中航西安飞机工业集团股份有限公司热表处理厂技术室 陕西省西安市 710089
摘要：文章主要是分析了溶胶-凝胶技术制备无机-有机杂化复合涂层的主要原理和过程，在此基础上讲解了金属涂装的预处理，望可以为有关人员提供到一定的参考和帮助。
关键词：无机-有机杂化；溶胶-凝胶；涂装前处理；锈面涂料；低表面处理
1、前言
在金属涂装之前的络酸盐钝化能够有效提升到土层附着力和防腐性能，其已有近百年的发展，但当前使用到的钝化处理机中有着致癌风险的六价铬污染十分严重，为此在进行涂装前处理铬钝化的工序有着十分重要的意义。
2、概述
2.1、预处理中钝化的重要性
清洗金属表面后，用磷酸盐处理，在金属表面形成不溶性磷酸盐保护膜金属。这个是一种磷化复合膜，又称转化膜电影。典型的提高了涂层与金属表面的结合力，提高了涂层的耐蚀性涂层。但是，磷化膜是多孔。尽管如此有利于涂层的渗透和附着力的提高，增强的耐蚀性不如钝化膜，钝化膜用铬酸盐或Cr2O3（铬酐）氧化，形成致密的钝化层电影。电影金属表面能进一步提高涂层的附着力和耐腐蚀性涂层As早在1900年，金属表面的钝化工艺就被广泛应用于金属镀层。铝及钢合金由于其优异的物理机械性能、刚性、高强度和高质量比，在海洋开发和飞机上得到了广泛的应用制造业。但是这些合金对环境氧化和氧化反应非常敏感腐蚀。低于在Cl-、O2和H2O的作用下，它们有非保护措施例如电子转移，电反应，和铁锈。那个金属将转化为原材料，以保护飞机铝合金部件在机体内使用，使其免受外部腐蚀，并由转化底漆、底漆和面层组成的涂层体系进行保护，而传统的转化底漆是镀铬图层。
2.2、旧钝化工艺必须取代
钝化铝或钢合金表面的使用，CR6废水是在钝化期间产生的，增加了污水处理难度，飞机或机械零件，并用强大的牙医去除CR6旧漆层，这也导致环境污染，改变涂料制定的发展甚至改善转化涂层，即转化的化学品的转化涂层。耐钢板，稀土等硝酸盐特别有效，然后报告处理硅烷偶联剂和硝酸锆的相同性质以达到相同的工业铬酸盐处理的性质，许多报道结合硅烷偶联剂对钢、镀锌钢、锌及铝合金进行处理，已取代铬处理工艺，并取得显著效果。近年来，与前驱体的结合取得了显著的成果，而溶胶-凝胶技术的重要进展，如硅烷化无机-有机杂化涂层作为非表面钝化，是溶胶-凝胶网络生成过程，它可以对抗铝或钢表面。因此，共价键的形成使其附着力和化学稳定性完全取代了铬处理。
3、无机-有机杂化复合涂层代技术开发
3.1、无机-有机杂化复合涂层代技术原理
有机材料的典型优势是柔性的，易于加工，但耐磨和耐用的无机材料突出了高耐磨性和高密度，但脆弱，需要高治疗温度，既有良好的组合，也可以涵盖缺点，超越缺点，这也是长期研究培养基的问题，以及有机问题无机复合材料制备方法，通常具有物理混合物，接枝共聚，复合分层方法，溶胶 - 凝胶法等，其中溶胶-凝胶法ISAN重要制备有机/无机杂交纳米复合材料和涂布化学新工具的方法。
3.2、无机-有机杂化复合涂层技术开发
飞机铝合金蒙皮涂层要求耐高温、耐烧蚀、绝缘、耐磨、耐辐射、不可见、抗腐蚀-腐蚀表面预处理要求很高严格的涂层系统包括转化涂层（钝化层）、底漆层，还有一张脸涂层涂层的性能和耐久性对飞机来说非常重要。转化膜（钝化层）的质量很高，耐用性是基础，但传统的钝化剂是致癌致癌物质的致癌物质，它污染了环境。看对于Cr6钝化剂是飞机蒙皮的一个重要课题涂层用溶胶-凝胶技术代替传统的钝化工艺制备无机-有机杂化涂层。在溶胶制备过程中，加入水进行水解和缩合。冰醋酸是锆和硅的配体。它在水解前稳定烷氧基。过量的乙酸可以催化水解和缩聚。飞机有三种铝合金2024-T3样品，用溶剂清洁，没有任何表面处理。将涂层样品以10-12cm / min的速度从涂料中取出，然后在60℃固化8-12h，干膜厚度为3-4um。另一个由传统的铬酸盐钝化过程处理以获得钝化膜。按照飞机蒙皮的程序，它配备了涂层、面漆和测试。水凝胶掩模最好，溶胶-凝胶表面处理层要致密，涂层有微孔和损伤。它减少了涂层的屏蔽。纳米粒子具有闭孔效应，提高了涂层的耐蚀性，提高了锆/环氧凝胶体系中锆纳米粒子的含量，提高了涂层的耐蚀性。涂层在3%的NaCl溶液中浸泡40～60H，结果表明，涂层中氧化锆含量较高，氧化锆含量最高。为可以提高锆/环氧溶胶 - 凝胶涂层的耐腐蚀性和耐久性，必须加入腐蚀抑制剂。结果表明，添加硝酸铈可以显着提高耐腐蚀性和耐用性。纳米氧化锆颗粒可用作系统中铈离子的纳米积聚剂，以控制和延长铈离子的释放时期，使溶胶-凝胶涂层的表面预处理具有更好的防腐性能。
3.3、无机-有机杂化复合涂层
将预先制备的PMMA（MW-U003D-400000）引入溶胶-凝胶溶液中，对其进行超声辐射，最后将所得溶胶至少保存半年一年。避免清洗后，再用丙酮擦拭、涂布、浸渍、浸泡，取出速度（10cm/s），即可重复上述步骤浸涂，获得所需的膜厚，制备类似的涂膜，用玻璃冷凝，测量粗糙度，所得涂膜在60℃下干燥15分钟，然后在200℃/30分钟下固化，然后在200℃/30分钟下固化。通过扫描电子显微镜，原子力曲线，表面光谱和粘合剂，以及通过电化学蚀刻的特征，结果证实PMMA太小，并且形状未连接到更高的形状密度。膜，氧化锆相优选进行酸性腐蚀量过多，涂膜形成微米相单相结构，粘合力在基板的表面差，并且薄膜在电化学测试中容易清除并剥落作为PMMA含量。达到17％（体积）时，涂膜可以达到最佳密度和粘附，最大耐腐蚀性，最小粗糙度，这种无机-有机杂交复合膜使涂层不锈钢板寿命增加。
4、结束语
由上可知，在金属涂装之前的络酸盐钝化能够有效提升到土层附着力和防腐性能，其已有近百年的历史，但当前使用到的钝化处理机中有着致癌风险的六价铬污染严重，为此在进行涂装前处理铬钝化的工序有着十分重要的意义。
参考文献：
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[2]岸将人，上野峻之. 化成处理剂，涂装前处理方法和金属构件：，CN110869534A[P]. 2020.