[发明专利]一种高耐腐蚀性铝合金复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于铝合金纳米复合材料技术领域，具体涉及一种高耐腐蚀性铝合金复合材料及其制备方法。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，所述增强相为SiO₂包覆的石墨烯。本发明所述的复合材料，利用碳硼烷‑液体氟聚合物涂层来增强铝合金的耐腐蚀性能，所得产物的耐化学腐蚀性能得到了较大提升。液体氟弹性体具有优异的耐化学品性能，而碳硼烷具有优异的耐高温性能和化学稳定性，将两者的聚合物作为涂料涂覆在铝合金表面，可以大大提高铝合金的耐腐蚀性能。

技术领域

本发明属于铝合金纳米复合材料技术领域，具体涉及一种高耐腐蚀性铝合金复合材料及其制备方法。

背景技术

铝合金复合材料具有易于加工、质量轻、比强度高、热膨胀系数低等特点，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中具有广泛应用。常用的铝合金复合材料增强体有氧化铝、碳化硼和碳化硅等，这些增强体的加入可以大大提高铝合金复合材料的强度和弹性模量，然而由于在加工过程中容易生成针状碳化铝相(Al₃C₄)，Al₃C₄是一种脆性相，能导致复合材料的韧性降低。

石墨烯具有高强度二维结构，具有超高比表面积，在铝合金基体中添加石墨烯，可以同时具备高强度和高韧性，而且，石墨烯是一种非常好的固体润滑剂，可以明显改善材料的耐磨损性能。此外，石墨烯在光学、热学和电学性能上均具有优异性能，以及纳米量子效应，可赋予复合材料轻质、导电、导热和优异的加工性能等性能。近年来，关于石墨烯增强铝基纳米复合材料的报道在逐渐增加。

现有技术中石墨烯增强铝基纳米复合材料在制备工艺方面存在以下问题：(1)由于石墨烯材料具有非常大的比表面积，石墨烯纳米材料趋向于彼此重叠以降低它们的表面能，导致在其在复合材料的制备过程中容易产生团聚，使石墨烯纳米材料很难在铝合金基体中均匀分散，对复合材料的力学性能产生不利影响；(2)石墨烯纳米材料与铝合金基体材料之间的界面结合不够稳定，影响复合材料的稳定性和机械性能。

另一方面，现有的Al-Mg-Si合金合金的耐腐蚀性能欠缺，从而限制了其使用。

碳硼烷，是由二十面体硼烷结构中的两个BH单元被两个等电荷的CH+单元所取代而形成的，其中，在众多的碳硼烷分子中，二碳代-闭式-十二卡硼烷(C₂B₁₀H_l2)具有二十面体结构。碳硼烷的笼式结构使其具有很高的热稳定性和化学稳定性，即便是700℃高温或氧化剂、强酸和碱存在下，碳硼烷的性质还是相当稳定。它的笼式结构具有类似于立体苯环一样的超芳香性，碳硼烷体系的缺电子性使相邻键离子化程度增加，稳定性增加，独特的几何形状以及硼原子核的高中子俘获截面，由于其显著的稳定性能。液体氟弹性体，相比起传统的氟弹性体，分子量较低，具有更好的加工性能，而且其化学性能，特别是耐化学品性能优良。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的问题，本发明研制出一种高耐腐蚀性铝合金复合材料，本发明的技术方案为：

一种高耐腐蚀性铝合金复合材料，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；