技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于鋁合金表面制備鋁磷酸鹽涂層的涂料及使用方法，屬于鋁合金表面處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
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鋁是雙性金屬，常溫下，化學(xué)性質(zhì)非?；顫姡軌蚝脱醴磻?yīng)生成一層致密的氧化膜，這層薄膜可以有效地阻止氧氣和基體接觸，從而阻止基體進(jìn)一步氧化。但是，由于鋁的電化學(xué)電位較負(fù)，在酸、堿、鹽及含有水蒸氣的潮濕氣氛中，很容易在介質(zhì)的參與下發(fā)生電化學(xué)腐蝕，這對于鋁合金的正常使用是不利的。
在汽車工業(yè)中，因為鋁密度小，能大幅度減重，進(jìn)而降低能耗，所以需要對占車重比例大的車身、發(fā)動機(jī)、傳動系統(tǒng)等零部件運(yùn)用鋁合金予以替代。其次，因為鋁本身導(dǎo)熱性能較好，運(yùn)用在汽車的關(guān)鍵部位，能將這些部位產(chǎn)生的大量熱量及時地釋放，在較高強(qiáng)度散熱的基礎(chǔ)之上，有利于維持零部件長久穩(wěn)定地運(yùn)行，再從成本角度考慮，鋁及鋁合金價格便宜，適合規(guī)模化使用，且鋁合金的鑄造和加工性能極佳，使用方便，基于以上性能，近年來鋁合金的使用得到了迅猛的發(fā)展。
鋁及鋁合金表面的自生氧化膜雖然致密，但仍然有孔洞存在，所以當(dāng)介質(zhì)分子非常小的時候，就很容易通過孔隙，進(jìn)入基體，這就是產(chǎn)生腐蝕的原因，故需要對鋁合金進(jìn)行表面改性處理。
水蒸汽處理的溫度一般在100℃以上，在此條件下利用水蒸汽形成的壓力環(huán)境，促進(jìn)鑄造鋁合金表面涂層分子與基體的反應(yīng)結(jié)合，從而實現(xiàn)在樣品表面制備特殊性能的涂層。與現(xiàn)有陽極氧化、化學(xué)鍍、電鍍、熱噴涂等方法相比，水蒸汽處理具有所需設(shè)備少、制備工序簡單、制備周期短、制備溫度較低、不會造成高能耗、高成本的特點(diǎn)，且通過預(yù)浸涂與蒸汽處理結(jié)合的方式實現(xiàn)了鑄鋁與反應(yīng)介質(zhì)的充分反應(yīng)，確保鑄鋁涂層的均勻性、連續(xù)性，以及與基體良好的結(jié)合性能。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
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技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提供一種用于鋁合金表面制備鋁磷酸鹽涂層的涂料，該涂料與基體具有一定的反應(yīng)能力，有利于實現(xiàn)涂層與基體的化學(xué)結(jié)合；
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于鋁合金表面制備鋁磷酸鹽涂層的涂料的使用方法，該方法通過結(jié)合水蒸汽處理，所制成適用于鋁合金的涂層，明顯提高鋁合金的耐腐蝕性能和耐磨性能。
技術(shù)方案：本發(fā)明提供了一種用于鋁合金表面制備鋁磷酸鹽涂層的涂料，該涂料按重量份包括10～70份的al(h2po4)3、30～80份的純水和與al(h2po4)3全部化學(xué)反應(yīng)所需量1.1～1.3倍的al2o3粉末。
其中：
所述涂料的優(yōu)選配比按重量份為60～70份al(h2po4)3、40～50份純水和與al(h2po4)3全部化學(xué)反應(yīng)所需量1.18～1.22倍的al2o3粉末。
所述涂料的另一種優(yōu)選配比按重量份為10～20份al(h2po4)3、70～80份純水和與al(h2po4)3全部化學(xué)反應(yīng)所需量1.18～1.22倍的al2o3粉末。
所述的al2o3粉末粒度小于500目。
本發(fā)明還提供了一種用于鋁合金表面制備鋁磷酸鹽涂層的涂料使用方法，該方法包括以下步驟：
1)配制涂料：按比例稱取原料，混合攪拌均勻得到涂料；
2)鑄造鋁合金樣品預(yù)處理：將鑄造鋁合金樣品放置于堿性溶液中堿洗，之后用純水清洗，最后自然干燥后備用；
3)涂層制備：在步驟2)干燥后的鑄造鋁合金表面涂覆步驟1)配制的涂料，之后置于水蒸汽環(huán)境中，得到表面具有鋁磷酸鹽涂層的鋁合金鑄件。
其中：
步驟2)所述的堿性溶液為naoh溶液或naoh與naco3的混合溶液，且所述的naoh溶液的濃度為10～12wt％，所述的混合溶液中naoh的濃度為5～6wt％，naco3的濃度為5～6wt％；所述的堿洗的時長為5～6min；所述的用純水清洗的時長為1～2min。
步驟3)所述的在干燥后的鋁合金表面涂覆步驟1)配制的涂料，是指將干燥后的鑄造鋁合金置于涂料中浸漬2～3min。
步驟3)所述的置于水蒸汽環(huán)境中的時長為20～90min，其中水蒸汽環(huán)境的溫度為120～180℃。
有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢：
