一种镁合金用耐磨环氧涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种镁合金用耐磨环氧涂层及其制备方法，属于金属材料表面加工技术领域。镁合金用耐磨环氧涂层按照以下步骤进行：以无水乙醇和水为混合溶剂，加入八水氧氯化锆和硅烷偶联剂，混合后进行水热反应，生成二氧化锆；以四氢呋喃为溶剂，加入环氧基POSS和二氧化锆，混合均匀后，在50

【技术实现步骤摘要】
一种镁合金用耐磨环氧涂层及其制备方法


[0001]本专利技术涉及金属材料表面加工
，更具体的涉及一种镁合金用耐磨环氧涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]金属材料的基本元素为金属，按照冶金工业可分为两大类，黑色金属和有色金属。金属材料具有高强度、优良的塑形和韧性，耐热、耐寒，可铸造、锻造、冲压和焊接，还有良好的导电性、导热性和铁磁性，因此，金属材料是一种重要的材料。金属的性能一般分为工艺性能和使用性能，工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力，由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、热处理性能等。使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它包括机械性能、物理性能、化学性能等。金属材料使用性能的好坏，决定了它的使用范围与使用寿命。
[0003]镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合金，其特点是密度小、强度高、弹性模量大等。可以广泛应用于航天、汽车、电子等领域。但是，镁合金硬度低、耐磨损性能差，使得镁合金的应用受到了限制，因此，提高耐磨性是改善镁合金材料性能的关键。目前，为提高镁合金的耐磨性已经开发出许多方法，包括热喷涂、电镀、化学镀、化学转化膜等。但这些方法都有诸多不足之处。热喷涂往往要借助于等离子体或激光装置，设备成本高，维护困难。电镀和化学镀所用镀液往往对环境污染严重而被限制使用。而化学转化膜一般软而薄，保护价值较小，不能满足实际较为苛刻使用条件下镁合金的耐磨要求，只能作为一般性的防护或底膜。

