CN103952056B - 一种耐高温润滑防腐铝涂料及其制备方法 - Google Patents

一种耐高温润滑防腐铝涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耐高温润滑防腐铝涂料及其制备方法，属于防腐涂层技术领域。该铝涂料包括热固性酚醛树脂、聚乙烯醇缩醛、有机硅树脂、增塑剂、铝粉浆、防腐填料、润滑剂、触变剂、分散剂和溶剂。本发明的涂料涂覆于钛合金紧固件等零件表面，能够有效防止电位腐蚀，保障飞机长寿命高可靠性使用。该涂层具有良好的强度、韧性和润滑性能，满足紧固件使用环境要求；具有良好的储存性能和施工性能，保证涂层性能稳定性。

Description

一种耐高温润滑防腐铝涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐高温润滑防腐铝涂料及其制备方法，属于防腐涂层技术领域。
背景技术
钛合金紧固件具有重量轻、比强度大、抗疲劳、耐腐蚀等优良综合性能，被广泛的应用于航空领域。然而，钛和铝材料存在着较高的电位差，当这些结构处于腐蚀介质的环境下，会发生电偶腐蚀而导致失效，因此需要采取防护措施以保证现代飞机长寿命高可靠性连接。此外，由于钛合金紧固件通常用于航空业的过盈配合，且有高温工作环境，因此需要紧固件上的涂层需要有足够的强度、韧性、结合强度以及低摩擦系数。
镀隔以及湿装配是解决钛合金紧固件和铝合金结构电偶腐蚀的传统方法。但这两种工艺都存在一定的问题，电镀隔工艺会造成钛合金的氢脆，湿装配成本过高且会造成产品适应性问题。目前最佳的钛合金紧固件防护工艺是在其表面涂覆一层铝涂层，例如Hi-shear公司生产的Hi-kote1铝涂层。Hi-kote1铝涂层粘结性能好、安装润滑性能良好，且具有耐热、耐磨、耐溶剂的性能，广泛应用于航空业钛合金紧固件的防护。
现代航空业的发展对铝涂层的耐热、韧性、润滑性能提出了更高的要求，在过高的使用温度、过大的装配力作用下会导致原有涂层的失效，因此需要研制新型铝涂层以满足使用要求。此外，由于铝涂料中含有较多金属粉，易于沉降，存在存储和施工性能差的问题。目前，国内还没有钛合金紧固件使用的铝涂料的相关专利，随着国内多种机型的发展，对钛合金紧固件铝涂料的研制提出了强烈的需求。
发明内容
本发明的目的是为了提高铝涂层耐热性能、力学性能、涂料储存性能以及施工性能，提出一种耐高温润滑防腐铝涂料及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明的一种耐高温润滑防腐铝涂料，铝涂料的总质量为100份，铝涂料的配方组成及质量份数如下：
热固性酚醛树脂：5.5-8.5份
聚乙烯醇缩醛：3.5-5份
有机硅树脂：1-1.5份
增塑剂：1-3份
铝粉浆：3-15份
防腐填料：2-10份
润滑剂：1-3份
触变剂：1-15份
分散剂：0.5-1.5份
余量为溶剂。
所述的聚乙烯醇缩醛为聚乙烯醇缩甲乙醛或聚乙烯醇缩丁醛；
所述的铝粉浆为铝粉细度在10μm以下的非浮型铝粉浆；
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯；
所述的防腐填料为锶铬黄、锌铬黄、三聚磷酸铝、GA涂料缓蚀剂中一种或几种的混合物；
所述的润滑剂为聚四氟乙烯粉或二硫化钼；
所述的触变剂为蜡浆、膨润土或BYK320；
所述的分散剂为BYK110；
所述的溶剂为乙酸丁酯和乙醇的混合物或丁酮；乙酸丁酯和乙醇混合时的质量比为1：1。
本发明的一种耐高温润滑防腐铝涂料的制备方法，步骤为：
1)将铝粉浆加入到溶剂中进行浸泡，浸泡时间0.5h以上；铝粉浆和溶剂的质量比为1：1；
2)将增塑剂、分散剂和防腐填料经过三辊研磨或砂磨至粒径到10μm以下，得到料浆；
3)在步骤2)得到的浆料中加入触变剂、热固性酚醛树脂、聚乙烯醇缩醛、有机硅树脂和润滑剂，然后使用分散机在1000～1500r/min的转速下分散2-3min后，将转速调至2000～3000r/min分散20-30min，再将转速调至300r/min时将步骤1)浸泡好的铝粉浆加入，边加入边分散，分散均匀后将料浆过滤，得到铝涂料，然后将铝涂料涂覆于基材表面，在180～210℃下固化40～60min后即可得到铝涂层。
有益效果
本发明的铝涂层抗冲击强度能力强，柔韧性好，且涂层可在200℃长期工作(1个月以上)，300℃短时工作(10min以下)；耐盐雾1000～2000h；技术指标满足Hi-shear294铝涂层性能规范；添加触变剂后，涂料具备优异的储存性能和施工性能。
本发明的涂料涂覆于钛合金紧固件等零件表面，能够有效防止电位腐蚀，保障飞机长寿命高可靠性使用。该涂层具有良好的强度、韧性和润滑性能，满足紧固件使用环境要求；具有良好的储存性能和施工性能，保证涂层性能稳定性。
具体实施方式
实施例1
1)将5g铝粉浆加入到5g丁酮中浸泡1h，
2)将3g邻苯二甲酸二丁酯、1.5gBYK110和2.5g铬酸锶经过三辊研磨或砂磨至粒径到10μm以下，得到料浆；
3)在步骤2)得到的浆料中加入15g蜡浆、8.5g热固性酚醛树脂、5g聚乙烯醇缩甲乙醛、1.5g有机硅树脂和1.5g聚四氟乙烯润，然后使用分散机在1500r/min的转速下分散2min后，将转速调至2500r/min分散20min，再将转速调至300r/min时将步骤1)浸泡好的铝粉浆加入，边加入边分散，分散均匀后将料浆过滤，加入余量溶剂，得到铝涂料，然后将铝涂料涂覆于基材表面，在200℃下固化60min后即可得到铝涂层。
上述方法制备的铝涂料为单组分热固性涂料，喷涂固化后得到的铝涂层外观呈金黄色；
