一种应用于钒电池电解液中铝合金的防护方法技术

本发明专利技术涉及铝合金材料的表面防护技术，具体为一种应用于钒电池电解液中铝合金的防护方法。首先对铝合金除油、去氧化皮；然后在铝合金表面涂覆一层超防腐耐酸碱陶瓷涂料，室温固化20～30h，形成陶瓷涂层，陶瓷涂层的厚度为10～70μm；之后再涂覆一层纳米改性有机涂料，固化形成有机涂层的厚度为7～50μm。本发明专利技术针对目前铝合金在钒电池电解液中腐蚀严重，以及一些防护技术无法满足在其强酸、强氧化环境中的使用要求。采用无机/有机复合涂层对铝合金表面进行防护，从而解决了铝合金在钒电池电解液中的实际应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铝合金材料的表面防护技术，具体为。
技术介绍
铝是地球上分布的最广泛的六大金属之一，具有许多优良的性能它的比重较低；在适当的合金化和热处理之后可以得到高的机械强度；纯金属铝具有较高的耐蚀性。另外，铝具有优良的导电性、导热性和反射性；它的延展性强所以加工费用低；铝无磁性、废品回收价值高，它的腐蚀生成物无毒无色。因此，其被广泛用于交通运输、包装容器、航天航空、机械制造、家用电器、建筑装饰、电子通讯等多个方面，成为有色金属中使用量最大、应用面最广的金属材料。但铝及其合金材料硬度低、耐磨性差、易产生晶间腐蚀，应用受到了限制。铝在自·然条件下表面形成一层氧化膜，这种膜非常薄、易破损，尤其在酸(碱)性条件下，迅速溶解，极大地降低它的抗腐蚀能力。因此，国内外研究人员运用各种方法对其进行表面处理，以提高它的综合性能，使其得到更广泛的应用。目前，铝合金表面处理主要从以下几个发面展开1)氧化处理，主要是阳极氧化、化学氧化、微弧氧化；2)电镀化学镀；3)表面涂层，主要是激光熔覆和复合涂层；4)稀土转化膜。这些表面处理虽然满足了一些高要求、高标准的应用。但是在强酸、强氧化的环境下应用还是受到限制，尤其是目前正在飞速发展的钒液流电池的应用上，仍旧没有一种防护体系能够满足其铝合金的应用。于是，一种要求涂层体系之间、体系与基体之间有较好的结合力，且在强酸、强氧化的环境中能够长期使用的铝合金表面复合涂层有待开发。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对目前的表面处理无法满足铝合金在强酸、强氧化的钒液流电池中应用，提供了，采用无机/有机复合涂层防护体系，从而解决了铝合金在钒电池电解液中的实际应用，且在保证涂层体系之间、体系与基体之间有较好的结合力、不影响钒液流电池正常工作的前提下，较大程度的提高了涂层的耐强酸、强氧化性能。本专利技术通过如下的技术方案实现，首先对铝合金除油、去氧化皮；然后在铝合金表面涂覆一层超防腐耐酸碱陶瓷涂料，室温固化20 30h，形成陶瓷涂层，陶瓷涂层的厚度为10 70 y m(优选为30 60 ii m);之后再涂覆一层纳米改性有机涂料，固化形成有机涂层的厚度为7 50 ii m(优选为10 25 ii m)。本专利技术中，有机涂料固化温度为0_300°C，时间为15分钟 48小时。本专利技术所选用的除油液由碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠、0P-10乳化剂混合而成，各组分的含量如下碳酸钠10 30g/L ;磷酸三钠20 40g/L ;硅酸钠5 15g/L ；0P-10乳化剂I 5g/L;其余为水。本专利技术所选用的去氧化皮液由氢氟酸、硝酸混合而成，各组分的含量如下氢氟酸2 10g/L ;硝酸6 30g/L ;其余为水。本专利技术所选用的超防腐耐酸碱陶瓷涂料由改性树脂、陶瓷粉末、助剂、溶剂等均匀混合而成，室温下进行喷涂或刷涂，室温固化20 30h。按重量百分比计，改性树脂占10 30%，陶瓷粉末占12 40%，助剂占O. I 3%，溶剂占30 75%。其中，改性树脂为丙烯酸改性环氧树脂、丙烯酸改性聚氨酯树脂、有机硅改性丙烯酸树月旨、聚氨酯改性环氧树脂等一种或一种以上组成； 陶瓷粉为氧化铝、氮化硅、碳化硅、六方氮化硼、WC、TiC, TaC, NbC或VC等颗粒，其粒度为80 500目(优选为200 500目)；助剂采用陶瓷涂料常用助剂，如润湿剂、消泡剂、流平剂和流变剂等；溶剂为二甲苯、甲醇、乙醇、丙三醇、乙二醇、丙二醇、乙二醇丁醚、乙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇乙醚醋酸酯等一种或一种以上组成；本专利技术所选用的纳米改性有机涂料由树脂、纳米粉体、助剂、溶剂等均匀混合而成，室温下喷涂或刷涂，0-300°C固化(优选为室温至250°C ) 15分钟 48小时。按重量百分比计，树脂占20 50 %，纳米粉体材料占2 8 %，助剂O. I 3 %，溶剂40 75 %。树脂为有机环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、氟碳树脂、聚四氟乙烯树脂等一种或一种以上构成。纳米粉体为纳米钛粉、纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米锌铝粉、纳米炭黑等一种或一种以上组成，其粒度为O. 1-100纳米(优选为5-50纳米)。