本發(fā)明涉及鋁青銅，具體為一種高性能耐腐蝕鋁青銅及其制備工藝。

背景技術(shù)：

1、鋁青銅是一種合金，主要由銅、鋁和少量其他元素(如鐵、鎳和錳)組成，以其優(yōu)良的耐腐蝕性、耐磨性和力學性能而廣泛應(yīng)用于海洋工程、化工設(shè)備和電氣接觸器等領(lǐng)域。這種合金在抵御海水腐蝕、機械摩擦和高強度要求等方面表現(xiàn)出色，適用于各種苛刻條件下的工程應(yīng)用。

2、然而，隨著現(xiàn)代工業(yè)對材料性能要求的不斷提高，尤其是在極端環(huán)境下的應(yīng)用，市場對高性能耐腐蝕鋁青銅的需求日益增加。盡管鋁青銅在一般環(huán)境下具有相對良好的耐腐蝕性，但在某些特殊環(huán)境(例如高鹽、高溫或強酸堿環(huán)境)中，其耐腐蝕能力仍顯不足，容易出現(xiàn)局部腐蝕和點蝕現(xiàn)象。這些問題不僅影響了材料的使用壽命，也限制了其在更廣泛領(lǐng)域的應(yīng)用。同時由于疏水性不足，水分在鋁青銅表面聚集，可能導(dǎo)致局部腐蝕或點蝕現(xiàn)象，尤其在含鹽或污染物的介質(zhì)中，這些水聚集區(qū)往往成為腐蝕的發(fā)生點，進一步加速了腐蝕的擴展。

3、因此，我們提出一種高性能耐腐蝕鋁青銅及其制備工藝。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種高性能耐腐蝕鋁青銅及其制備工藝，以解決現(xiàn)有技術(shù)中提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種高性能耐腐蝕鋁青銅的制備工藝，包括如下步驟：

4、步驟s1：將原料投入真空中頻感應(yīng)爐內(nèi)進行熔煉，得到合金熔液，澆鑄成鑄錠；將鑄錠進行熱擠壓，得到擠壓坯；將擠壓坯進行拉伸和退火處理，得到鋁青銅；

5、步驟s2：將水性環(huán)氧樹脂、磷酸鋅、改性氧化石墨烯、固化劑、消泡劑、成膜助劑、流平劑和去離子水混合均勻，得到耐腐蝕涂料；

6、步驟s3：將耐腐蝕涂料涂覆在鋁青銅表面，固化后，得到高性能耐腐蝕鋁青銅。

7、進一步地，所述原料包括以下質(zhì)量百分比的組分：鋁8-12％、鎳2.5-5.0％、鐵1-2％、硼2-3％、鉻1-2％、錳1-2％、鈮0.1-0.5％，余量為銅。

8、進一步地，所述熔煉溫度為1200-1300℃，熔煉過程中保持電磁攪拌，熔煉時間為35-60min。

9、進一步地，所述擠壓溫度為700-800℃，擠壓比為10-25。

10、進一步地，所述拉伸速度為4-12m/min，拉伸系數(shù)為1.18-1.26。

11、進一步地，所述退火工藝條件為：在500-675℃下退火2-6h后空冷。

12、進一步地，所述耐腐蝕涂料包括以下重量組分：水性環(huán)氧樹脂50-60份、磷酸鋅4-8份、改性氧化石墨烯6-12份、固化劑8-15份、消泡劑0.5-1.2份、成膜助劑3-8份、流平劑0.3-0.8份、去離子水20-30份。

13、進一步地，所述改性氧化石墨烯的制備方法如下：

14、步驟(1)：將聚乙烯吡咯烷酮和無水乙醇混合均勻，加入氧化石墨烯水溶液，超聲處理30-60min，加入正硅酸乙酯、無水乙醇和去離子水混合均勻，使用氨水調(diào)節(jié)ph＝9-11，在40-50℃下反應(yīng)10-12h，再加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和無水乙醇的混合溶液，攪拌3-5h，經(jīng)離心、洗滌、干燥后，得到單層包覆氧化石墨烯；

15、步驟(2)：將單層包覆氧化石墨烯超聲分散于乙醇中，加入甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酰胺和2-甲基-2-丙烯酸-2-羥乙基酯磷酸酯，通入氮氣，加入過硫酸鉀，在70-80℃下反應(yīng)10-12h，經(jīng)離心、洗滌、干燥后，得到雙層包覆氧化石墨烯；

