一种耐磨铝合金型材及其制备方法技术

一种耐磨型铝合金材料及其制备方法，该铝合金材料包括铝合金基材和涂覆在铝合金基材表面的耐磨涂层，所述的耐磨涂层，按重量比，由环氧树脂、磨料、填料、固化剂、增韧剂、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚二甲基硅氧烷、羧甲基纤维素和苄叉丙酮制成；该铝合金材料的制备方法，首先对铝合金基材表面依次进行清洗、处理，而后进行涂覆耐磨涂层，所述的涂覆操作为：将上述制得的耐磨涂层均匀涂覆在铝合金基材表面，然后于80‑90℃下预处理10‑15min，然后温度升至180‑200℃，热处理2‑3h，最后，自然冷却至室温，得到最终产品。本发明专利技术工艺简单，耐摩擦效果好，同时形成的涂层对环境无污染，符合环保政策。

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨铝合金型材及其制备方法
本专利技术涉及铝合金材料领域，具体说的是一种耐磨铝合金型材及其制备方法。
技术介绍
铝合金是有色金属中应用最广泛的材料之一，铝合金具有密度小、比刚度和比强度高、塑性和成型性好、易加工、热导率高、电导率高等诸多优良性能，在航空航天、军工、建筑、汽车、船舶等领域获得了成功的应用，为了减轻重量、降低能耗，提高效率和增强机动性能都竭尽可能地以铝代铜，甚至代钢。然而铝合金的硬度偏低，耐磨性差，耐腐蚀性较差，限制了其的应用。目前，铝合金表面处理主要有电镀、化学镀、热喷涂等方式。随着现代工业的高速发展，对铝合金的表面要求越来越高，一些成本低、污染少，能满足特殊条件要求的铝合金表面处理技术将受到人们的极大关注。近年来，表面涂层技术越来越受关注，将其均匀地涂覆在基材表面形成的保护层，使基材与外界环境介质直接隔离开，从而保护基体。利用表面涂层技术达到耐磨、抗氧化、防腐、防锈等目的，此种方法具有施工方便、适应性强、成本较低等优点，因此，可以在铝合金材料表面涂覆一层耐磨涂层，直接对铝合金材料形成保护作用，提高铝合金材料的耐磨性能。
技术实现思路
本专利技术的目的为克服现有技术中为铝合金材料耐磨性能差的问题，提供一种耐磨铝合金型材及其制备方法。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案为：一种耐磨铝合金型材，包括铝合金基材和涂覆在铝合金基材表面的耐磨涂层，所述的耐磨涂层，按重量比，由环氧树脂45-50份、磨料25-30份、填料9-12份、固化剂5-8份、增韧剂5-8份、聚氧乙烯脂肪醇醚5-8份、聚二甲基硅氧烷1-2份、羧甲基纤维素1-2份和苄叉丙酮0.8-1份制成；所述的环氧树脂为由重量比为2:1的双酚A型环氧树脂和双酚F型环氧树脂混合而成，所述的磨料由重量比为1:2-4的改性六方氮化硼微片和碳化硅胶囊混合而成，改性六方氮化硼微片首先按照1g：5-8ml的比例将市售六方氮化硼微片加入3-5mol/L的二水醋酸锂水溶液中，超声1.5-2h后，过滤、烘干，然后再与硅烷偶联剂按照重量比100:2混合而成；所述的填料由重量比为1:1.5-2的改性分子筛和改性二氧化硅混合而成，其中改性二氧化硅是指市售多孔二氧化硅按照重量比3:1-1.5加入熔融态石蜡中，搅拌5-7h，搅拌速度为150-200r/n，然后80℃下保温40-50min，最后冷却至室温；所述的增韧剂为液态端羧基丁腈橡胶。所述的碳化硅胶囊，其制备步骤为：首先将碳化硅用表面改性液处理，二者比例为1g：8-10ml，其中表面改性液由硅烷偶联剂、稀土偶联剂和乙醇按照1.5g：1g：8ml混合而成；然后按照重量比15:0.1-0.3在改性碳化硅中加入石蜡油，搅拌20-30min，再加入相对于碳化硅质量1-1.5倍的聚四氟乙烯，加热搅拌，搅拌速度为300-400r/min，待聚四氟乙烯熔融全部包覆碳化硅后，自然降温，继续搅拌，搅拌速度为600-700r/min，搅拌时间1-1.5h。