[发明专利]镁合金基体表面防腐用有机硅溶胶-凝胶涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属表面处理技术领域，具体涉及一种镁合金基体表面防腐用有机硅溶胶-凝胶涂层的制备方法。

背景技术

镁合金具以低密度而著称，被认为是汽车工业等领域中铝合金及有色金属的优秀的替代品。然而，镁合金的化学性质活泼，不像铝合金能够在表面形成致密的钝化层，因此其耐腐蚀性非常差，极大地限制了其实际应用。

为了提高镁合金的服役寿命，常常采用在镁合金基体表面制备涂层，以及对镁合金基体进行微弧氧化等方法进行保护。近年来，有机硅溶胶-凝胶涂层因具有优异的耐热、力学性能、抗腐蚀性能以及与金属基体具有优良的结合力而备受关注。有机硅溶胶-凝胶涂层一般采用烷氧基硅烷为前躯体，在水解催化剂存在条件下，通过前驱体的水解-缩合反应而制得，在该过程中水解反应与缩合反应同时发生，其反应方程如下：

已有研究表明，酸性催化剂或碱性催化剂都可用上述水解-缩合反应的水解催化剂，但是其中的水解反应与缩合反应对反应体系的pH值具有不同的依赖性。当使用酸性催化剂时，水解反应较快，缩合反应较慢，故而制得的有机硅溶胶-凝胶较稳定。而使用碱性催化剂时，缩合反应较快，而水解反应较慢，故而制得的有机硅溶胶-凝胶稳定性较差。基于此，有机硅溶胶-凝胶涂层多采用在酸性催化剂存在条件下制备。然而，对于镁合金基体而言，由于镁合金在酸性环境下具有高反应活性，易发生析氢反应，因此会影响有机硅溶胶-凝胶涂层在其表面的耐腐蚀性能。

发明内容

本发明的技术目的是针对上述不足，提供一种镁合金基体表面防腐用有机硅溶胶-凝胶涂层的制备方法，利用该方法制得的涂层对镁合金基体具有优异的防腐保护作用。

本发明的技术方案为：一种镁合金基体表面防腐用有机硅溶胶-凝胶涂层的制备方法，具体为：采用烷氧基硅烷为前躯体，将前驱体、有机溶剂与水解催化剂均匀混合后得到烷氧基硅烷水解防腐液；将该防腐液涂抹、喷雾或旋涂在镁合金基体表面后进行加热处理，待干燥后得到有机硅溶胶-凝胶涂层，或者将镁合金基体浸渍在该防腐液中一定时间，取出后进行加热处理，待干燥后得到有机硅溶胶-凝胶涂层；其特征是：所述的催化剂是金属铈的盐类化合物和/或金属镧的盐类化合物，所述的金属铈的盐类化合物中铈离子呈三价阳离子和/或四价阳离子。

所述的金属铈的盐类化合物包括但不限于CeCl₃、Ce（NO₃）₃、Ce₂（SO₄）₃、Ce（SO₄）₂等中的一种或多种；所述的金属镧的盐类化合物包括但不限于LaCl₃、La（NO₃）₃、La₂（SO₄）等中的一种或多种。

所述的烷氧基硅烷是本领域技术人员所熟知的一类化合物，是指分子中至少有一个Si-OR单元的有机硅化合物及其混合物，其中R为CH₃-、CH₃CH₂-、CH₃CH₂CH_2-、CH₃CH₂CH₂CH_2-、-CH（CH₃）₂等中的一种。

所述的烷氧基硅烷包括但不限于四甲氧基硅烷、甲基三甲基氧硅烷、乙烯基三甲氧基、丙基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、巯基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、烷氧基硅烷为四乙氧基硅烷、甲基三乙基氧硅烷、乙烯基三乙氧基、丙基三乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、巯基丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷等中的至少一种。

所述的有机溶剂包括但不限于甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、二甘醇二甲醚、1,3-二氧杂环戊烷、二氧六环、四氢呋喃、丙酮、乙腈、N,N-2甲基甲酰胺、二甲亚砜中的一种或多种的混合物。

作为优选，所述的催化剂质量占烷氧基硅烷质量的10^-6～0.1，进一步优选为10^-5～10^-2。