一種用于船舶鈦合金基材表面處理的有機(jī)無(wú)機(jī)鈍化液的制作方法
【專利說(shuō)明】一種用于船舶鈦合金基材表面處理的有機(jī)無(wú)機(jī)鈍化液
[0001] 【技術(shù)領(lǐng)域】 本發(fā)明涉及化工材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于船舶鈦合金基材表面處理的有機(jī)無(wú) 機(jī)鈍化液。
[0002] 【【背景技術(shù)】】 已知的，鈦合金表面極易形成一層氧化膜，無(wú)活性基團(tuán)，粗糙度低，有機(jī)涂層較難在其 表面形成高強(qiáng)附著。因此，為增強(qiáng)涂層的結(jié)合強(qiáng)度，需對(duì)鈦合金表面進(jìn)行改性，以提高基材 表面粗糙度及活性。長(zhǎng)期以來(lái)，鈦合金表面處理技術(shù)主要采用鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜及磷化膜等，使 用效果很好。其中，鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜處理技術(shù)是最有效的方法，但其強(qiáng)烈的毒性和致癌性促使 人們致力于研宄和開(kāi)發(fā)新型、環(huán)保的處理技術(shù)。
[0003] 國(guó)外開(kāi)展了較多關(guān)于鈦合金表面處理液的研宄，如美國(guó)專利、US 7018486[P]公 布了一種無(wú)六價(jià)鉻，且耐蝕性高的轉(zhuǎn)化膜，其溶液中主要包括可溶性三價(jià)鉻鹽、氟化物和一 種添加劑。添加劑含有螯合劑或多鏈配合體，主要為氨基磷酸的鹽酸類和酯類，如羥基、烷 基、氨基磷酸、二乙基氨甲基磷酸等。三價(jià)鉻化合物的最佳質(zhì)量濃度為0.5~8.0 g/L，氟 化物的最佳質(zhì)量濃度為0. 5~18g/L，添加劑的最佳質(zhì)量濃度為15~30 mg/L，溶液pH值 為2. 5~4. 0 ;美國(guó)專利、US 5322870 [P]公布了 一種無(wú)鉻原位磷化處理液，主要由胺和磷 化劑組成。磷化劑可以是烷基、苯基或芳基磷酸酯，也可以是烷基、苯基或芳基磷酸。在基 材表面形成磷化層表面，能增強(qiáng)表面涂層附著強(qiáng)度；美國(guó)專利、US 4988396[P]公布了一種 高錳酸鹽轉(zhuǎn)化膜，主要成分為高錳酸鹽、氯化物和磷酸鹽等，可得到具有良好耐蝕性的轉(zhuǎn)化 膜。適用的金屬有鋁及鋁合金、鈦及鈦合金，經(jīng)過(guò)適宜的前處理，都能得到耐蝕性良好的轉(zhuǎn) 化膜，提高有機(jī)涂層的附著強(qiáng)度。
[0004] 經(jīng)過(guò)檢索發(fā)現(xiàn)，北京航空航天大學(xué)的陳貽熾等人開(kāi)發(fā)了一種改良鈦系表面調(diào)整 劑，主要由活性成分(磷酸鈦)、堿金屬(堿土金屬）陽(yáng)離子和分散穩(wěn)定劑等組成，能形成耐蝕 性良好，且均勻、細(xì)密的磷化膜。南京航空航天大學(xué)的陶杰等人采用微弧氧化的方法在鈦合 金表面制備了多孔Ti0 2膜層，研宄了孔徑大小與涂層結(jié)合強(qiáng)度的關(guān)系等，國(guó)內(nèi)未見(jiàn)鈦合金 表面處理液相關(guān)的專利申請(qǐng)和相關(guān)報(bào)道。
[0005] 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】 為克服【背景技術(shù)】中存在的不足，本發(fā)明提供了一種用于船舶鈦合金基材表面處理的有 機(jī)無(wú)機(jī)鈍化液，本發(fā)明以鋯酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽和含N有機(jī)雜環(huán)化合物為主要成膜物質(zhì)， 通過(guò)浸涂或噴涂工藝，可在鈦合金表面形成一層很薄的有機(jī)無(wú)機(jī)鈍化膜，提高基材與表面 有機(jī)涂層的相容性，有效增強(qiáng)涂層的附著強(qiáng)度，延長(zhǎng)其使用壽命。