所述的改性分子筛是指市售分子筛按照比例1g：5-8ml加入硬脂酸丁酯中水浴70-80℃加热，搅拌10-20h，搅拌速度100-150r/min，过滤，得到改性分子筛。所述的耐磨涂层制备步骤为：首先按照上述比例称取环氧树脂，按照比例1g：1.5-2ml加入丁酮溶液混合均匀，然后依次加入磨料、填料、固化剂、增韧剂、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚二甲基硅氧烷、羧甲基纤维素和苄叉丙酮，搅拌均匀，搅拌速度150-200r/n，制得涂覆用耐磨涂层。上述一种耐磨铝合金型材的制备方法，首先对铝合金基材表面依次进行清洗、处理，而后进行涂覆耐磨涂层，所述的涂覆操作为：将上述制得的耐磨涂层均匀涂覆在铝合金基材表面，然后于80-90℃下预处理10-15min，然后温度升至180-200℃，热处理2-3h，最后，自然冷却至室温，得到最终铝合金材料。所述的清洗是指首先用砂纸对铝合金基材表面进行打磨，然后用体积比为2:1的丙酮和乙醇混合溶液进行处理1-1.5h，再用去离子水超声清洗，最后烘干。所述的处理是指对清洗后的铝合金再依次进行强碱处理、氧化处理。所述的强碱处理是指将铝合金基材放入强碱溶液中处理10-15min，用去离子水超声清洗，干燥，所述的强碱溶液由体积比为2:1的浓度均为0.02mol/L的KOH和NaOH溶液混合而成。所述的氧化处理是首先将铝合金基材浸泡在沸水中15-20min，沸水温度为90-100℃，然后采用阳极氧化法处理，其中电解液配制为：按照重量比10g:1L将碳化硅加入质量浓度为30%的硫酸电解液中，同时在电解液中按照比例1L：8-10g:3-5g还加入十二烷基氨基丙酸钠和十二烷基硅烷偶联剂，采用电源为：GBA200A/0-25V硅整流直流电源，电流密度为2A/dm2，氧化温度15-20℃，氧化时间25-30min。本专利技术中所述的六方氮化硼，纯度≥99.98%，粒度0.5μm，密度2.27g/cm3，所述的碳化硅，粒度20纳米，所述多孔氧化铝粒径10-20nm；所述的分子筛为3a型分子筛或4a型分子筛，细度2-4μm，堆积密度为0.4-0.6g/ml；所述涂料涂覆的厚度为0.3-0.35mm，所述的铝合金材料为AA2024-T3，所述的固化剂为三氮化硼乙胺络合物。本专利技术中聚氧乙烯脂肪醇醚有助于提高磨料和填料在环氧树脂基体中浸润和分散，聚二甲基硅氧烷能够消除搅拌和涂覆过程产生的气泡，使涂层性能稳定，羧甲基纤维素改善涂覆过程中涂层厚度均匀稳定，苄叉丙酮使固化后的涂层色泽明亮，提高涂层的外观色泽度。采用液态端羧基丁腈橡胶作为增韧剂，固化前液态端羧基丁腈橡胶与环氧树脂基体相容，固化后液态端羧基丁腈橡胶与环氧树脂基体分相，液态端羧基丁腈橡胶在环氧树脂基体类似“海岛结构”，吸收冲击能量，提高涂层韧性。本专利技术中，六方氮化硼具有类似石墨的层状结构，有良好的润滑性，耐热性高，摩擦系数为0.16，是良好的耐磨材料，通过其表面改性能够提高其在环氧树脂中的分散性和界面结合强度，此外由于其具有独特的类石墨层状结构，通过超声可以让其先入二水醋酸锂溶液处理，进一步提高其潜热储能性能，然后再被硅烷偶联剂改性。碳化硅化学性能稳定、热膨胀系数小，莫氏硬度达到9.5级，仅次金刚石，是良好的耐磨料，将其制成胶囊结构，其外表裹附一层石蜡和聚四氟乙烯，聚四氟乙烯具有良好的润滑性，能够提高摩擦强度，石蜡其熔点低能够吸收摩擦过程产生的摩擦热，将三者制成胶囊结构，利用设计的胶囊结构，使碳化硅具有自身耐磨性能外同时兼具润滑性。再者，本专利技术所采用的填料性分子筛和改性二氧化硅，一方面提高涂层的强度，同时利用其多孔性将储能材料吸附在材料内部，在涂层受到外界摩擦时，能够快速吸附摩擦过程产生的热量，降低摩擦面的温度，其与磨料协同提高涂层的摩擦性能。