[发明专利]一种高耐腐蚀性铝合金复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高耐腐蚀性铝合金复合材料，其特征在于，包括铝合金复合材料和耐腐蚀涂层，所述耐腐蚀涂层是碳硼烷-液体氟聚合物涂层；

所述铝合金复合材料包括基体铝合金和分布在所述基体铝合金中的增强相；

所述基体铝合金的化学成分包括：

1.5～3wt％的Mg；

1.0～1.5wt％的Si；

0.5～1.0wt％的Co；

0.3～0.8wt％的Mo；

0.3～0.5wt％的RE；

0.2～0.5wt％的Zn；

0.03～0.1wt％的Cr；

余量为铝；

所述增强相为SiO₂包覆的石墨烯。

2.根据权利要求1所述高耐腐蚀性铝合金复合材料，其特征在于：所述碳硼烷-液体氟聚合物由以下方法制备：将高压反应釜通氮气，置换气氛，然后通氮气条件下依次加入端羧基液体氟聚合物的四氢呋喃溶液,1,7-二羟甲基碳硼烷,二环己基碳二亚胺,4-二甲氨基吡啶,对甲基苯磺酸，于70℃、1.0Mpa条件下搅拌反应48h，冷却至室温，放料，过滤，滤液通过柱色谱分离方法，用石油醚：乙酸乙酯＝10:1的淋洗液淋洗，然后用四氢呋喃冲洗吸附在硅胶上的物质，直到黄色褪去，收集淋洗液，旋蒸溶剂，产物于70℃下真空干燥12h，得到所述碳硼烷-液体氟聚合物。

3.根据权利要求2所述高耐腐蚀性铝合金复合材料，其特征在于：所述端羧基液体氟聚合物是偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯三元共聚物中的一种。

4.根据权利要求1所述高耐腐蚀性铝合金复合材料，其特征在于：所述SiO₂包覆的石墨烯由以下方法制备：

(1)将氧化石墨烯混合到溶剂中，超声分散15～20min制成氧化石墨烯分散液；

(2)向步骤(1)中所得的氧化石墨烯分散液中加入碱形成碱性环境，然后加入巯丙基三甲氧基硅烷溶液，混合均匀后向体系中加入正硅酸乙酯，搅拌反应；

(3)反应结束后，产物经离心、洗涤后，得到二氧化硅包覆的氧化石墨烯。

5.根据权利要求4所述高耐腐蚀性铝合金复合材料，其特征在于：所述碱为质量分数为26％的氨水，所述步骤(2)中加入氨水调节溶液的pH至11-12，氧化石墨烯的加入量为0.5-1mg，加入的巯丙基三甲氧基硅烷和正硅酸乙酯的物质的量分别为5-7mmol和40-70mmol。

6.根据权利要求4所述高耐腐蚀性铝合金复合材料，其特征在于：所述二氧化硅包覆的氧化石墨烯的二氧化硅层厚度为2-5nm。

7.根据权利要求1所述高耐腐蚀性铝合金复合材料，其特征在于：所述基体铝合金和SiO₂包覆的石墨烯的重量比为1：0.01-0.05。

8.根据权利要求1所述高耐腐蚀性铝合金复合材料，其特征在于：所述稀土元素RE为Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm和Lu中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述高耐腐蚀性铝合金复合材料，其特征在于：所述基体铝合金的化学成分包括：

2wt％的Mg；

1.0wt％的Si；

0.8wt％的Co；

0.5wt％的Mo；

0.3wt％的RE；

0.2wt％的Zn；

0.05wt％的Cr；

余量为铝。

10.如权利要求1～9任一所述高耐腐蚀性铝合金复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将SiO₂包覆的石墨烯加入到溶剂中超声分散10～20min，然后加入铝合金粉搅拌混合均匀，超声分散10～20min，除去溶剂后得到混合粉末；

(2)将步骤1制得的混合粉末放入VC高效混合机中，在转速120r/min的条件下混合60min；

(3)将步骤2制得的混合粉体置于搅拌式球磨机中，充入液氮，待液氮浸没全部磨球时开始球磨，球料比为30∶1，球磨4～6小时；

(4)将球磨混合均匀的复合粉末装在预先制好的石墨模具内，在等离子活化烧结炉内进行表面活化处理，加载时间3～5min、电压30kV、电流80A；然后在等离子活化烧结炉内进行等离子活化烧结，升温速率40℃/min，真空度≤10Pa，烧结时施加的压力为25～30MPa，烧结温度550℃，保温时间10min；

(5)将烧结后的试样在400℃条件下下保温5h，然后淬火，淬火后在100℃下保温40h，即得到铝合金复合材料；

(6)将上述所得铝合金复合材料表面打磨后清洗，然后浸入阿罗丁液，在复合材料表面镀上阿罗丁膜；

(7)将碳硼烷-液体氟聚合物溶解于THF中，加入HDI三聚体、二月桂酸二丁基锡，充分搅拌均匀，然后将搅拌均匀的溶液涂覆在步骤6所得复合材料表面，在60℃条件下抽真空除溶剂，在80℃条件固化4h，然后烘干完成涂覆，即得到所述高耐腐蚀性铝合金复合材料。