一种高强度耐腐蚀铝合金及其加工工艺

技术领域

本发明涉及铝合金技术领域，具体为一种高强度耐腐蚀铝合金及其加工工艺。

背景技术

随着经济社会的发展，铝合金由于密度低、延展性好、成本低等优点被广泛用于汽车建筑等工业领域，但由于其存在强度差、耐磨性差不强等缺点受到限制。比如用于门窗、汽车外壳等，当所制成的设备需要经过风吹雨淋，外加大气环境的问题，容易出现锈蚀的问题，长期积累造成机械性能下降、断裂的问题。而利用表面涂覆涂层可以显著增强铝合金的耐腐蚀性能。当然缓蚀剂的利用也可以增强铝合金的耐腐蚀性，另外存在涂层剐蹭、铝合金又会暴露出现腐蚀，需要一种可自修复的表面耐腐蚀涂层。同时，一般情况下未有指示功能，如果铝合金被外力破坏是具有颜色指示功能，可以及时补加涂层延长使用寿命。

因此，如何将缓蚀剂封装在表面耐腐蚀涂层中，形成耐腐蚀的二层防护，增加铝合金的使用寿命，同时具有自修复、指示双重功能的高强度耐腐蚀铝合金的研究很有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度耐腐蚀铝合金及其加工工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种高强度耐腐蚀铝合金，高强度耐腐蚀铝合金原材料包括铝合金基材和表面耐腐蚀涂层；所述表面耐腐蚀涂层原料包括以下成分：按重量计，环氧树脂40~70份、SiO

较为优化地，所述铝合金基材的原料包括以下成分：按重量百分比，0.8%Cr、1.5%Mg、2%Si、0.2%Fe、0.49%Cu、0.8%Mn、0.3%Ga，余量为Al及不可避免的杂质。

较为优化地，所述表面耐腐蚀涂层为1~30mm。

较为优化地，所述SiO

较为优化地，所述SiO

较为优化地，所述聚丙烯酸酯@石蜡@罗丹明包括以下成分：按重量计，丙烯酸酯30~66份，石蜡20~40份、罗丹明10~20份。

较为优化地，一种高强度耐腐蚀铝合金的加工工艺，其特征在于：

S1：表面耐腐蚀涂层的制备：

（1）SiO

（2）聚丙烯酸酯@石蜡@罗丹明的制备：将称取的石蜡熔融，将罗丹明水溶液以喷射速度为0.1~0.2mm/min，喷入熔融石蜡中10~20秒，固化冷却，得到石蜡@罗丹明，备用；将丙烯酸酯、交联剂依次超声分散在去离子水中，设置搅拌速度为140~200rmp搅拌1~2小时，加入石蜡@罗丹明，设置搅拌速度为200~400rmp，反应温度为55~65℃，反应时间为20~36小时，过滤，洗涤，得到聚丙烯酸酯@石蜡@罗丹明，备用；

（3）表面耐腐蚀涂层的制备：称取SiO

S2：高强度耐腐蚀铝合金的制备：将合金片材用金相纸机械抛光，使用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗10~30分钟，干燥，转移至旋转涂层机上，将表面耐腐蚀涂层浆料设置转速为200~300rmp，喷涂在铝合金基材的表面，于30℃下固化18~24小时；于60℃下固化6~8小时，得到高强度耐腐蚀铝合金。

较为优化地，步骤S1的（1）中，纳米TiN粒子占TiN分散液的质量分数为5~10wt%。

本技术方案中，我们选用掺杂有稀土元素镓（Ga）的铝合金基材，涂覆具有自修复、指示功能的表面耐腐蚀涂层，制备一种高强度腐蚀铝合金。具体如下：

镓在晶粒形成过程中具有细化作用，并且可以去除铝合金的气体和有害杂质，减少裂纹的产生，显著增强铝合金的强度，因此选用掺杂Ga的铝合金基材作为主体。并对铝合金基板执行表面处理，将合金片材用金相纸机械抛光，去除表面的氧化物或氢氧化层；使用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗去除油脂，以更好的涂覆表面耐腐蚀涂层。

制备自修复的表面耐腐蚀涂层用以解决铝合金腐蚀性问题和表面划痕问题。具体：环氧树脂是一种优异的耐化学品、耐油的聚合物，其三维结构中可以掺杂物质增强物质各方面性能。因此，以环氧树脂为主体，掺杂SiO

关于SiO

关于掺杂的聚丙烯酸酯@石蜡@罗丹明：其用于指示功能，是以罗丹明为中心，包裹有内壳石蜡、聚丙烯酸酯外壳的微胶囊。罗丹明是一种常见染料，当表面膜层被破坏时，出现橘红色显色现象，而橘红色出现部位就是出现裂痕的地方，面积的大小则是遭遇破坏的面积。而聚丙烯酸酯粘合性可以更好的增加涂料的成膜性，疏水性可以增加表面耐腐蚀涂层的疏水性。而聚丙烯酸脂层与罗丹明之间设置的石蜡，是为了防止罗丹明染料的泄露。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明以环氧树脂为主体，掺杂SiO

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

S1：表面耐腐蚀涂层的制备：

（1）SiO

（2）聚丙烯酸酯@石蜡@罗丹明的制备：将称取的石蜡熔融，将罗丹明水溶液以喷射速度为0.1mm/min，喷入熔融石蜡中10秒，固化冷却，得到石蜡@罗丹明，备用；将丙烯酸酯、交联剂依次超声分散在去离子水中，设置搅拌速度为140rmp搅拌1小时，加入石蜡@罗丹明，设置搅拌速度为200rmp，反应温度为55℃，反应时间为20小时，过滤，洗涤，得到聚丙烯酸酯@石蜡@罗丹明，备用；