本专利技术中，首先对铝合金表面进行处理，通过砂纸打磨、丙酮和乙醇混合液脱脂和超声水洗，然后用强碱溶液对其表面进行刻蚀，使铝合金材料表面粗糙化，有利于增大涂料与铝合金材料的结合强度，然后对其进行氧化处理，首先在沸水中加热，形成一层较厚的天然氧化铝层，再对其进行阳极氧化处理，使碳化硅进入铝合金氧化膜中，形成碳化硅和氧化铝复合耐磨层，构成一层耐磨保护层，然后再在碳化硅和氧化铝复合层外涂覆涂层，形成最外层耐磨层，最大程度提高铝合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐磨铝合金型材，包括铝合金基材和涂覆在铝合金基材表面的耐磨涂层，其特征在于：所述的耐磨涂层，按重量比，由环氧树脂45‑50份、磨料25‑30份、填料9‑12份、固化剂5‑8份、增韧剂5‑8份、聚氧乙烯脂肪醇醚5‑8份、聚二甲基硅氧烷1‑2份、羧甲基纤维素1‑2份和苄叉丙酮0.8‑1份制成；所述的环氧树脂为由重量比为2:1的双酚A型环氧树脂和双酚F型环氧树脂混合而成，所述的磨料由重量比为1:2‑4的改性六方氮化硼微片和碳化硅胶囊混合而成，改性六方氮化硼微片首先按照1g：5‑8ml的比例将市售六方氮化硼微片加入3‑5mol/L的二水醋酸锂水溶液中，超声1.5‑2h后，过滤、烘干，然后再与硅烷偶联剂按照重量比100:2混合而成；所述的填料由重量比为1:1.5‑2的改性分子筛和改性二氧化硅混合而成，其中改性二氧化硅是指市售多孔二氧化硅按照重量比3:1‑1.5加入熔融态石蜡中，搅拌5‑7h，搅拌速度为150‑200r/n，然后80℃下保温40‑50min，最后冷却至室温；所述的增韧剂为液态端羧基丁腈橡胶。

【技术特征摘要】
1.一种耐磨铝合金型材，包括铝合金基材和涂覆在铝合金基材表面的耐磨涂层，其特征在于：所述的耐磨涂层，按重量比，由环氧树脂45-50份、磨料25-30份、填料9-12份、固化剂5-8份、增韧剂5-8份、聚氧乙烯脂肪醇醚5-8份、聚二甲基硅氧烷1-2份、羧甲基纤维素1-2份和苄叉丙酮0.8-1份制成；所述的环氧树脂为由重量比为2:1的双酚A型环氧树脂和双酚F型环氧树脂混合而成，所述的磨料由重量比为1:2-4的改性六方氮化硼微片和碳化硅胶囊混合而成，改性六方氮化硼微片首先按照1g：5-8ml的比例将市售六方氮化硼微片加入3-5mol/L的二水醋酸锂水溶液中，超声1.5-2h后，过滤、烘干，然后再与硅烷偶联剂按照重量比100:2混合而成；所述的填料由重量比为1:1.5-2的改性分子筛和改性二氧化硅混合而成，其中改性二氧化硅是指市售多孔二氧化硅按照重量比3:1-1.5加入熔融态石蜡中，搅拌5-7h，搅拌速度为150-200r/n，然后80℃下保温40-50min，最后冷却至室温；所述的增韧剂为液态端羧基丁腈橡胶。2.根据权利要求1所述的一种耐磨铝合金型材，其特征在于：所述的碳化硅胶囊，其制备步骤为：首先将碳化硅用表面改性液处理，二者比例为1g：8-10ml，其中表面改性液由硅烷偶联剂、稀土偶联剂和乙醇按照1.5g：1g：8ml混合而成；然后按照重量比15:0.1-0.3在改性碳化硅中加入石蜡油，搅拌20-30min，再加入相对于碳化硅质量1-1.5倍的聚四氟乙烯，加热搅拌，搅拌速度为300-400r/min，待聚四氟乙烯熔融全部包覆碳化硅后，自然降温，继续搅拌，搅拌速度为600-700r/min，搅拌时间1-1.5h。3.根据权利要求1所述的一种耐磨铝合金型材，其特征在于：所述的改性分子筛是指市售分子筛按照比例1g：5-8ml加入硬脂酸丁酯中水浴70-80℃加热，搅拌10-20h，搅拌速度100-150r/min，过滤，得到改性分子筛。4.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚陆程，张红涛，胡翡翡，杜逗逗，
申请(专利权)人：河南圣华原铝业有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41