专利名称：一种铸铝合金薄膜涂层的制备方法
技术领域：
本发明涉及金属材料表面化学处理，尤其涉及一种铸铝合金薄膜涂层的制备方法。
背景技术：
在现代民用及军事工业领域，为了适应高强度、耐腐蚀和轻量化的要求，在装备及
通用机械的设计、制造中越来越多地采用了铝合金材料，铝合金材料在军事装备和民用产
品的设计、制造中占有重要的地位，是最重要的轻量化材料。由于铝合金具有很好的浇铸性
能，大型或特大型结构件大量采用铸铝合金材料，铸型完成后，再根据构件的用途及与其他
构件的配合需要，对其进行必要的机加工及抛光等精细化加工处理，然后再对加工面或加
工配合面进行防腐蚀处理才能保证构件的使用性能。根据已掌握的大型或特大型构件的使
用状况和反馈的信息分析可知，加工面或贴合面的腐蚀防护已成为影响大型或特大型构件
使用的重大难题，其一方面原因是采用一般的防护处理方法的施工难度很大，另一方面是
铸件难免存在孔隙或气孔，在腐蚀介质的浸蚀下，孔隙或气孔容易积水或形成腐蚀微环境，
而容易发生腐蚀鼓泡进而产生危害性很大的电化学腐蚀和应力腐蚀，关键部位丧失密封效
果，致使密封圈以内的内部结构腐蚀。特别是在海洋环境中使用的特大型铸铝构件，其所处
的环境气候条件非常恶劣，平均空气湿度很高，含盐量仅以氯离子计高达0. 50mg/100cm2.
d以上，对材料及装备的腐蚀极为严重，因此要求其表面防护层具有很高的防腐蚀能力。同
时，大型或特大型结构复杂的铝合金铸件，承载能力要求也很高，在严酷的力学与海洋自然
条件下，还应具有足够的强度及刚度，因此其腐蚀防护显得更加重要。 大型或特大型铝合金构件的表面防护处理主要分为两类一是机加面或机加贴合 面的处理，目前主要采用的是铬酸盐导电氧化处理，形成的导电氧化膜虽然具有一定的抗 腐蚀能力(可耐24h左右的5%中性盐雾试验能力)，但防护能力较弱，难以抵抗海洋环境 的腐蚀危害，无法满足使用要求。二是外壳非机加表面的处理，基本上采用的是环氧底漆层 加丙烯酸聚胺酯面漆的处理方法，其使用后的腐蚀情况具体表现为(l)机加面或机加贴 合面的密封槽边缘接触部位易腐蚀，腐蚀产物膨胀后，产生应力腐蚀，并逐渐扩大，影响定 位尺寸或变位，进而影响设备运行的可靠性；(2)机加面或机加贴合面由于腐蚀气氛的渗 透而产生腐蚀或腐蚀坑；(3)外壳表面为环氧底漆加丙烯酸聚胺脂面漆涂层，虽可重新喷 漆修补，但由于受腐蚀气氛的浸蚀经常掉漆，必须加以有效解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铸铝合金薄膜涂层的制备方法，该发明适合于大型或 特大型铸铝合金件在海洋环境条件下使用时的防腐蚀处理。 本发明的目的是这样实现的一种铸铝合金薄膜涂层的制备方法，其特征在于 首先将铸铝合金构件清洗，其次进行铬酸盐氧化处理，然后再在铬酸盐氧化膜上制备含氟 丙烯酸酯薄膜封闭涂层。
上述清洗是这样实现的将铸铝合金构件处理部位先用有机溶剂进行清洗，再采 用弱碱性脱脂剂进行清洗，然后用水清洗。这样实施清洗能有效除去处理部位表面的污物， 有利于进行铬酸盐氧化处理。 上述清洗时选用的有机溶剂为丙酮、乙醇、乙酸乙酯，以及它们的任意两种混合 溶剂或三种混合溶剂，其中优选按体积比为1 : 1的丙酮和乙醇混合溶剂，或按体积比为
i:i: o. 1 0.2的丙酮、乙醇和乙酸乙酯混合溶剂，当零件表面油污较重时，添加乙酸乙 酯能增强清洗效果。上述弱碱性脱脂剂清洗时选用重量百分比为i 2%的市售弱碱性脱 脂剂。 上述铬酸盐氧化处理时使用的溶液包括铬酸盐或铬酸酐或重铬酸钾或重铬酸 钠，氟化钠或氟化钾，氟硼酸盐或氟硅酸盐或氟硼酸，水不溶性固体颗粒物，并将PH调节在 1 3. 5。 上述水不溶性固体颗粒物采用空心玻璃微珠或粉煤灰，其中优选的空心玻璃微珠 的粒径为20 60 ii m、堆积密度为0. 3 0. 4g/cm3，优选的粉煤灰的粒径为20 50 y m、堆 积密度为0. 4 0. 5g/cm3。 上述铬酸盐氧化处理时使用的溶液，具体采用重量百分比如下的各种物质 0. 5 8%的铬酸盐或铬酸酐或重铬酸钾或重铬酸钠，优选采用2 4%的配比；0. 2 2% 的氟化钠或氟化钾，优选采用0. 