一种耐腐蚀的铝合金材料及其应用的制作方法

本发明涉及合金材料制备，具体涉及一种耐腐蚀的铝合金材料及其应用。

背景技术：

1、现有用于铝合金边框制备的耐腐蚀铝合金材料，通常通过合金成分调控、表面氧化处理、化学转化处理、树脂封孔处理或添加无机填料、缓蚀剂等方式提高材料在潮湿、盐雾及氯离子环境中的使用稳定性，其中，树脂类成膜材料可在铝合金表面形成保护层，无机氧化物或硅氧结构可用于提高表层致密性，缓蚀组分则常被引入涂层或复合基体中，用于降低腐蚀介质对铝合金基体的持续作用。

2、但是，现有材料中缓蚀组分多以游离填料或简单分散相形式存在，其与铝合金主体之间缺少稳定的预结合关系，在成型或固化过程中容易出现分布不均、局部团聚或界面脱离，特别是在氯离子长期作用下，缓蚀组分难以持续定位于金属相与外部介质接触的关键界面区域，材料内部微孔、相间缝隙及松散边界容易成为腐蚀介质迁移通道，使耐腐蚀稳定性受到限制。

3、同时，现有封孔结构与铝合金主体、树脂固化体系之间的界面衔接仍存在不足，部分无机封孔组分虽然能够提高局部致密性，但与金属相和有机固化相之间的过渡结合不充分，容易形成模量突变区或孤立硬质相，材料在边框服役过程中受到拉伸、弯折、压入或摩擦作用时，上述界面区域易产生应力集中、微裂纹或局部脱粘，影响耐腐蚀性、承载连续性和表面抗压痕稳定性的兼顾。

4、针对此方面的技术缺陷，现提出一种解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种耐腐蚀的铝合金材料及其应用，用于解决现有技术中铝合金材料的耐腐蚀性能和抗拉伸性能有待进一步提高的技术问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种耐腐蚀的铝合金材料，所述耐腐蚀铝合金材料的制备过程采用如下重量份计的原料组成：10-14份封孔硅锆基材、14-20份双酚a环氧氯丙烷共聚物、1.2-1.8份3-氨丙基三乙氧基硅烷、1.6-2.4份双(3-氨丙基)封端聚二甲基硅氧烷、50-70份桥联缓蚀铝合金主体、1.2-1.5份纳米氧化铝、0.3-0.4份聚二甲基硅氧烷、10-15份无水乙醇、6-8份去离子水和5-7份聚丙二醇双(2-氨基丙基醚)；

4、所述封孔硅锆基材为含有环氧基活性位点、硅氧网络结构和锆氧杂化结构的有机-无机杂化溶胶；

5、所述桥联缓蚀铝合金主体为表面负载有多巴胺桥联缓蚀复合层的羟基化铝镁硅铜合金主体，所述多巴胺桥联缓蚀复合层含有铈物种、钼酸根、植酸锆配位结构和层状双氢氧化物结构。

6、进一步的，所述耐腐蚀铝合金材料的制备方法为：将封孔硅锆基材、双酚a环氧氯丙烷共聚物、3-氨丙基三乙氧基硅烷和双(3-氨丙基)封端聚二甲基硅氧烷加入到分散釜中搅拌，搅拌均匀后加入桥联缓蚀铝合金主体、纳米氧化铝和聚二甲基硅氧烷，再加入无水乙醇和去离子水，最后加入聚丙二醇双(2-氨基丙基醚)，继续搅拌10-20min，后处理得到耐腐蚀铝合金材料。

7、进一步的，后处理包括：混合结束后在-0.095mpa条件下真空脱泡8-15min，然后浇注成型，再于60-65℃保温固化2h，随后于90-95℃保温固化2-3h，得到耐腐蚀铝合金材料。

8、进一步的，所述桥联缓蚀铝合金主体的制备方法为：将去离子水、无水乙醇和三羟甲基氨基甲烷加入到反应釜中搅拌，搅拌均匀后使用1wt%盐酸水溶液将反应体系ph控制为8.4-8.6，再加入表面活化铝合金和捕氯缓蚀基材，分散均匀后加入盐酸多巴胺，在22-28℃下保温搅拌3.5-4.5h，后处理得到桥联缓蚀铝合金主体。

9、进一步的，所述去离子水、无水乙醇、三羟甲基氨基甲烷、表面活化铝合金、捕氯缓蚀基材和盐酸多巴胺的用量比为540-720ml:50-70ml:1.2-1.5g:50-70g:5-7g:0.8-1.0g，后处理包括：反应结束后过滤收集滤饼，将滤饼用去离子水和无水乙醇交替洗涤2-3次，再将滤饼置于50℃的真空干燥箱中真空干燥5-7h，研磨过120目筛，得到桥联缓蚀铝合金主体。

10、进一步的，所述表面活化铝合金的制备方法为：将0.5wt%硼酸水溶液、3wt%过氧化氢水溶液和5wt%氢氧化钠水溶液加入到反应釜中搅拌，搅拌均匀后加入铝镁硅铜合金微片，将反应釜升温至72-80℃保温搅拌90-120min，后处理得到表面活化铝合金。