1)本發(fā)明的涂料與基體具有一定的反應(yīng)能力，有利于實現(xiàn)涂層與基體的化學(xué)結(jié)合；
2)本發(fā)明的技術(shù)通過特定涂料，結(jié)合水蒸汽處理，所制成適用于鋁合金的涂層，明顯提高鋁合金的耐腐蝕性能和耐磨性能，且其厚度可在10-50μm之間靈活調(diào)整；
3)本發(fā)明的技術(shù)處理溫度低于通常鋁合金所用的時效熱處理溫度，可作為最終處理工藝應(yīng)用于產(chǎn)品生產(chǎn)；
4)本發(fā)明的技術(shù)具備制備工序少、制造周期短、成本低廉、適合規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)勢。
圖附說明:
圖1為實施例中3制備的表面具有鋁磷酸鹽涂層的鑄造鋁合金的金相圖片。
具體實施方式：
根據(jù)下述實施例，可以更好地理解本發(fā)明；而本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實施例所描述的具體試驗結(jié)果僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)也不會限制權(quán)利要求書中所描述的本發(fā)明；下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作更進(jìn)一步說明。
實施例1：
(1)配置涂料：按比例稱取10份al(h2po4)3、80份純水、按與al(h2po4)3全部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所需量1.1倍的al2o3粉末，混合攪拌均勻配成涂料；
(2)鑄造鋁合金樣品預(yù)處理：將鑄造鋁合金樣品放置于10wt％的naoh溶液中堿洗5min，然后用純水清洗1min，自然干燥后備用；
(3)涂層制備：將干燥后的鑄造鋁合金置于涂料中浸漬2min后取出，待涂料表面不產(chǎn)生明顯流動后，將樣品在120℃的水蒸汽環(huán)境中處理90min，得到表面具有鋁磷酸鹽涂層的鋁合金樣品。
實施例2：
(1)配置涂料：按比例稱取70份al(h2po4)3、40份純水、按與al(h2po4)3全部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所需量1.3倍的al2o3粉末，混合攪拌均勻配成涂料；
(2)鑄造鋁合金樣品預(yù)處理：將鑄造鋁合金樣品放置于naoh與naco3的混合溶液中堿洗6min，然后用純水清洗2min，自然干燥后備用，其中混合溶液中naoh的濃度為6wt％，naco3的濃度為6wt％；
(3)涂層制備：將干燥后的鑄造鋁合金置于涂料中浸漬3min后取出，待涂料表面不產(chǎn)生明顯流動后，將樣品在160℃的水蒸汽環(huán)境中處理60min，得到具有鋁磷酸鹽表面涂層的鑄造鋁合金樣品。
實施例3：
(1)配置涂料：按比例稱取40份al(h2po4)3、60份純水、按與al(h2po4)3全部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所需量1.2倍的al2o3粉末，混合攪拌均勻配成涂料；
(2)鑄造鋁合金樣品預(yù)處理：將鑄造鋁合金樣品放置于10wt％的naoh溶液中堿洗6min，然后用純水清洗2min，自然干燥后涂覆上述涂料；
(3)涂層制備：將干燥后的鑄造鋁合金置于涂料中浸漬2.5min后取出，待涂料表面不產(chǎn)生明顯流動后，將樣品在170℃的水蒸汽環(huán)境中處理50min，得到具有鋁磷酸鹽表面涂層的鑄造鋁合金樣品。
實施例4：
(1)配置涂料：按比例稱取45份al(h2po4)3、70份純水、按與al(h2po4)3全部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所需量1.2倍的al2o3粉末，混合攪拌均勻配成涂料；
(2)鑄造鋁合金樣品預(yù)處理：將鑄造鋁合金樣品放置于12wt％的naoh溶液中堿洗5min，然后用純水清洗1min，自然干燥后涂覆上述涂料；
(3)涂層制備：將干燥后的鑄造鋁合金置于涂料中浸漬2min后取出，待涂料表面不產(chǎn)生明顯流動后，將樣品在150℃的水蒸汽環(huán)境中處理50min，得到具有鋁磷酸鹽表面涂層的鑄造鋁合金樣品。
實施例5：
(1)配置涂料：按比例稱取20份al(h2po4)3、30份純水、按與al(h2po4)3全部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所需量1.2倍的al2o3粉末，混合攪拌均勻配成涂料；
(2)鑄造鋁合金樣品預(yù)處理：將鑄造鋁合金樣品放置于naoh與naco3的混合溶液中堿洗5min，然后用純水清洗1min，自然干燥后涂覆上述涂料，其中混合溶液中naoh的濃度為5wt％，naco3的濃度為5wt％；；
(3)涂層制備：將干燥后的鑄造鋁合金置于涂料中浸漬2.5min后取出，待涂料表面不產(chǎn)生明顯流動后，將樣品在180℃的水蒸汽環(huán)境中處理20min，得到具有鋁磷酸鹽表面涂層的鑄造鋁合金樣品。