5 1. 5%的配比；1 10%的氟硼酸盐或氟硅酸盐或氟硼 酸，优选采用2 5%的配比；5 30%的空心玻璃微珠或粉煤灰，优选采用10 15%的配 比，其余量为水；采用重量百分数为5 10%的硝酸溶液和3 5%的氢氧化钠溶液调节 pH。 上述铬酸盐氧化处理是在20 25t:条件下，采用涂刷或浸渍的施工方式，处理 5 240s，优选采用涂刷的施工方式，处理60 180s。 上述铬酸盐氧化处理后，再制备含氟丙烯酸酯薄膜封闭涂层时，可先将铸铝合金 构件用水清洗、干燥处理，其干燥优选采用热风干燥，除去被处理部位氧化膜表面的水分， 然后用丙酮和乙醇任意混合的溶剂清洗，以进一步除去表面水分或污物，再采用涂刷或喷 涂，或者先涂刷、干燥处理，再喷涂的施工方式涂覆薄膜封闭剂，最后干燥固化即可。
上述制备含氟丙烯酸酯薄膜封闭涂层时，选用的薄膜封闭剂采用重量百分比如 下所述的各组份制得甲基丙烯酸甲酯(MMA)10 18%、丙烯酸(AA)8 20X、全氟辛基 乙基丙烯酸酯(PFMA)0.8 2.8%、改性剂丙烯酸乙酯(HEA)O. 2 1.2%、引发剂过硫酸 胺(APS)O. 05 0. 2X、德谦Disponer910分散剂0. 2 0. 6 % ，其余量为去离子水。其 优选的配比组成为按重量百分比如下所述的各组份甲基丙烯酸甲酯(MMA)13 15%、 丙烯酸(AA)12 16%、全氟辛基乙基丙烯酸酯(PFMA)1.5 2.0X、改性剂丙烯酸乙酯 (HEA) 0. 6 0. 9% 、引发剂过硫酸胺(APS) 0. 08 0. 15% 、德i兼Disponer910分散剂0. 3 0. 5%，其余量为去离子水。 上述薄膜封闭剂是采用这样的制备方法得到的将匿A、 AA、 PFMA、 HEA、德谦 Disponer910分散剂和70%去离子水进行混合，于3000 4000r/min的搅拌速度下，搅拌 30 40min，得到预乳化液；再将20 30X的预乳化液和引发剂APS，以及余下的去离子水 加入反应釜中，通入N2气，在180 220r/min的搅拌速度下，升温至70 9(TC，并恒温搅 拌20 40min，之后采用650W微波照射1 2min，得到种子乳液；再在180 220r/min的搅拌速度和70 9(TC温度下，将剩余的预乳化液和引发剂APS滴加到种子乳液中，3 4h 内滴加完毕，结束后继续恒温60 90min，最后待乳液温度降至30°C以下后，用5 10%的 氨水溶液调节pH至7士0.5，即可得到薄膜封闭剂，其中，所述的百分比均为重量百分比。
上述薄膜封闭剂的制备方法中，通入^气后搅拌时，优选的温度范围为75 85°C ，并恒温搅拌25 30min ;上述将剩余的预乳化液和引发剂APS滴加到种子乳液中，滴 加完毕后继续恒温70 80min，最后调节pH至7±0. 3为优选方案。 上述制备含氟丙烯酸酯薄膜封闭涂层时，可根据涂装厚度要求及工件外形尺寸情 况，用电导率小于10 y s/cm的去离子水或蒸馏水，按薄膜封闭剂占总重量为10 90%的量 稀释后得到的薄膜封闭工作液进行施工。 上述薄膜封闭工作液是优选按薄膜封闭剂占总重量为30 70%的量稀释后得到 的，其中，涂刷时，薄膜封闭剂占总重量的比例为40 70%效果更佳；喷涂时，薄膜封闭剂 占总重量比例的为35 65%效果更佳。 上述采用涂刷的施工方式，制备含氟丙烯酸酯薄膜封闭涂层时，控制总膜厚在 35 ii m以下，然后于20 25°C 、24h或者60 ll(TC 、 10 50min条件下干燥固化，其中，在 70 95°C、20 35min的条件下干燥固化效果较优。 上述采用喷涂或者先涂刷、干燥处理，再喷涂的施工方式，制备含氟丙烯酸酯薄膜 封闭涂层时，采用高雾化喷枪实施喷涂，控制总膜厚在35ym以下，然后于20 25t:、24h 或者60 ll(TCUO 50min条件下干燥固化，其中，在70 95°C、20 35min的条件下 干燥固化效果较优。 具体地说，本发明涉及的制备方法是这样的 首先将铸铝合金构件处理部位先用有机溶剂进行清洗，再采用弱碱性脱脂剂进行 清洗，然后用水清洗。所述清洗时选用的有机溶剂为丙酮、乙醇、乙酸乙酯，以及它们的任意 两种混合溶剂或三种混合溶剂，其中优选按体积比为l : l的丙酮和乙醇混合溶剂，或按体