（3）表面耐腐蚀涂层的制备：称取SiO

S2：高强度耐腐蚀铝合金的制备：将合金片材用金相纸机械抛光，使用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗10分钟，干燥，转移至旋转涂层机上，将表面耐腐蚀涂层浆料设置转速为200rmp，喷涂在铝合金基材的表面，于30℃下固化18小时；于60℃下固化6小时，得到高强度耐腐蚀铝合金。

本实施例中，所述表面耐腐蚀涂层原料包括以下成分：按重量计，环氧树脂40份、SiO

所述聚丙烯酸酯@石蜡@罗丹明包括以下成份：按重量计，丙烯酸酯30份，石蜡20份、罗丹明10份。

所述SiO

SiO

实施例2：

S1：表面耐腐蚀涂层的制备：

（1）SiO

（2）聚丙烯酸酯@石蜡@罗丹明的制备：将称取的石蜡熔融，将罗丹明水溶液以喷射速度为0.2mm/min，喷入熔融石蜡中20秒，固化冷却，得到石蜡@罗丹明，备用；将丙烯酸酯、交联剂依次超声分散在去离子水中，设置搅拌速度为200rmp搅拌2小时，加入石蜡@罗丹明，设置搅拌速度为400rmp，反应温度为65℃，反应时间为36小时，过滤，洗涤，得到聚丙烯酸酯@石蜡@罗丹明，备用；

（3）表面耐腐蚀涂层的制备：称取制备的SiO

S2：高强度耐腐蚀铝合金的制备：将合金片材用金相纸机械抛光，使用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗30分钟，干燥，转移至旋转涂层机上，将表面耐腐蚀涂层浆料设置转速为300rmp，喷涂在铝合金基材的表面，于30℃下固化24小时；于60℃下固化8小时，得到高强度耐腐蚀铝合金。

本实施例中，所述表面耐腐蚀涂层原料包括以下成分：按重量计，环氧树脂70份、SiO

所述聚丙烯酸酯@石蜡@罗丹明包括以下成份：按重量计，丙烯酸酯66份，石蜡40份、罗丹明20份。

所述SiO

SiO

实施例3：

S1：表面耐腐蚀涂层的制备：

（1）SiO

（2）聚丙烯酸酯@石蜡@罗丹明的制备：将称取的石蜡熔融，将罗丹明水溶液以喷射速度为0.15mm/min，喷入熔融石蜡中15秒，固化冷却，得到石蜡@罗丹明，备用；将丙烯酸酯、交联剂依次超声分散在去离子水中，设置搅拌速度为170rmp搅拌1.5小时，加入石蜡@罗丹明，设置搅拌速度为300rmp，反应温度为60℃，反应时间为30小时，过滤，洗涤，得到聚丙烯酸酯@石蜡@罗丹明，备用；

（3）表面耐腐蚀涂层的制备：称取制备的SiO

S2：高强度耐腐蚀铝合金的制备：将合金片材用金相纸机械抛光，使用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗20分钟，干燥，转移至旋转涂层机上，将表面耐腐蚀涂层浆料设置转速为250rmp，喷涂在铝合金基材的表面，于30℃下固化21小时；于60℃下固化7小时，得到高强度耐腐蚀铝合金。

本实施例中，所述表面耐腐蚀涂层原料包括以下成分：按重量计，环氧树脂55份、SiO

所述聚丙烯酸酯@石蜡@罗丹明包括以下成份：按重量计，丙烯酸酯46份，石蜡30份、罗丹明15份。

所述SiO

SiO

实施例4：选用普通的铝合金基板，其余与实施例3相同；

实施例5：不加入SiO

实施例6：不加入聚丙烯酸酯@石蜡@罗丹明，其余与实施例3相同；

实施例7：不加入TiN，其余与实施例3相同；

实验：将实施例1~8所制备的高强度耐腐蚀铝合金，在常温常压下按照GB/T228-2002测试标准检测铝合金的强度；按照GBB/T10125-1997的测试标准进行盐雾试验，在12%的氯化钠环境中，以出现锈蚀的天数，表征铝合金的耐腐蚀能力，所得结果如表1所示：

表1

从实施例1~3中的数据可以看到，所制备的铝合金具高强度和优异的耐腐蚀性，抗拉强度均在500 Mpa以上，盐雾时间均在130天以上。同时可以看到金属表面有1~3处染料的颜色，较为优化地方案为实施例2.

将实施例4的数据与实施例3做对比，可以发现，抗拉强度与屈服强度、延伸率均有大幅下降，原因是稀土金属镓对晶粒有细化作用，显著增强了铝合金的强度，另外，对比普通铝合金基板的抗拉强度为302 Mpa，经过涂覆表面耐腐蚀涂层，增加铝合金的力学性能。

将实施例5与实施例3对比，可以发现，力学性性能方面的数据，极小幅度下降，因为纳米TiN粒子，可以有效抑制铝合金基板表面原子的迁移，增加铝合金的强度。盐雾时间有了大幅度下降，原因是掺杂SiO

将实施6的数据与实施例3做对比，发现所有数据略有下降，但差距不明显，表明聚丙烯酸酯@石蜡@罗丹明与其他物质产生协同作用，辅助增强力学、和耐腐蚀性能。最大的不同在于没法指示裂痕或腐蚀的位置。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。