[发明专利]一种应用于钒电池电解液中铝合金的防护方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容：

本发明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，提供了一种应用于钒电池电解液中铝合金的防护方法，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。

本发明通过如下的技术方案实现：

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(优选为30～60μm)；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(优选为10～25μm)。

本发明中，有机涂料固化温度为0-300℃，时间为15分钟～48小时。

本发明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；OP-10乳化剂1～5g/L；其余为水。

本发明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。

本发明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0.1～3％，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；

本发明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℃固化(优选为室温至250℃)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0.1～3％，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0.1-100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；