积比为i : i : o. 1 0.2的丙酮、乙醇和乙酸乙酯混合溶剂；弱碱性脱脂剂清洗时选用重
量百分比为1 2%的市售弱碱性脱脂剂。
其次进行铬酸盐氧化处理，所述铬酸盐氧化处理时使用的溶液包括铬酸盐或铬
酸酐或重铬酸钾或重铬酸钠，氟化钠或氟化钾，氟硼酸盐或氟硅酸盐或氟硼酸，水不溶性固
体颗粒物，并将pH调节在1 3.5。其中，水不溶性固体颗粒物采用空心玻璃微珠或粉煤 灰，优选的空心玻璃微珠的粒径为20 60 ii m、堆积密度为0. 3 0. 4g/cm3，优选的粉煤灰 的粒径为20 50 ii m、堆积密度为0. 4 0. 5g/cm3。铬酸盐氧化处理时使用的溶液，具体 采用重量百分比如下的各种物质0. 5 8%的铬酸盐或铬酸酐或重铬酸钾或重铬酸钠，优 选采用2 4%的配比；0. 2 2%的氟化钠或氟化钾，优选采用0. 5 1. 5%的配比；1 10%的氟硼酸盐或氟硅酸盐或氟硼酸，优选采用2 5%的配比；5 30%的空心玻璃微珠 或粉煤灰，优选采用10 15%的配比；其余量为水；同时采用重量百分数为5 10%的硝 酸溶液和3 5%的氢氧化钠溶液调节pH。该铬酸盐氧化处理是在20 25t:条件下，采用 涂刷或浸渍的施工方式，处理5 240s，优选采用涂刷的施工方式，处理60 180s。
上述铬酸盐氧化处理后，再制备含氟丙烯酸酯薄膜封闭涂层时，可先将铸铝合金 构件用水清洗、干燥处理，其干燥优选采用热风干燥，然后用丙酮和乙醇任意混合的溶剂清 洗，再采用涂刷或喷涂，或者先涂刷、干燥处理，再喷涂的施工方式涂覆薄膜封闭剂，最后干燥固化即可。 上述制备含氟丙烯酸酯薄膜封闭涂层时，选用的薄膜封闭剂采用重量百分比如 下所述的各组份制得甲基丙烯酸甲酯(MMA)10 18%、丙烯酸(AA)8 20X、全氟辛基 乙基丙烯酸酯(PFMA)0.8 2.8%、改性剂丙烯酸乙酯(HEA)O. 2 1.2%、引发剂过硫酸 胺(APS)O. 05 0. 2X、德谦Disponer910分散剂0. 2 0. 6 % ，其余量为去离子水。其 优选的配比组成为按重量百分比如下所述的各组份甲基丙烯酸甲酯(MMA)13 15%、 丙烯酸(AA)12 16%、全氟辛基乙基丙烯酸酯(PFMA)1.5 2.0X、改性剂丙烯酸乙酯 (HEA) 0. 6 0. 9% 、引发剂过硫酸胺(APS) 0. 08 0. 15% 、德i兼Disponer910分散剂0. 3 0.5%，其余量为去离子水。所述薄膜封闭剂是采用这样的制备方法得到的将MMA、 AA、 PFMA、 HEA、德谦Disponer910分散剂和70%去离子水进行混合，于3000 4000r/min的 搅拌速度下，搅拌30 40min，得到预乳化液；再将20 30%的预乳化液和引发剂APS， 以及余下的去离子水加入反应釜中，通入N2气，在180 220r/min的搅拌速度下，升温至 70 90。C，并恒温搅拌20 40min，之后采用650W微波照射1 2min，得到种子乳液；再 在180 220r/min的搅拌速度和70 9(TC温度下，将剩余的预乳化液和引发剂APS滴加 到种子乳液中，3 4h内滴加完毕，结束后继续恒温60 90min，最后待乳液温度降至30°C 以下后，用5 10%的氨水溶液调节pH至7±0. 5，即可得到薄膜封闭剂，其中，所述的百分 比均为重量百分比。所述薄膜封闭剂的制备方法中，通入A气后搅拌时，优选的温度范围为 75 85°C，并恒温搅拌25 30min ;上述将剩余的预乳化液和引发剂APS滴加到种子乳液 中，滴加完毕后继续恒温70 80min，最后调节pH至7±0. 3为优选的方案。
上述制备含氟丙烯酸酯薄膜封闭涂层时，可根据涂装厚度要求及工件外形尺寸情 况，用电导率小于10i! s/cm的去离子水或蒸馏水，将薄膜封闭剂稀释后得到薄膜封闭工作 液进行施工。所述薄膜封闭工作液是按薄膜封闭剂占总重量为10 90%的量稀释后得到 的，优选按薄膜封闭剂占总重量为30 70%的量稀释，其中，刷涂时，薄膜封闭剂占总重量 的比例为40 70%效果更佳；喷涂时，薄膜封闭剂占总重量比例的为35 65%效果更佳。