11、进一步的，所述0.5wt%硼酸水溶液、3wt%过氧化氢水溶液、5wt%氢氧化钠水溶液和铝镁硅铜合金微片的用量比为480-620ml:480-620ml:16-20ml:85-115g，后处理包括：反应结束后过滤收集固体，将固体用去离子水洗涤至洗液呈中性，再将固体置于80℃的真空干燥箱中真空干燥2-3h，得到表面活化铝合金。

12、进一步的，所述捕氯缓蚀基材的制备方法为：将硝酸镁六水合物、硝酸铝九水合物和去离子水加入到反应釜中搅拌，搅拌均匀后加入8wt%氢氧化钠水溶液，将反应釜升温至85-95℃保温搅拌6-8h，随后加入钼酸钠二水合物，将温度降至60-70℃保温搅拌3.5-4.5h，再加入10wt%乙酸水溶液将反应体系ph控制为6.0-6.5，然后依次加入硝酸铈六水合物、50wt%植酸水溶液和氧氯化锆八水合物，并加入25wt%氨水将反应体系ph控制为5.8-6.2，继续在42-48℃保温搅拌2.5-3.5h，后处理得到捕氯缓蚀基材。

13、进一步的，所述硝酸镁六水合物、硝酸铝九水合物、去离子水、8wt%氢氧化钠水溶液、钼酸钠二水合物、硝酸铈六水合物、50wt%植酸水溶液和氧氯化锆八水合物的用量比为32-45g:16-22g:260-340ml:170-230ml:7-10g:2-3g:3-4ml:1-2g，后处理处理为：反应结束后过滤收集滤饼，将滤饼用去离子水洗涤至滤液电导率低于100μs/cm，再将滤饼置于60℃的真空干燥箱中真空干燥10-14h，研磨过200目筛，得到捕氯缓蚀基材。

14、进一步的，所述封孔硅锆基材的制备方法为：将无水乙醇、正丙醇锆和乙酰丙酮加入到反应釜中搅拌，搅拌均匀后加入γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和正硅酸乙酯，再加入去离子水和10wt%乙酸水溶液，将反应釜温度控制在30-35℃保温搅拌2.5-3.5h，随后密封静置老化10-14h，后处理得到封孔硅锆基材。

15、进一步的，所述无水乙醇、正丙醇锆、乙酰丙酮、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、正硅酸乙酯、去离子水和10wt%乙酸水溶液的用量比为75-100ml:5-7ml:1.7-2.4ml:20-26ml:8-10ml:5-7ml:3.5-5.5ml，后处理包括：反应结束后采用0.45μm滤膜过滤，收集滤液，得到封孔硅锆基材。

16、本发明还公开了一种耐腐蚀的铝合金材料的应用，将所述耐腐蚀的铝合金材料应用于铝合金边框的制备。

17、本发明具备下述有益效果：

18、1、桥联缓蚀铝合金主体由表面活化铝合金和捕氯缓蚀基材结合形成后进入体系，使具有缓蚀功能的组分随铝合金主体一并分布于水分、氧气和氯离子易接触的界面区域；封孔硅锆基材进一步填充该主体之间及其周围的细微间隙，使界面处由单一金属相过渡为金属、缓蚀相和硅锆无机相共同存在的复合区域，双酚a环氧氯丙烷共聚物与聚丙二醇双(2-氨基丙基醚)形成连续固化环境，3-氨丙基三乙氧基硅烷改善硅锆结构与有机网络的结合，双(3-氨丙基)封端聚二甲基硅氧烷和聚二甲基硅氧烷调节界面适应性，纳米氧化铝分散于局部孔隙处，使介质迁移路径在体系内难以保持连续。

19、2、在边框材料受外力作用时，桥联缓蚀铝合金主体承担主要金属骨架作用，其内部已通过聚多巴胺使表面活化铝合金与捕氯缓蚀基材形成较稳定的预结合界面，封孔硅锆基材分布于该主体周围后，可在金属相、无机功能相和树脂相之间形成过渡填充区域，减少不同相之间因模量差异产生的突变界面；双酚a环氧氯丙烷共聚物和聚丙二醇双(2-氨基丙基醚)提供连续承载基体，3-氨丙基三乙氧基硅烷参与有机-无机相连接，双(3-氨丙基)封端聚二甲基硅氧烷及聚二甲基硅氧烷缓和局部变形差异，纳米氧化铝在受力集中区域形成微尺度支撑，使载荷在复合体系中的传递更趋均匀。

20、3、封孔硅锆基材在材料表层及桥联缓蚀铝合金主体之间形成硅锆杂化填充结构，使表面区域不再仅依赖树脂固化层维持形貌稳定，而是由硅锆无机结构、桥联金属主体和有机固化网络共同构成；纳米氧化铝分布于封孔硅锆基材形成的细密区域内，在局部压入或摩擦接触时提供微尺度硬质支撑；桥联缓蚀铝合金主体则为该硬质区域提供连续内支撑，避免硬质相孤立分布，双酚a环氧氯丙烷共聚物、聚丙二醇双(2-氨基丙基醚)和3-氨丙基三乙氧基硅烷维持表层与内部结构的结合连续性，双(3-氨丙基)封端聚二甲基硅氧烷及聚二甲基硅氧烷降低硬质相周边应力集中，使表层致密结构在使用过程中不易演化为新的微裂纹源。