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)如上所述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案： 一種用于船舶鈦合金基材表面處理的有機(jī)無(wú)機(jī)鈍化液，組成成分按質(zhì)量百分比包括： 鋯酸鹽 1~3% ; 磷酸鹽 1~3% ; 硅酸鹽 0~1% ; 含N有機(jī)雜環(huán)化合物 2~3% ; 溶劑 92~94%。
[0007] 所述的用于船舶鈦合金基材表面處理的有機(jī)無(wú)機(jī)鈍化液，所述鋯酸鹽為氟鋯酸 鉀、氟鋯酸鈉或氟鋯酸銨。
[0008] 所述的用于船舶鈦合金基材表面處理的有機(jī)無(wú)機(jī)鈍化液，所述磷酸鹽為六偏磷酸 鈉、三聚磷酸鈉或磷酸二氫鈉。
[0009] 所述的用于船舶鈦合金基材表面處理的有機(jī)無(wú)機(jī)鈍化液，所述硅酸鹽為偏硅酸 鈉、硅酸鈉或硅酸鉀。
[0010] 所述的用于船舶鈦合金基材表面處理的有機(jī)無(wú)機(jī)鈍化液，所述為7-氮雜吲哚、 2_氨基吡啶和2-巰基苯并噻唑中的任意一種或幾種組合。
[0011] 所述的用于船舶鈦合金基材表面處理的有機(jī)無(wú)機(jī)鈍化液，所述溶劑為去離子水。
[0012] 采用如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下所述的優(yōu)越性： 本發(fā)明所述的一種用于船舶鈦合金基材表面處理的有機(jī)無(wú)機(jī)鈍化液，本發(fā)明以鋯酸 鹽、磷酸鹽、硅酸鹽和含N有機(jī)雜環(huán)化合物為主要成膜物質(zhì)，通過(guò)浸涂或噴涂工藝，可在鈦 合金基材表面形成一道3~5 y m厚的有機(jī)/無(wú)機(jī)鈍化膜，可增強(qiáng)基材的耐蝕性能，該鈍化 膜與表面環(huán)氧防銹涂層有較好的相容性，涂層附著強(qiáng)度大幅提高，界面破壞率大大降低，有 效延長(zhǎng)鈦合金表面防污涂層體系的使用壽命，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0013] 【【附圖說(shuō)明】】 圖1是本發(fā)明鈦合金鈍化膜的電化學(xué)Nuquist曲線圖； 圖2是本發(fā)明鈦合金鈍化膜的模擬電阻值； 圖3是本發(fā)明環(huán)氧底漆在基材表面接觸角測(cè)試結(jié)果； 圖4是本發(fā)明環(huán)氧底漆附著強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果。
[0014] 【【具體實(shí)施方式】】 通過(guò)下面的實(shí)施例可以更詳細(xì)的解釋本發(fā)明，本發(fā)明并不局限于下面的實(shí)施例； 本發(fā)明所述的一種用于船舶鈦合金基材表面處理的有機(jī)無(wú)機(jī)鈍化液，組成成分按質(zhì)量 百分比包括： 鋯酸鹽 1~3% ; 磷酸鹽 1~3% ; 硅酸鹽 0~1% ; 含N有機(jī)雜環(huán)化合物 2~3% ; 溶劑 92~94%。
[0015] 其中所述鋯酸鹽為氟鋯酸鉀、氟鋯酸鈉或氟鋯酸銨；所述磷酸鹽為六偏磷酸鈉、三 聚磷酸鈉或磷酸二氫鈉；所述硅酸鹽為偏硅酸鈉、硅酸鈉或硅酸鉀；所述為7-氮雜吲哚、 2_氨基吡啶和2-巰基苯并噻唑中的任意一種或幾種組合；所述溶劑為去離子水；所述鋯酸 鹽、磷酸鹽、硅酸鹽和含N有機(jī)雜環(huán)化合物總濃度為6~8%。
[0016] 利用本發(fā)明的有機(jī)無(wú)機(jī)鈍化液處理鈦合金基材后，在表面形成一層有機(jī)/無(wú)機(jī)鈍 化月旲，可大幅提尚基材的耐蝕性能。欽合金基材純化如后的電化學(xué)Nuquist曲線及|旲擬電 阻值如圖1和2所示。