上述采用涂刷的施工方式，制备含氟丙烯酸酯薄膜封闭涂层时，控制总膜厚在 35iim以下，然后于20 25。C、24h或者60 ll(TCUO 50min条件下干燥固化，其中， 在70 95°C、20 35min的条件下干燥固化效果较优。采用喷涂或者先涂刷、干燥处理， 再喷涂的施工方式，制备含氟丙烯酸酯薄膜封闭涂层时，采用高雾化喷枪实施喷涂，控制总 膜厚在35iim以下，然后于20 25。C、24h或者60 110°C、10 50min条件下干燥固化， 其中，在70 95°C、20 35min的条件下干燥固化效果较优。
本发明具有如下的有益效果 本发明以铬酸盐氧化膜作为薄膜封闭涂层的基底膜层，该氧化膜是铝合金化学转 化膜耐蚀性能最好的，然后采用含氟丙烯酸酯薄膜封闭剂进行涂装封闭处理，大幅度提高 了构件的防腐蚀能力。其与目前采用的防护方法如单一的铬酸盐导电氧化或锆钛系非铬化 学面膜处理，或者阳极氧化染色和/或封闭处理、硬质阳极氧化染色和/或封闭处理相比， 本发明1、采用涂刷或喷涂等施工方法，灵活简便、可操作性好，且与工件的适应性好，适于 大型或特大型构件的处理；2、铬酸盐氧化处理时使用的溶液，含有具有吸附和/或粘附性 能的无机水不溶性颗粒物，具有较好的处理液承载能力和粘附能力，对快速成膜有较大帮 助；且铬酸盐氧化膜与薄膜的结合力良好，从而保证了防护层的防护能力；3、薄膜封闭剂与水有很好的相容性，可用水稀释后易于操作，有利于对大型构件的涂覆施工；该薄膜封闭 剂中的NMA是一种交联性单体，由它提供的交联性基团使得涂膜交联形成三维网状结构， 交联过程中，含氟组分(聚合物中氟侧链[-C00CH2(CF2)nCF3])因表面张力小而向表面迁移， 在成膜后，交联形成的三维网状结构对富集在涂膜表面的氟化组分有锚定作用，因此涂膜 具有极好的耐化学品性和优异的耐久性，在较薄的涂装厚度下，可以起到较好的防护效果 和作用；同时，在催干剂等添加剂的作用下，实现了低温固化或室温固化，有利于大型构件 的涂装施工；且薄膜涂层本身透明，整个涂层体系基本保持铬酸盐膜氧化膜的色泽，又由于 涂层较薄，不影响构件外观和尺寸，具有较好的密封效果；4、整个涂层防腐蚀能力强，其中 含氟丙烯酸聚合物具有很强的抗盐雾腐蚀能力，从而使得整个涂层在铬酸盐导电氧化膜的 基础上有大幅度提高，通过调节施工参数可将总厚度控制在10 35 ii m，并具有耐5%中性 盐雾试验120 720h、耐人造海水浸泡试验240 720h的抗腐蚀性能；选择优化的工艺条 件可使得整个涂层具有耐5X中性盐雾试验可达到720h以上、耐人造海水浸泡试验720h以 上的抗腐蚀性能；5、薄膜涂层采用室温或低温固化，特别适合于大型或特大型构件的处理， 易于施工，节约成本；得到的涂层具有憎水功能，能减少或避免积水和积盐现象的产生，从 而可减少或避免腐蚀；6、本发明可应用于ZL102、ZL104、ZL107、ZL112、ZL114等铸造铝合金 的防护处理，尤其适合于海洋环境中使用的铸铝合金构件的处理；同时也适用于其他铝合 金材料或零部件的防护处理，如硬铝、超硬铝、锻铝、防锈铝合金的处理。
具体实施例方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是，以下实施例只用 于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练 人员可以根据上述发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