技术实现思路

[0004]针对以上问题，本专利技术提供了一种镁合金用耐磨环氧涂层及其制备方法，提高了镁合金的耐磨性。
[0005]本专利技术的第一个目的是提供一种镁合金用耐磨环氧涂层的制备方法，按照以下步骤进行：
[0006]步骤1、以无水乙醇和水为混合溶剂，加入八水氧氯化锆和硅烷偶联剂，混合后进行水热反应，生成二氧化锆；
[0007]步骤2、以四氢呋喃为溶剂，加入环氧基POSS和二氧化锆，混合均匀后，在50
‑
60℃下反应得到POSS/二氧化锆；
[0008]步骤3、以N,N
‑
二甲基甲酰胺为溶剂，加入聚醚胺和POSS/二氧化锆，混合均匀后在80
‑
90℃下反应，得到聚醚胺/POSS/二氧化锆；
[0009]步骤4、向N,N
‑
二甲基甲酰胺中加入环氧树脂、固化剂和聚醚胺/POSS/二氧化锆，搅拌均匀后得到镁合金用耐磨环氧涂层。
[0010]优选的，步骤1中，水热反应的反应温度为110
‑
120℃，反应时间为20
‑
24h；八水氧
氯化锆、硅烷偶联剂和混合溶剂的比例为64.5
‑
129g:26.9
‑
54ml:40ml；混合溶剂中，乙醇和水的体积比为1:5。
[0011]优选的，步骤2中，反应时间为20
‑
24h，二氧化锆、环氧基POSS和四氢呋喃的比例为1
‑
2g：3
‑
5g：100ml。
[0012]优选的，步骤3中，反应时间为20
‑
24h，POSS/二氧化锆、聚醚胺和N,N
‑
二甲基甲酰胺的比例为1
‑
2g：10
‑
20ml：100ml。
[0013]优选的，步骤4中，环氧树脂、聚醚胺/POSS/二氧化锆、N,N
‑
二甲基甲酰胺的比例为100g：10
‑
20g：50ml；
[0014]环氧树脂与固化剂的质量比为10：0.6
‑
0.8。
[0015]本专利技术的第二个目的是提供上述制备方法制备得到的镁合金用耐磨环氧涂层。
[0016]优选的，按照以下步骤进行使用：
[0017]S1、采用乙醇对镁合金材料进行超声处理，去除表面污染物，然后采用草酸溶液中浸泡10
‑
15min，浸泡完成后，用超纯水进行清洗得到预处理后的镁合金材料；
[0018]S2、将镁合金用耐磨环氧涂层涂覆在预处理后的镁合金材料上，待N,N
‑
二甲基甲酰胺挥发后，室温固化，在镁合金表面形成耐磨环氧涂层。
[0019]优选的，S1中，草酸溶液为0.1
‑
0.3mol/L。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0021](1)本专利技术提供了一种镁合金用耐磨环氧涂层，向环氧树脂中加入聚醚胺/POSS/二氧化锆制备得到有机/无机涂层。以提高镁合金的耐磨性能和耐腐蚀性能；
[0022](2)本专利技术向环氧树脂中加了聚醚胺/POSS/二氧化锆，首先，以八水氧氯化锆为锆源，并且由于KH550的加入，使得生成的二氧化锆表面具有氨基基团，加入环氧基POSS，环氧基团与氨基基团的相互作用使得二氧化锆表面负载环氧基POSS，在加入聚醚胺，环氧基团与聚醚胺的氨基通过化学反应生成化学键，生成了聚醚胺/POSS/二氧化锆，聚醚胺/POSS/二氧化锆与环氧树脂交联增加了涂层的致密度、提高了镁合金表面的耐磨性能和耐腐蚀性能，同时由于环氧涂层中的聚醚胺/POSS/二氧化锆引入了氨基基团，提高了涂层与镁合金表面的附着力。
附图说明
[0023]图1为实施例1及对比例1
‑
3的试样的平均磨损量；
[0024]图2为实施例1及对比例1
‑
3的试样的磨损速度。
具体实施方式
[0025]下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]下述实验方法和检测方法，如没有特殊说明，均为常规方法；下述试剂和原料，如没有特殊说明，均为市售试剂和原料。本专利技术所用环氧树脂为双酚A型环氧树脂E51，购自于南通星辰合成材料有限公司，本专利技术所用硅烷偶联剂为KH550，购自于上海麦克林生化科技
有限公司，本专利技术所用固化剂为乙二胺，购自于济南联顺化工有限公司。本专利技术所用的镁合金为MB2镁合金。
[0027]实施例1
[0028]步骤1、以乙醇和水按照体积比1:5进行混合得到混合溶剂，向40ml的混合溶剂中加入129g、即0.4M的八水氧氯化锆搅拌澄清，在加入54ml KH550，搅拌均匀后，转移至水热釜中，120℃下保温24h，保温结束后，冷却至室温，用超纯水进行冲洗，60℃下干燥12h，得到二氧化锆；
[0029]步骤2、将3g环氧基POSS加入到圆底烧瓶中，加入100ml四氢呋喃，搅拌至环氧基POSS溶解后，加入1g步骤1制备的二氧化锆，搅拌均匀后，5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镁合金用耐磨环氧涂层的制备方法，其特征在于，按照以下步骤进行：步骤1、以无水乙醇和水为混合溶剂，加入八水氧氯化锆和硅烷偶联剂，混合后进行水热反应，生成二氧化锆；步骤2、以四氢呋喃为溶剂，加入环氧基POSS和二氧化锆，混合均匀后，在50
‑
60℃下反应得到POSS/二氧化锆；步骤3、以N,N
‑
二甲基甲酰胺为溶剂，加入聚醚胺和POSS/二氧化锆，混合均匀后在80
‑
90℃下反应，得到聚醚胺/POSS/二氧化锆；步骤4、向N,N
‑
二甲基甲酰胺中加入环氧树脂、固化剂和聚醚胺/POSS/二氧化锆，搅拌均匀后得到镁合金用耐磨环氧涂层。2.根据权利要求1所述的一种镁合金用耐磨环氧涂层的制备方法，其特征在于，步骤1中，水热反应的反应温度为110
‑
120℃，反应时间为20
‑
24h；八水氧氯化锆、硅烷偶联剂和混合溶剂的比例为64.5
‑
129g:26.9
‑
54ml:40ml；混合溶剂中，乙醇和水的体积比为1:5。3.根据权利要求1所述的一种镁合金用耐磨环氧涂层的制备方法，其特征在于，步骤2中，反应时间为20
‑
24h，二氧化锆、环氧基POSS和四氢呋喃的比例为1
‑
2g：3
‑
5g：100ml。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张聪正，梁晨，沐金鹏，陈浩东，张威，李文浩，
申请(专利权)人：南阳师范学院，
类型：发明
国别省市：