一種用于鎂合金的錫酸鹽改性防腐涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬腐蝕與防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種涂料，更具體是涉及一種用于鎂合金的錫酸鹽改性防腐涂料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鎂合金密度小、比強(qiáng)度高、鑄造性好，在航空、航天以及汽車等行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用前景。然而，鎂合金較差的耐蝕性很大程度上限制了其推廣應(yīng)用。有機(jī)涂層成本低廉、適應(yīng)性廣且工藝簡(jiǎn)單，因此通過(guò)有機(jī)涂層增強(qiáng)鎂合金防護(hù)性能具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]有機(jī)涂層易遭受物理?yè)p傷，而一旦涂層局部發(fā)生破裂等損傷時(shí)，由于周圍涂層的屏蔽作用會(huì)形成大陰極小陽(yáng)極的現(xiàn)象，進(jìn)而加速破損處金屬基體的腐蝕。因此，在涂層中添加具有犧牲陽(yáng)極作用的顏料或具有緩蝕作用的顏料，使涂層具有一定的自修復(fù)功能是提高其防護(hù)性能的重要手段。目前已有研究者開發(fā)了對(duì)鎂合金具有陰極保護(hù)作用的富鎂涂層，如申請(qǐng)?zhí)枮?200910084217.4的專利，公開了一種鎂合金防腐蝕涂料及其制備方法。但是由于鎂粉活性極強(qiáng)，富鎂涂層對(duì)鎂合金的陰極保護(hù)作用隨著涂層中鎂粉的消耗而迅速降低，且鎂粉的腐蝕產(chǎn)物氫氧化鎂結(jié)構(gòu)疏松，致使涂層后期屏蔽性較差。因此，在保證鎂粉犧牲陽(yáng)極作用的前提下，通過(guò)一定的預(yù)處理工藝適當(dāng)降低涂層中鎂粉的活性是延長(zhǎng)富鎂涂層壽命的關(guān)鍵。申請(qǐng)?zhí)枮?201310406435.1的專利，通過(guò)在富鎂涂層中添加三聚磷酸鋁和氧化鈰將涂層的耐模擬海水浸泡壽命延長(zhǎng)到4200h ;申請(qǐng)?zhí)枮?201410165712.9的專利，通過(guò)在富鎂涂層中添加氧化鋅減緩鎂粉消耗速率，將涂層在模擬海水中的浸泡壽命延長(zhǎng)到4440h ;以上兩項(xiàng)專利均是通過(guò)在涂層中直接添加惰性顏料來(lái)減緩鎂粉的腐蝕速率，對(duì)涂層性能的改善有限。本發(fā)明通過(guò)錫酸鹽預(yù)處理鎂粉在鎂粉表面直接形成減緩鎂粉反應(yīng)速率的錫酸鹽膜層，進(jìn)一步改善了富鎂涂層防護(hù)性，將富鎂涂層耐模擬海水浸泡壽命延長(zhǎng)到7320ho

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種對(duì)鎂合金具有良好防腐蝕性能的錫酸鹽改性防腐涂料及其制備方法。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種用于鎂合金的錫酸鹽改性防腐涂料，按質(zhì)量百分含量由組分:環(huán)氧樹脂為20% -30%，聚酰胺為15% -25%，錫酸鹽改性鎂粉為45% -60%，偶聯(lián)劑為0.4% -1%組成，其中，所述的錫酸鹽改性鎂粉是將鎂粉以2-3mol/L加入到含有0.15-0.25mol/L錫酸鈉、0.08-0.12mol/L焦磷酸鈉、0.10-0.30mol/L氫氧化鈉、0.05-0.20mol/L乙酸鈉的錫酸鹽處理液中，以1500-2000r/min的轉(zhuǎn)速磁力攪拌，在40-60°C的溫度環(huán)境中處理20_40min后抽濾，而后在30-50°C的溫度環(huán)境下鼓風(fēng)干燥24-48h得到。
[0007]上述所述的環(huán)氧樹脂為E44環(huán)氧樹脂或E51環(huán)氧樹脂中任一種。
[0008]上述所述的聚酰胺樹脂為TY650聚酰胺樹脂或T31聚酰胺樹脂中任一種。
[0009]上述所述的偶聯(lián)劑為KH560硅烷偶聯(lián)劑、KH550硅烷偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑中任一種。
[0010]上述所述的鎂粉的純度為99.9%以上，粒徑為1-10 μ m。
[0011]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的另一技術(shù)方案是:
[0012]一種用于鎂合金的錫酸鹽改性防腐涂料的制備方法，包括以下步驟:
[0013](I)將鎂粉以 2-3mol/L 加入到含有 0.15-0.25mol/L 錫酸鈉、0.08-0.12mol/L焦磷酸鈉、0.10-0.30mol/L氫氧化鈉、0.05-0.20mol/L乙酸鈉的錫酸鹽處理液中，以1500-2000r/min的速度磁力攪拌，在40_60°C的溫度環(huán)境中處理20_40min后抽濾，而后在30-50°C的溫度環(huán)境下鼓風(fēng)干燥24-48h得到錫酸鹽改性鎂粉；
[0014](2)將正丁醇和二甲苯按質(zhì)量比7:3混合構(gòu)成稀釋劑；再將稀釋劑分別與環(huán)氧樹脂和聚酰胺均按質(zhì)量比1: (1-2)制成環(huán)氧樹脂溶液和聚酰胺溶液；
[0015](3)將步驟(I)制備得到的錫酸鹽改性鎂粉加入到步驟(2)配置得到的環(huán)氧樹脂溶液中，攪拌均勻后，加入偶聯(lián)劑，再攪拌20-40min后加入步驟(2)配置得到的聚酰胺溶液，繼續(xù)攪拌熟化10-20min，得到富含錫酸鹽改性鎂粉涂料。
[0016]本發(fā)明的防護(hù)原理:
[0017]本發(fā)明通過(guò)將錫酸鹽改性的純鎂粉加入環(huán)氧涂層中制備鎂合金表面應(yīng)用的防腐涂層，純鎂粉的電化學(xué)活性高于鎂合金，涂層中的純鎂粉與鎂合金形成電偶，作為陽(yáng)極的純鎂粉失去電子被腐蝕，作為陰極的鎂合金得到電子被保護(hù)；在純鎂粉表面沉積一層錫酸鎂，可減緩鎂粉在涂層中的消耗速率，同時(shí)增強(qiáng)鎂粉腐蝕產(chǎn)物的致密性，從而延長(zhǎng)涂層壽命。
[0018]本發(fā)明的特點(diǎn)和有益效果:
[0019]本發(fā)明通過(guò)錫酸鹽改性鎂粉，降低鎂粉的反應(yīng)活性，從而延長(zhǎng)鎂粉的作用時(shí)間，同時(shí)增強(qiáng)鎂粉腐蝕產(chǎn)物的致密性，加強(qiáng)涂層防護(hù)后期的屏蔽性能，減緩?fù)繉拥牧踊俾?，將富鎂涂層耐模擬海水浸泡壽命延長(zhǎng)至7320h。
[0020]本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，實(shí)施性高，成本低。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明中的純鎂顆粒及經(jīng)錫酸鹽改性的純鎂顆粒的掃描電鏡形貌圖；
[0022]其中a)為未經(jīng)處理的純鎂顆粒形貌，b)為經(jīng)錫酸鹽改性的純鎂顆粒形貌。
[0023]圖2是富鎂涂層試樣及經(jīng)錫酸鹽改性富鎂涂層在3% NaCl溶液中浸泡不同時(shí)間的0.0lHz處交流阻抗模值隨時(shí)間的變化圖。
[0024]圖3是涂覆本發(fā)明的錫酸鹽改性富鎂涂層以及未改性富鎂涂層的鎂合金試樣經(jīng)Machu測(cè)試(測(cè)試溶液為0.85mol/L氯化鈉、0.05mol/L過(guò)氧化氫、0.17mol/L乙酸的水溶液，測(cè)試溫度為37°C，測(cè)試時(shí)間為48h后的涂層表面形貌及去除涂層后鎂合金基體形貌圖；
[0025]其中a)和b)為富鎂涂層試樣經(jīng)Machu測(cè)試后的涂層形貌及去除涂層后的鎂合金基體形貌；c)、d)、e)、f)、g)及h)分別對(duì)應(yīng)實(shí)施例1、實(shí)施例2及實(shí)施例3中經(jīng)錫酸鹽改性的富鎂涂層試樣經(jīng)Machu測(cè)試后的涂層形貌及去除涂層后的鎂合金基體形貌。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下列舉實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，所述的實(shí)施例僅僅用于幫助理解本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0027]以下實(shí)施例中環(huán)氧樹脂選用E44環(huán)氧樹脂，聚酰胺選用TY650聚酰胺樹脂，偶聯(lián)劑選用KH560硅烷偶聯(lián)劑。
[0028]實(shí)施例1
[0029]I)配置含有0.15mol/L錫酸鈉、0.08mol/L焦磷酸鈉、0.1OmoI/L氫氧化鈉、0.05mol/L乙酸鈉的錫酸鹽處理液，處理液中加入鎂粉的量為2mol/L，處理溫度40°C，以1500r/min進(jìn)行磁力攪拌，處理時(shí)間40min，抽濾得到鎂粉，之后加熱鼓風(fēng)干燥24h。
[0030]2)將環(huán)氧樹脂、聚酰胺樹脂、錫酸鹽改性鎂粉、硅烷偶聯(lián)劑分別按如下質(zhì)量百分含量進(jìn)行備份:25%,24.5%,50%,0.5% ；
[0031]3)將正丁醇和二甲苯按質(zhì)量比7:3混合構(gòu)成稀釋劑；將稀釋劑分別與環(huán)氧樹脂和聚酰胺按質(zhì)量比1:1制成環(huán)氧樹脂溶液及聚酰胺溶液。
[0032]4)將步驟I)制備的錫酸鹽改性鎂粉加入到步驟3)中的環(huán)氧樹脂溶液中，攪拌均勻后，加入偶聯(lián)劑，攪拌20min后加入步驟3)中的聚酰胺樹脂溶液