实施例1 将铸铝合金ZL114材料切割试板，尺寸为50mmX50mmX4mm，切割面抛光至表面粗 糙度Ral. 6 ;上述样件用体积比为1 : 1的丙酮乙醇的混合溶剂清洗，方法用细棉纱浸 上有机溶剂进行擦拭，清理二次；再用重量百分比为1%的市售弱碱性脱脂剂，加温至60°C 对油污进行清洗，最后用自来水清洗除去残留的弱碱性脱脂剂。 用不干胶带将非处理部位隔开，以尽量避免处理剂的浸蚀，之后用清洁的羊毛刷 均匀涂刷重量百分比如下的用于铬酸盐氧化处理的溶液0. 5%铬酸钠，0. 2%氟化钠，1% 氟硼酸钠，5%的粒径为20ym、堆积密度为0. 4g/cm3的空心玻璃微珠，其余量为水；并采用 重量百分数为5%的硝酸溶液和3%的氢氧化钠溶液调节pH为1。之后的铬酸盐氧化处理 是在2(TC下，采用涂刷的施工方式，处理180s。 上述铬酸盐氧化处理后，先将铸铝合金构件用水清洗、热风干燥，然后用丙酮乙 醇为l : 1混合的溶剂清洗，再采用涂刷的施工方式涂覆按薄膜封闭剂占总重量为70%的 量用蒸馏水稀释后的薄膜封闭剂。其中，薄膜封闭剂采用重量百分比如下所述的各组份甲 基丙烯酸甲酯10%、丙烯酸8%、全氟辛基乙基丙烯酸酯0. 8%、改性剂丙烯酸乙酯0. 2%、 引发剂过硫酸胺0.05X、德谦Disponer910分散剂0. 2%，其余量为去离子水。该薄膜封闭 剂是采用这样的制备方法得到的将MMA、 AA、 PFMA、 HEA、德谦Disponer910分散剂和70% 去离子水进行混合，于3000r/min的搅拌速度下，搅拌40min，得到预乳化液；再将20%的预乳化液和引发剂APS，以及余下的去离子水加入反应釜中，通入^气，在180r/min的搅拌速 度下，升温至70°C ，并恒温搅拌40min，之后采用650W微波照射lmin，得到种子乳液；再在 180r/min的搅拌速度和7(TC温度下，将剩余的预乳化液和引发剂APS滴加到种子乳液中， 3h内滴加完毕，结束后继续恒温60min，最后待乳液温度降至3(TC后，用5 %的氨水溶液调 节pH至7，即可得到薄膜封闭剂，其中所述的百分比均为重量百分比。 采用涂刷的施工方式涂覆薄膜封闭剂时，控制总膜厚在20iim，然后于8(TC下干 燥固化25min，冷却至室温即完成。 此制备方法中，通过铬酸盐氧化处理后的铬酸盐氧化膜为黄色至黄褐色；制备的 薄膜涂层外观均匀、透明，用非磁性测厚仪测试厚度为15 19iim ;按ASTM B117的规定， 360小时5%中性盐雾试验后，按ASTM D1654评定，腐蚀评级为7级合格。
实施例2将铸铝合金ZL104材料切割试板，尺寸为45mmX 50mmX 5mm，切割面抛光至表面粗
糙度Rai.e ;上述样件用体积比为i : i : o. i的丙酮乙醇乙酸乙酯的混合溶剂清洗，
方法用细棉纱浸上有机溶剂进行擦拭，清理三次；再用重量百分比为1. 5%的市售弱碱性
脱脂剂，加温至65t:对油污进行清洗，最后用自来水清洗除去残留的弱碱性脱脂剂。 用不干胶带将非处理部位隔开，以尽量避免处理剂的浸蚀，之后用清洁的羊毛刷 均匀涂刷重量百分比如下的用于铬酸盐氧化处理的溶液2%铬酸酐，0. 5%氟化钾，2%氟 硼酸，10%的粒径为40iim、堆积密度为0. 35g/cm3的空心玻璃微珠，其余量为水；并采用重 量百分数为7%的硝酸溶液和4%的氢氧化钠溶液调节pH为2. 3。之后的铬酸盐氧化处理 是在22t:下，采用浸渍的施工方式，处理200s。 上述铬酸盐氧化处理后，先将铸铝合金构件用水清洗、干燥，然后用丙酮乙醇为 2 : 3混合的溶剂清洗，再采用高雾化喷枪喷涂的施工方式涂覆按薄膜封闭剂占总重量为 50%的量用蒸馏水稀释后的薄膜封闭剂。其中，薄膜封闭剂采用重量百分比如下所述的各 组份甲基丙烯酸甲酯13%、丙烯酸12%、全氟辛基乙基丙烯酸酯1. 5%、改性剂丙烯酸乙 酯0. 6% 、引发剂过硫酸胺0. 08% 、德谦Disponer910分散剂0.3%，其余量为去离子水。该 薄膜封闭剂是采用这样的制备方法得到的将匿A、 AA、 PFMA、 HEA、德谦Disponer910分散 剂和70%去离子水进行混合，于3400r/min的搅拌速度下，搅拌34min，得到预乳化液；再将 25%的预乳化液和引发剂APS，以及余下的去离子水加入反应釜中，通入N2气，在200r/min 的搅拌速度下，升温至80°C ，并恒温搅拌30min，之后采用650W微波照射2min，得到种子乳 液；再在200r/min的搅拌速度和8(TC温度下，将剩余的预乳化液和引发剂APS滴加到种子 乳液中，3. 5h内滴加完毕，结束后继续恒温75min，最后待乳液温度降至25。C后，用8%的氨 水溶液调节PH至6. 8，即可得到薄膜封闭剂，其中所述的百分比均为重量百分比。
