要涂覆的镁合金表面清洗10 分钟，取出后用乙醇清洗2分钟；再用氢氧化钠碱溶液在超声波环境中对上述镁合金表面清洗10分钟，取出后用乙醇清洗4分钟，最后用热风对上述镁合金表面进行干燥处理以备用；

（3）将上述制备好的涂层材料分三次均匀地涂覆在上述镁合金表面，每次涂覆后，经过500W的高能氦灯照射30-120分钟。

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