[0017] 有機(jī)無(wú)機(jī)鈍化膜可提高環(huán)氧底漆與基材的相容性，降低接觸角，有利于其在基材 表面的潤(rùn)濕分散，如圖3所示。
[0018] 環(huán)氧底漆在鈦合金基材表面的附著力僅為6. 8MPa，界面破壞率達(dá)到30%左右。鈦 合金基材經(jīng)鈍化液處理后，環(huán)氧底漆的附著力大幅上升至9. 7MPa，提高幅度達(dá)43%，且界面 破壞率降低至1%，如圖4所示。
[0019] 本發(fā)明的具體實(shí)施例如下： 有機(jī)無(wú)機(jī)鈍化液組成及環(huán)氧底漆附著力測(cè)試結(jié)果如下表所示： 鈍化液組成及環(huán)氧底漆附著力測(cè)試結(jié)果
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于船舶鈦合金基材表面處理的有機(jī)無(wú)機(jī)鈍化液，其特征是：組成成分按質(zhì)量 百分比包括： 鋯酸鹽 1~3% ; 磷酸鹽 1~3% ; 硅酸鹽 O~1% ; 含N有機(jī)雜環(huán)化合物 2~3% ; 溶劑 92~94%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于船舶鈦合金基材表面處理的有機(jī)無(wú)機(jī)鈍化液，其特征 是：所述鋯酸鹽為氟鋯酸鉀、氟鋯酸鈉或氟鋯酸銨。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于船舶鈦合金基材表面處理的有機(jī)無(wú)機(jī)鈍化液，其特征 是：所述磷酸鹽為六偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉或磷酸二氫鈉。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于船舶鈦合金基材表面處理的有機(jī)無(wú)機(jī)鈍化液，其特征 是：所述硅酸鹽為偏硅酸鈉、硅酸鈉或硅酸鉀。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于船舶鈦合金基材表面處理的有機(jī)無(wú)機(jī)鈍化液，其特征 是：所述為7-氮雜吲哚、2-氨基吡啶和2-巰基苯并噻唑中的任意一種或幾種組合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于船舶鈦合金基材表面處理的有機(jī)無(wú)機(jī)鈍化液，其特征 是：所述溶劑為去離子水。
【專利摘要】一種用于船舶鈦合金基材表面處理的有機(jī)無(wú)機(jī)鈍化液，本發(fā)明主要成分為鋯酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽和含N有機(jī)雜環(huán)化合物，通過(guò)浸涂或刷涂施工2～3道，可在鈦合金基材表面形成一層有機(jī)/無(wú)機(jī)鈍化膜，增強(qiáng)基材與表面有機(jī)涂層間的相容性，可使環(huán)氧底漆在鈦合金基材表面的附著強(qiáng)度從7MPa提高至10MPa，界面破壞率從30%降低至1%。本發(fā)明的有機(jī)無(wú)機(jī)鈍化液可用于船舶鈦合金基材的表面處理，有效增強(qiáng)表面涂層的附著強(qiáng)度，對(duì)延長(zhǎng)涂層的使用壽命起重要作用，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【IPC分類】C23C22-68
【公開(kāi)號(hào)】CN104694915
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410739754
【發(fā)明人】黃從樹(shù), 王晶晶, 張初鐿, 鄧喜玲
【申請(qǐng)人】中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所
【公開(kāi)日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2014年12月8日