将得到的铝涂层按照GB/T1720-1979进行附着力测试，测试结果为1级；按照GB/T1732-1993进行冲击强度测试，结果为50Kg·cm；按照柔韧性1级；
将涂层在200℃放置一个月后或将涂层在300℃放置10min，涂层仍能满足上述附着力、冲击强度和柔韧性能；
耐盐雾1000～2000h；
技术指标满足Hi-shear294铝涂层性能规范；
涂料具备优异的储存性能和施工性能，不易沉降，喷涂时不易流挂。
实施例2
1)将8g铝粉浆加入到8g丁酮中浸泡1h，
2)将3g邻苯二甲酸二辛酯、1.5gBYK110和5g三聚磷酸铝经过三辊研磨或砂磨至粒径到10μm以下，得到料浆；
3)在步骤2)得到的浆料中加入10g蜡浆、5g热固性酚醛树脂、3.5g聚乙烯醇缩甲乙醛、1g有机硅树脂和1g聚四氟乙烯，然后使用分散机在1000r/min的转速下分散3min后，将转速调至3000r/min分散30min，再将转速调至300r/min时将步骤1)浸泡好的铝粉浆加入，边加入边分散，分散均匀后将料浆过滤，加入余量溶剂得到铝涂料，然后将铝涂料涂覆于基材表面，在210℃下固化40min后即可得到铝涂层。
上述方法制备的铝涂料为单组分热固性涂料，喷涂固化后得到的铝涂层外观呈金黄色；
将得到的铝涂层按照GB/T1720-1979进行附着力测试，测试结果为1级；按照GB/T1732-1993进行冲击强度测试，结果为50Kg·cm；按照柔韧性1级；
将涂层在200℃放置一个月后或将涂层在300℃放置10min，涂层仍能满足上述附着力、冲击强度和柔韧性能；
耐盐雾1000～2000h；
技术指标满足Hi-shear294铝涂层性能规范；
涂料具备优异的储存性能和施工性能，不易沉降，喷涂时不易流挂。
实施例3
1)将15g铝粉浆加入到15g丁酮中浸泡1h，
2)将3g邻苯二甲酸二辛酯、1.5gBYK110和5gGA涂料缓蚀剂经过三辊研磨或砂磨至粒径到10μm以下，得到料浆；
3)在步骤2)得到的浆料中加入2g膨润土、6g热固性酚醛树脂、4g聚乙烯醇缩甲乙醛、1.5g有机硅树脂和1g二硫化钼，然后使用分散机在1500r/min的转速下分散3min后，将转速调至2500r/min分散30min，再将转速调至300r/min时将步骤1)浸泡好的铝粉浆加入，边加入边分散，分散均匀后将料浆过滤，加入余量溶剂得到铝涂料，然后将铝涂料涂覆于基材表面，在180℃下固化60min后即可得到铝涂层。
上述方法制备的铝涂料为单组分热固性涂料，喷涂固化后得到的铝涂层外观呈金黄色；
将得到的铝涂层按照GB/T1720-1979进行附着力测试，测试结果为1级；按照GB/T1732-1993进行冲击强度测试，结果为50Kg·cm；按照柔韧性1级；
将涂层在200℃放置一个月后或将涂层在300℃放置10min，涂层仍能满足上述附着力、冲击强度和柔韧性能；
耐盐雾1000～2000h；
技术指标满足Hi-shear294铝涂层性能规范；
涂料具备优异的储存性能和施工性能，不易沉降，喷涂时不易流挂。
实施例4
1)将15g铝粉浆加入到15g丁酮中浸泡1h，
2)将3g邻苯二甲酸二丁酯、1.5gBYK110和3g铬酸锶经过三辊研磨或砂磨至粒径到10μm以下，得到料浆；
3)在步骤2)得到的浆料中加入10g蜡浆、8g热固性酚醛树脂、3.5g聚乙烯醇缩甲乙醛、1.5g有机硅树脂和1g聚四氟乙烯，然后使用分散机在1500r/min的转速下分散3min后，将转速调至2500r/min分散30min，再将转速调至300r/min时将步骤1)浸泡好的铝粉浆加入，边加入边分散，分散均匀后将料浆过滤，得到铝涂料，然后将铝涂料涂覆于基材表面，在180℃下固化60min后即可得到铝涂层。
上述方法制备的铝涂料为单组分热固性涂料，喷涂固化后得到的铝涂层外观呈金黄色；
将得到的铝涂层按照GB/T1720-1979进行附着力测试，测试结果为1级；按照GB/T1732-1993进行冲击强度测试，结果为50Kg·cm；按照柔韧性1级；
将涂层在200℃放置一个月后或将涂层在300℃放置10min，涂层仍能满足上述附着力、冲击强度和柔韧性能；
耐盐雾1000～2000h；
技术指标满足Hi-shear294铝涂层性能规范；
涂料具备优异的储存性能和施工性能，不易沉降，喷涂时不易流挂。
实施例5
1)将5g铝粉浆加入到5g乙醇和乙酸丁酯的混合溶剂(乙醇和乙酸丁酯质量比为1：1)中浸泡1h，
2)将2g邻苯二甲酸二辛酯、1.5gBYK110和2.5g铬酸锶经过三辊研磨或砂磨至粒径到10μm以下，得到料浆；
3)在步骤2)得到的浆料中加入15g蜡浆、8.5g热固性酚醛树脂、4g聚乙烯醇缩甲乙醛、1.5g有机硅树脂和1.5g聚四氟乙烯，然后使用分散机在1500r/min的转速下分散3min后，将转速调至2500r/min分散30min，再将转速调至300r/min时将步骤1)浸泡好的铝粉浆加入，边加入边分散，分散均匀后将料浆过滤，得到铝涂料，然后将铝涂料涂覆于基材表面，在200℃下固化60min后即可得到铝涂层。
上述方法制备的铝涂料为单组分热固性涂料，喷涂固化后得到的铝涂层外观呈金黄色；
将得到的铝涂层按照GB/T1720-1979进行附着力测试，测试结果为1级；按照GB/T1732-1993进行冲击强度测试，结果为50Kg·cm；按照柔韧性1级；
将涂层在200℃放置一个月后或将涂层在300℃放置10min，涂层仍能满足上述附着力、冲击强度和柔韧性能；
耐盐雾1000～2000h；
技术指标满足Hi-shear294铝涂层性能规范；
涂料具备优异的储存性能和施工性能，不易沉降，喷涂时不易流挂。