采用喷涂的施工方式涂覆薄膜封闭剂时，控制总膜厚在20ym，然后于92t:下干 燥固化25min，冷却至室温即完成。 此制备方法中，通过铬酸盐氧化处理后的铬酸盐氧化膜为黄色至黄褐色；制备的 薄膜涂层外观为均匀、透明，用非磁性测厚仪测试厚度为15 20iim;按ASTM B117的规定， 480小时5%中性盐雾试验后，按ASTM D1654评定，腐蚀评级为7级合格；耐人造海水浸泡 试验737h，腐蚀面积1 5%，保护等级7 9级。
实施例3
将铸铝合金ZL104材料切割试板，尺寸为50mmX50mmX6mm，切割面抛光至表面粗
糙度RaO. 8 ;上述样件用丙酮清洗，方法用细棉纱浸上有机溶剂进行擦拭，清理三次；再用
重量百分比为2%的市售弱碱性脱脂剂，加温至7(TC对油污进行清洗，最后用自来水清洗 除去残留的弱碱性脱脂剂。 用不干胶带将非处理部位隔开，以尽量避免处理剂的浸蚀，之后用清洁的羊毛刷 均匀涂刷重量百分比如下的用于铬酸盐氧化处理的溶液4%重铬酸钠，1.5%氟化钾，5% 氟硅酸钠，15%的粒径为20ym、堆积密度为0. 4g/cm3的粉煤灰，其余量为水；并采用重量 百分数为10%的硝酸溶液和5X的氢氧化钠溶液调节pH为3. 0。之后的铬酸盐氧化处理是 在25t:下，采用涂刷的施工方式，处理60s。 上述铬酸盐氧化处理后，先将铸铝合金构件用水清洗、干燥，然后用丙酮乙醇为 9 : l混合的溶剂清洗，再采用高雾化喷枪喷涂的施工方式涂覆按薄膜封闭剂占总重量为 40%的量用去离子水稀释后的薄膜封闭剂。其中，薄膜封闭剂采用重量百分比如下所述的 各组份甲基丙烯酸甲酯15%、丙烯酸16%、全氟辛基乙基丙烯酸酯2.0%、改性剂丙烯酸 乙酯0. 9%、引发剂过硫酸胺0. 15%、德谦Disponer910分散剂0. 5%，其余量为去离子水。 该薄膜封闭剂是采用这样的制备方法得到的将MMA、AA、PFMA、HEA、德谦Disponer910分散 剂和70%去离子水进行混合，于3700r/min的搅拌速度下，搅拌38min，得到预乳化液；再将 28%的预乳化液和引发剂APS，以及余下的去离子水加入反应釜中，通入N2气，在220r/min 的搅拌速度下，升温至85°C ，并恒温搅拌35min，之后采用650W微波照射2min，得到种子乳 液；再在220r/min的搅拌速度和85。C温度下，将剩余的预乳化液和引发剂APS滴加到种子 乳液中，4h内滴加完毕，结束后继续恒温80min，最后待乳液温度降至28。C后，用10%的氨 水溶液调节PH至7. 4，即可得到薄膜封闭剂，其中所述的百分比均为重量百分比。
采用喷涂的施工方式涂覆薄膜封闭剂时，控制总膜厚在35ym以下，然后于85t: 下干燥固化30min，冷却至室温即完成。 制备的薄膜涂层外观为均匀、透明，用非磁性测厚仪测试厚度为25 35ym ;按 ASTMB117的规定，720小时5%中性盐雾试验后，按ASTM D1654评定，腐蚀评级为7级合格； 耐人造海水浸泡试验737h，腐蚀面积1 5%，保护等级7 9级。
实施例4将硬铝材料切割试板，尺寸为55mmX 45mmX 5mm，切割面抛光至表面粗糙度
RaO. 8 ;上述样件用丙酮清洗，方法用细棉纱浸上有机溶剂进行擦拭，清理两次；再用重量
百分比为2%的市售弱碱性脱脂剂，加温至7(TC对油污进行清洗，最后用自来水清洗除去 残留的弱碱性脱脂剂。 用不干胶带将非处理部位隔开，以尽量避免处理剂的浸蚀，之后用清洁的羊毛刷 均匀涂刷重量百分比如下的用于铬酸盐氧化处理的溶液8%重铬酸钠，2%氟化钠，10%氟 硅酸钾，30%的粒径为45ym、堆积密度为0. 5g/cm3的粉煤灰，其余量为水；并采用重量百 分数为9%的硝酸溶液和4%的氢氧化钠溶液调节pH为3. 5。之后的铬酸盐氧化处理是在 23t:下，采用涂刷的施工方式，处理120s。 