一種用于鎂合金的錫酸鹽改性防腐涂料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于金屬腐蝕與防護技術領域，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】
[0002]鎂合金密度小、比強度高、鑄造性好，在航空、航天以及汽車等行業中有著廣泛的應用前景。然而，鎂合金較差的耐蝕性很大程度上限制了其推廣應用。有機涂層成本低廉、適應性廣且工藝簡單，因此通過有機涂層增強鎂合金防護性能具有廣泛的應用前景。
[0003]有機涂層易遭受物理損傷，而一旦涂層局部發生破裂等損傷時，由于周圍涂層的屏蔽作用會形成大陰極小陽極的現象，進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功能是提高其防護性能的重要手段。目前已有研究者開發了對鎂合金具有陰極保護作用的富鎂涂層，如申請號為: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，富鎂涂層對鎂合金的陰極保護作用隨著涂層中鎂粉的消耗而迅速降低，且鎂粉的腐蝕產物氫氧化鎂結構疏松，致使涂層后期屏蔽性較差。因此，在保證鎂粉犧牲陽極作用的前提下，通過一定的預處理工藝適當降低涂層中鎂粉的活性是延長富鎂涂層壽命的關鍵。申請號為:201310406435.1的專利，通過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到4200h ;申請號為:201410165712.9的專利，通過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到4440h ;以上兩項專利均是通過在涂層中直接添加惰性顏料來減緩鎂粉的腐蝕速率，對涂層性能的改善有限。本發明通過錫酸鹽預處理鎂粉在鎂粉表面直接形成減緩鎂粉反應速率的錫酸鹽膜層，進一步改善了富鎂涂層防護性，將富鎂涂層耐模擬海水浸泡壽命延長到7320ho
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于克服現有技術的缺陷和不足，提供一種對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]為達到上述目的，本發明采用的技術方案是:
[0006]一種用于鎂合金的錫酸鹽改性防腐涂料，按質量百分含量由組分:環氧樹脂為20% -30%，聚酰胺為15% -25%，錫酸鹽改性鎂粉為45% -60%，偶聯劑為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的轉速磁力攪拌，在40-60°C的溫度環境中處理20_40min后抽濾，而后在30-50°C的溫度環境下鼓風干燥24-48h得到。
[0007]上述所述的環氧樹脂為E44環氧樹脂或E51環氧樹脂中任一種。
[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]上述所述的偶聯劑為KH560硅烷偶聯劑、KH550硅烷偶聯劑或鈦酸酯偶聯劑中任一種。
[0010]上述所述的鎂粉的純度為99.9%以上，粒徑為1-10 μ m。
[0011]為達到上述目的，本發明采用的另一技術方案是:
[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的溫度環境中處理20_40min后抽濾，而后在30-50°C的溫度環境下鼓風干燥24-48h得到錫酸鹽改性鎂粉；
[0014](2)將正丁醇和二甲苯按質量比7:3混合構成稀釋劑；再將稀釋劑分別與環氧樹脂和聚酰胺均按質量比1: (1-2)制成環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)配置得到的環氧樹脂溶液中，攪拌均勻后，加入偶聯劑，再攪拌20-40min后加入步驟(2)配置得到的聚酰胺溶液，繼續攪拌熟化10-20min，得到富含錫酸鹽改性鎂粉涂料。
[0016]本發明的防護原理:
[0017]本發明通過將錫酸鹽改性的純鎂粉加入環氧涂層中制備鎂合金表面應用的防腐涂層，純鎂粉的電化學活性高于鎂合金，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；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，同時增強鎂粉腐蝕產物的致密性，從而延長涂層壽命。
[0018]本發明的特點和有益效果:
[0019]本發明通過錫酸鹽改性鎂粉，降低鎂粉的反應活性，從而延長鎂粉的作用時間，同時增強鎂粉腐蝕產物的致密性，加強涂層防護后期的屏蔽性能，減緩涂層的劣化速率，將富鎂涂層耐模擬海水浸泡壽命延長至7320h。
[0020]本發明制備方法簡單，實施性高，成本低。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發明中的純鎂顆粒及經錫酸鹽改性的純鎂顆粒的掃描電鏡形貌圖；
[0022]其中a)為未經處理的純鎂顆粒形貌，b)為經錫酸鹽改性的純鎂顆粒形貌。
[0023]圖2是富鎂涂層試樣及經錫酸鹽改性富鎂涂層在3% NaCl溶液中浸泡不同時間的0.0lHz處交流阻抗模值隨時間的變化圖。
[0024]圖3是涂覆本發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Machu測試(測試溶液為0.85mol/L氯化鈉、0.05mol/L過氧化氫、0.17mol/L乙酸的水溶液，測試溫度為37°C，測試時間為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Machu測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)分別對應實施例1、實施例2及實施例3中經錫酸鹽改性的富鎂涂層試樣經Machu測試后的涂層形貌及去除涂層后的鎂合金基體形貌。
【具體實施方式】
[0026]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下列舉實施例并結合附圖，對本發明進行進一步的詳細說明。本領域技術人員應當理解，所述的實施例僅僅用于幫助理解本發明，并不用于限定本發明。
[0027]以下實施例中環氧樹脂選用E44環氧樹脂，聚酰胺選用TY650聚酰胺樹脂，偶聯劑選用KH560硅烷偶聯劑。
[0028]實施例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進行磁力攪拌，處理時間40min，抽濾得到鎂粉，之后加熱鼓風干燥24h。
[0030]2)將環氧樹脂、聚酰胺樹脂、錫酸鹽改性鎂粉、硅烷偶聯劑分別按如下質量百分含量進行備份:25%,24.5%,50%,0.5% ；
[0031]3)將正丁醇和二甲苯按質量比7:3混合構成稀釋劑；將稀釋劑分別與環氧樹脂和聚酰胺按質量比1:1制成環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)中的環氧樹脂溶液中，攪拌均勻后，加入偶聯劑，攪拌20min后加入步驟3)中的聚酰胺樹脂溶液