Claims (10)

1.一种耐高温润滑防腐铝涂料，其特征在于：以铝涂料的总质量为100份计算，铝涂料的配方组成及质量份数如下：
热固性酚醛树脂：5.5-8.5份
聚乙烯醇缩醛：3.5-5份
有机硅树脂：1-1.5份
增塑剂：1-3份
铝粉浆：3-15份
防腐填料：2-10份
润滑剂：1-3份
触变剂：1-15份
分散剂：0.5-1.5份
余量为溶剂，溶剂为乙酸丁酯和乙醇的混合物或丁酮。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温润滑防腐铝涂料，其特征在于：聚乙烯醇缩醛为聚乙烯醇缩甲乙醛或聚乙烯醇缩丁醛。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温润滑防腐铝涂料，其特征在于：铝粉浆为铝粉细度在10μm以下的非浮型铝粉浆。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温润滑防腐铝涂料，其特征在于：增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温润滑防腐铝涂料，其特征在于：防腐填料为锶铬黄、锌铬黄、三聚磷酸铝、GA涂料缓蚀剂中一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种耐高温润滑防腐铝涂料，其特征在于：润滑剂为聚四氟乙烯粉或二硫化钼。
7.根据权利要求1所述的一种耐高温润滑防腐铝涂料，其特征在于：触变剂为蜡浆、膨润土或BYK320。
8.根据权利要求1所述的一种耐高温润滑防腐铝涂料，其特征在于：分散剂为BYK110。
9.根据权利要求1所述的一种耐高温润滑防腐铝涂料，其特征在于：溶剂中乙酸丁酯和乙醇混合时的质量比为1：1。
10.一种权利要求1-9中任一项所述的耐高温润滑防腐铝涂料的制备方法，其特征在于步骤为：
1)将铝粉浆加入到溶剂中进行浸泡，浸泡时间0.5h以上；铝粉浆和溶剂的质量比为1：1；
2)将增塑剂、分散剂和防腐填料经过三辊研磨或砂磨至粒径到10μm以下，得到料浆；
3)在步骤2)得到的料浆中加入触变剂、热固性酚醛树脂、聚乙烯醇缩醛、有机硅树脂和润滑剂，然后使用分散机在1000～1500r/min的转速下分散2-3min后，将转速调至2000～3000r/min分散20-30min，再将转速调至300r/min时将步骤1)浸泡好的铝粉浆加入，边加入边分散，分散均匀后将料浆过滤，得到铝涂料，然后将铝涂料涂覆于基材表面，在180～210℃下固化40～60min后即可得到铝涂层。
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