16、步驟(3)：將雙層包覆氧化石墨烯、含氟環(huán)氧化合物和四氫呋喃混合均勻，在40-50℃下反應(yīng)8-10h，經(jīng)離心、洗滌、干燥后，得到改性氧化石墨烯。

17、進一步地，所述步驟(1)中，聚乙烯吡咯烷酮、無水乙醇和氧化石墨烯水溶液的質(zhì)量比為1：(50-60)：(6-8)。

18、進一步地，所述氧化石墨烯水溶液的濃度為10-20mg/ml。

19、進一步地，所述正硅酸乙酯的用量為氧化石墨烯水溶液質(zhì)量的0.3-0.5倍。

20、進一步地，所述步驟(1)中，正硅酸乙酯、無水乙醇、去離子水、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的質(zhì)量比為1：(3-5)：(0.6-1.0)：(0.3-0.5)。

21、進一步地，所述γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和無水乙醇的質(zhì)量比為1：(5-7)。

22、進一步地，所述氨水的濃度為25-28wt％。

23、進一步地，所述步驟(2)中，單層包覆氧化石墨烯和乙醇的質(zhì)量比為1：(100-150)。

24、進一步地，所述步驟(2)中，單層包覆氧化石墨烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酰胺和2-甲基-2-丙烯酸-2-羥乙基酯磷酸酯的質(zhì)量比為1：(1-2)：(2-4)：(0.5-1.5)。

25、進一步地，所述步驟(2)中，所述過硫酸鉀的用量為單層包覆氧化石墨烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酰胺和2-甲基-2-丙烯酸-2-羥乙基酯磷酸酯總質(zhì)量的1-3％。

26、進一步地，所述雙層包覆氧化石墨烯、含氟環(huán)氧化合物和四氫呋喃的質(zhì)量比為1：(2-3)：(4-6)。

27、進一步地，所述含氟環(huán)氧化合物的制備方法如下：

28、將三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、全氟聚醚醇和四丁基溴化銨混合均勻，在70-75℃下反應(yīng)3-5h，降溫至50-55℃，加入氫氧化鈉，繼續(xù)反應(yīng)2-3h，經(jīng)洗滌、減壓蒸餾，得到含氟環(huán)氧化合物。

29、進一步地，所述三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、全氟聚醚醇、四丁基溴化銨和氫氧化鈉的質(zhì)量比為1：(3.5-5.0)：(0.3-0.5)：(1.5-2.0)。

30、進一步的，所述涂覆厚度為50-150μm。

31、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

32、本發(fā)明的一種高性能耐腐蝕鋁青銅及其制備工藝，采用溶膠-凝膠法以正硅酸乙酯(teos)和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(kh570)為二元改性劑，制備了一種高性能二氧化硅包覆氧化石墨烯(sio2-go)納米片，即單層包覆氧化石墨烯，能有效地減少涂層表面的孔洞數(shù)，從而降低腐蝕介質(zhì)侵入的可能性，顯著提高了鋁青銅的耐腐蝕性能；

33、接著在引發(fā)劑的作用下，以甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酰胺和2-甲基-2-丙烯酸-2-羥乙基酯磷酸酯為原料，在單層包覆氧化石墨烯的表面又包覆了一層聚合物膜，引入甲基丙烯酰胺中的氨基，提高了與環(huán)氧樹脂基體相容性，同時聚合物膜中還含有磷酸基團，能與金屬表面結(jié)合并產(chǎn)生螯合作用，使金屬表面鈍化，從而提高金屬的耐腐蝕性能和抗氧化性能，雙層包覆結(jié)構(gòu)通過化學鍵合實現(xiàn)納米填料與樹脂基體的均勻分散，減少了團聚現(xiàn)象；

34、為了進一步提高材料的疏水性能，方案中通過三羥甲基丙烷三縮水甘油醚和全氟聚醚醇發(fā)生開環(huán)反應(yīng)，制備含氟環(huán)氧化合物；利用環(huán)氧-氨基開環(huán)反應(yīng)，在雙層包覆氧化石墨烯的表面引入了含氟基團，能夠有效減少表面水分子的附著，提升了材料在潮濕環(huán)境中的應(yīng)用能力，實現(xiàn)了“無機sio2-有機聚合物-含氟鏈段”梯度改性結(jié)構(gòu)，不僅具有優(yōu)異的疏水性，還增強了耐腐蝕性和長期穩(wěn)定性，使得改性氧化石墨烯在與磷酸鋅復(fù)配時，能夠共同提高涂層的耐腐蝕性能，從而延長材料的使用壽命。