上述铬酸盐氧化处理后，先将铸铝合金构件用水清洗、热风干燥，然后用丙酮乙 醇为l : 6混合的溶剂清洗，再采用先涂刷按薄膜封闭剂占总重量为50%的量用去离子水 稀释后的薄膜封闭剂、9rC干燥25min，再喷涂的施工方式涂覆按薄膜封闭剂占总重量为60%的量用去离子水稀释后的薄膜封闭剂。其中，薄膜封闭剂采用重量百分比如下所述的 各组份甲基丙烯酸甲酯18%、丙烯酸20%、全氟辛基乙基丙烯酸酯2.8%、改性剂丙烯酸 乙酯1. 2%、引发剂过硫酸胺0. 2%、德谦Disponer910分散剂0. 6%，其余量为去离子水。 该薄膜封闭剂是采用这样的制备方法得到的将MMA、AA、PFMA、HEA、德谦Disponer910分散 剂和70%去离子水进行混合，于4000r/min的搅拌速度下，搅拌40min，得到预乳化液；再将 30%的预乳化液和引发剂APS，以及余下的去离子水加入反应釜中，通入N2气，在200r/min 的搅拌速度下，升温至80°C ，并恒温搅拌30min，之后采用650W微波照射2min，得到种子乳 液；再在200r/min的搅拌速度和8(TC温度下，将剩余的预乳化液和引发剂APS滴加到种子 乳液中，3. 5h内滴加完毕，结束后继续恒温75min，最后待乳液温度降至27t:后，用7%的氨 水溶液调节PH至6. 8，即可得到薄膜封闭剂，其中所述的百分比均为重量百分比。
涂覆薄膜封闭剂时，控制总膜厚在35iim以下，然后于97t:下干燥固化25min，冷 却至室温即完成。 制备的薄膜涂层均匀、透明，用非磁性测厚仪测试厚度为25 35iim;按ASTM B117的规定，720小时5X中性盐雾试验后，按ASTM D1654评定，腐蚀评级为7级合格；耐人 造海水浸泡试验737h，腐蚀面积1 5% ，保护等级7 9级，，划线区腐蚀宽度小于0. lmm， 保护等级9级。
1权利要求
一种铸铝合金薄膜涂层的制备方法，其特征在于首先将铸铝合金构件清洗，其次进行铬酸盐氧化处理，再在铬酸盐氧化膜上制备含氟丙烯酸酯薄膜封闭涂层。
2. 如权利要求1所述的铸铝合金薄膜涂层的制备方法，其特征在于所述清洗是这样 实现的将铸铝合金构件处理部位先用有机溶剂进行清洗，再采用弱碱性脱脂剂进行清洗， 然后用水清洗；其中，清洗时选用的有机溶剂为丙酮、乙醇或乙酸乙酯，以及它们的任意两 种混合溶剂或三种混合溶剂；弱碱性脱脂剂，选用重量百分比为1 2%的市售弱碱性脱脂 剂。
3. 如权利要求2所述的铸铝合金薄膜涂层的制备方法，其特征在于所述有机溶剂，选用按体积比为i : i的丙酮和乙醇混合溶剂，或按体积比为i : i : o. 1 0.2的丙酮、乙醇和乙酸乙酯混合溶剂。
4. 如权利要求1-3任一所述的铸铝合金薄膜涂层的制备方法，其特征在于所述铬酸 盐氧化处理时使用的溶液包括，重量百分比如下的各种物质0. 5 8%的铬酸盐或铬酸酐 或重铬酸钾或重铬酸钠；0. 2 2%的氟化钠或氟化钾；1 10%的氟硼酸盐或氟硅酸盐或 氟硼酸；5 30%的水不溶性固体颗粒物，其余量为水；同时采用重量百分数为5 10%的 硝酸溶液和3 5%的氢氧化钠溶液调节pH在1 3. 5。
5. 如权利要求4所述的铸铝合金薄膜涂层的制备方法，其特征在于所述水不溶性固 体颗粒物采用空心玻璃微珠或粉煤灰；所述铬酸盐氧化处理是在20 25t:条件下，采用涂 刷或浸渍的施工方式，处理5 240s。
6. 如权利要求5所述的铸铝合金薄膜涂层的制备方法，其特征在于所述空心玻璃微 珠的粒径为20 60 ii m、堆积密度为0. 3 0. 4g/cm3 ;所述粉煤灰的粒径为20 50 y m、堆 积密度为0. 4 0. 5g/cm3 ;所述铬酸盐氧化处理是采用涂刷的施工方式，处理60 180s。
7. 如权利要求6所述的铸铝合金薄膜涂层的制备方法，其特征在于所述铬酸盐氧化 处理时使用的溶液，具体采用重量百分比如下的各种物质2 4%的铬酸盐或铬酸酐或重 铬酸钾或重铬酸钠；0. 5 1. 5%的氟化钠或氟化钾；2 5%的氟硼酸盐或氟硅酸盐或氟 硼酸；10 15%的空心玻璃微珠或粉煤灰，其余量为水。
8. 如权利要求7所述的铸铝合金薄膜涂层的制备方法，其特征在于所述铬酸盐氧化 处理后，再制备含氟丙烯酸酯薄膜封闭涂层时，是按先将铸铝合金构件用水清洗、干燥处 理，然后用丙酮和乙醇任意混合的溶剂清洗，再采用涂刷或喷涂，或者先涂刷、干燥处理，再 喷涂的施工方式涂覆薄膜封闭剂，最后干燥固化而进行的。