助剂采用有机涂料常用助剂，如润湿剂、消泡剂、流平剂和流变剂等；溶剂为二甲苯、甲醇、乙醇、丙三醇、乙二醇、丙二醇、乙二醇丁醚、乙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇乙醚醋酸酯等一种或一种以上组成；本专利技术钒电池电解液中铝合金的防护方法，其中陶瓷涂层所起的作用是提高基体与涂层之间的结合力，且陶瓷涂层有较好耐强酸、强氧化特性；有机涂层所起的作用是对底层封闭，进一步强化涂层耐强酸、强氧化特性。二者协同作用下达到结合力好，涂层致密，耐强酸，强氧化的效果好。本专利技术的优点I、本专利技术采用无机/有机复合涂层防护体系，首先对铝合金除油、去氧化皮；然后在铝合金表面涂覆一层陶瓷涂料，室温固化，形成陶瓷涂层，之后再涂覆一层有机涂料，固化形成有机涂层，陶瓷涂层与有机涂层复合防护体系有较好的结合力，解决了铝合金在强酸、强氧化环境下的应用问题，并为钒电池的发展提供了支持。2、本专利技术采用陶瓷涂层与有机涂层复合防护体系，涂层之间、复合涂层与基体之间具有较好的结合力，不会因为长时间浸泡而出现脱落现象。3、本专利技术采用纳米改性有机涂层可以对陶瓷涂层进行很好的封闭，从而达到良好的耐蚀性能。4、本专利技术涂层厚度可控，可根据防腐要求而提出要求。具体实施例方式实施例I :首先，准备样品，将铝合金(150mmX70mmX2mm)在碱性除油液中进行除油，之后用大量的水进行清洗，然后在酸性溶液中去氧化皮，大量水洗干燥后，用酒精把铝合金表面擦拭干净。除油液由碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠、0P-10乳化剂混合而成，各组分的含量如下碳酸钠25g/L ;磷酸三钠30g/L ;硅酸钠10g/L ;0P_10乳化剂2g/L ;其余为水。除氧化皮液由氢氟酸、硝酸混合而成，各组分的含量如下 氢氟酸7g/L ;硝酸25g/L ;其余为水；然后在铝合金表面涂覆一层陶瓷涂料，室温固化24h，厚度40 ii m ;再涂覆一层含有聚四氟乙烯树脂和丙烯酸树脂的有机涂料，200°C固化15min，厚度20 y m ;涂层总厚度60 u m0本实施例中，陶瓷涂料由改性树脂、陶瓷粉末、助剂、溶剂等均匀混合而成，室温下进行喷涂或刷涂。按重量百分比计，改性树脂占20 %，陶瓷粉末占25 %，助剂占I %，溶剂占54%。其中，改性树脂为丙烯酸改性环氧树脂；陶瓷粉为氧化铝颗粒，其粒度为200 300目；助剂采用陶瓷涂料常用助剂，如润湿剂、消泡剂、流平剂和流变剂等；溶剂为二甲苯。本专利技术所选用的纳米改性有机涂料由树脂、纳米粉体、助剂、溶剂等均匀混合而成，室温下喷涂或刷涂。按重量百分比计，树脂占30%，纳米粉体材料占5%，助剂0.5%，溶剂64.5%。其中，树脂为聚四氟乙烯树脂和丙烯酸树脂重量比I : I;纳米粉体为纳米钛粉，其粒度为20-50纳米；助剂采用有机涂料常用助剂，如润湿剂、消泡剂、流平剂和流变剂等；溶剂为二甲苯。用此方法制备的双层涂层结合力好，涂层致密，在钒电池电解液浸泡6个月无涂层脱落，腐蚀现象。实施例2 首先，准备样品，将铝合金(150mmX70mmX2mm)在碱性除油液中进行除油，之后用大量的水进行清洗，然后在酸性溶液中去氧化皮，大量水洗干燥后，用酒精把铝合金表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于钒电池电解液中铝合金的防护方法，其特征在于首先对铝合金除油、去氧化皮；然后在铝合金表面涂覆一层超防腐耐酸碱陶瓷涂料，室温固化20 30h，形成陶瓷涂层，陶瓷涂层的厚度为10 70 y m ;之后再涂覆一层纳米改性有机涂料，固化形成有机涂层的厚度为7 50 iim。2.按照权利要求I所述的应用于钒电池电解液中铝合金的防护方法，其特征是，有机涂料固化温度为0-300°C，时间为15分钟 48小时。3.按照权利要求I所述的应用于钒电池电解液中铝合金的防护方法，其特征是，所选用的除油液由碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠、OP-10乳化剂混合而成，各组分的含量如下 碳酸钠10 30g/L ;磷酸三钠20 40g/L ;硅酸钠5 15g/L ；0P-10乳化剂I 5g/L ;其余为水。4.按照权利要求I所述的应用于钒电池电解液中铝合金的防护方法，其特征是，所选用的去氧化皮液由氢氟酸、硝酸混合而成，各组分的含量如下 氢氟酸2 10g/L ;硝酸6 30g/L ;其余为水。5.按照权利要求I所述的应用于钒电池电解液中铝合金的防护方法，其特征是，所选用的超防腐耐酸碱陶瓷涂料由改性树脂、陶瓷粉末、助剂、溶剂均匀混合而成，室温下进行喷涂或刷涂，室温固化20 30h ;按重量百分比计，改性树脂占10 30%，陶瓷粉末占12 40%，助剂占0. I 3%，溶剂占30 75% ;其中， 改性树脂为丙烯酸改性环氧树脂、丙烯酸改性聚氨酯树脂、有机硅改性丙烯酸树脂、聚氨酯改性环氧树脂一种或一种以上组成； ...

【专利技术属性】
技术研发人员：李庆鹏，刘建国，严川伟，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：