9. 如权利要求8所述的铸铝合金薄膜涂层的制备方法，其特征在于所述制备含氟丙烯酸酯薄膜封闭涂层时，选用的薄膜封闭剂采用重量百分比如下所述的各组份甲基丙烯酸甲酯10 18%、丙烯酸8 20%、全氟辛基乙基丙烯酸酯0. 8 2. 8%、丙烯酸乙酯 0. 2 1. 2%、过硫酸胺0. 05 0. 2X、德谦Disponer910分散剂0. 2 0. 6%，其余量为 去离子水；所述薄膜封闭剂是采用这样的制备方法得到的将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、全 氟辛基乙基丙烯酸酯、丙烯酸乙酯、德谦Disponer910分散剂和70%去离子水进行混合，于 3000 4000r/min的搅拌速度下，搅拌30 40min，得到预乳化液；再将20 30%的预乳 化液和过硫酸胺，以及余下的去离子水加入反应釜中，通入^气，在180 220r/min的搅 拌速度下，升温至70 90°C ，并恒温搅拌20 40min，之后采用650W微波照射1 2min， 得到种子乳液；再在180 220r/min的搅拌速度和70 9(TC温度下，将剩余的预乳化液和过硫酸胺滴加到种子乳液中，3 4h内滴加完毕，结束后继续恒温60 90min，最后待乳 液温度降至30°C以下后，用5 10%的氨水溶液调节pH至7±0. 5，即可得到薄膜封闭剂， 其中，所述的百分比均为重量百分比。
10. 如权利要求9所述的铸铝合金薄膜涂层的制备方法，其特征在于所述薄膜封闭剂 的配比组成为按重量百分比如下所述的各组份甲基丙烯酸甲酯13 15%、丙烯酸12 16%、全氟辛基乙基丙烯酸酯1. 5 2. 0%、丙烯酸乙酯0. 6 0. 9%、过硫酸胺0. 08 0. 15X、德谦Disponer910分散剂0. 3 0. 5%，其余量为去离子水；所述薄膜封闭剂的制 备方法中，通入N2气后搅拌时，温度范围为75 85°C，并恒温搅拌25 30min ;所述将剩 余的预乳化液和引发剂APS滴加到种子乳液中，滴加完毕后继续恒温70 80min，最后调节 pH至7±0. 3。
11. 如权利要求10所述的铸铝合金薄膜涂层的制备方法，其特征在于所述制备含氟 丙烯酸酯薄膜封闭涂层时，采用电导率小于10i! s/cm的去离子水或蒸馏水，按薄膜封闭剂 占总重量为10 90%的量稀释后得到的薄膜封闭工作液进行施工；所述采用涂刷或喷涂， 或者先涂刷、干燥处理，再喷涂的施工方式，制备含氟丙烯酸酯薄膜封闭涂层时，控制总膜 厚在35iim以下，然后于20 25。C、24h或者60 ll(TCUO 50min条件下干燥固化。
12. 如权利要求11所述的铸铝合金薄膜涂层的制备方法，其特征在于所述薄膜封闭 工作液是按薄膜封闭剂占总重量为30 70%的量稀释后得到的；所述干燥固化是在70 95°C、20 35min的条件下干燥固化。
13. 如权利要求11所述的铸铝合金薄膜涂层的制备方法，其特征在于所述将薄膜封 闭剂稀释，涂刷施工时，薄膜封闭剂占总重量的比例为40 70% ;喷涂施工时，薄膜封闭剂 占总重量比例的为35 65% ;所述干燥固化是在70 95°C、20 35min的条件下干燥固 化。
全文摘要
本发明涉及一种铸铝合金薄膜涂层的制备方法，其特征在于首先将铸铝合金构件清洗，其次进行铬酸盐氧化处理，再在铬酸盐氧化膜上制备含氟丙烯酸酯薄膜封闭涂层。本发明采用涂刷或喷涂等施工方法，灵活简便、可操作性好；本发明可应用于ZL102、ZL104、ZL107、ZL112、ZL114等铸造铝合金的防护处理，尤其适合于海洋环境中使用的铸铝合金构件的处理；同时也适用于其他铝合金材料或零部件的防护处理，如硬铝、超硬铝、锻铝、防锈铝合金的处理。
文档编号C23C22/37GK101781763SQ20101013748
公开日2010年7月21日 申请日期2010年4月1日 优先权日2010年4月1日
发明者吕基成, 吴厚昌, 方敏, 苏艳, 邹洪庆, 钱建才 申请人:中国兵器工业第五九研究所