專利名稱：一種用于航空鈦合金材料的表面前處理溶膠液及其形成的溶膠-凝膠涂層的制作方法
技術領域：
本發明涉及鈦合金表面處理領域，尤其涉及用于航空鈦合金材料的表面，用于提高鈦合金基體材料與底漆結合力的溶膠-凝膠涂層及其處理方法。
背景技術：
由于鈦及鈦合金具有高強度、低密度和良好的耐腐蝕性，在航空、航天、造船、汽車、核電等國防工業中的應用越來越廣泛。目前航空工業中鈦合金的需求已占到世界鈦材料總量的近一半，且復合材料和鈦材料的使用比例正在逐漸擴大。但鈦合金也存在一些缺陷，如耐磨性不好、耐高溫性較差、可焊性不良、與有機涂層的結合力較差等缺點。為改善和提高鈦合金的使用特性，通常采用表面改性或表面處理的方法來改善這些缺陷。常用的鈦合金表面處理方法很多，可分為物理法、化學法和電化學法等，可根據鈦合金具體使用要求和使用特性，選擇不同的技術和工藝。鈦合金所具有高的比強度和優良的耐蝕性，使其在航空工業中通常直接噴漆涂裝使用，但通常鈦在熱力學上是一種不穩定金屬，在空氣或水溶液等有氧環境中，表面很快生成一層氧化膜，這層氧化膜給鈦合金的進一步表面處理帶來很大困難，使得進一步處理所得的膜層和金屬基體的結合力差，這就會導致表面處理膜層(包括噴漆涂層)容易脫落。為解決這一問題，表面轉化膜技術就成為鈦合金表面前處理的一個重要環節。長期以來，金屬及合金的表面前處理主要為鉻酸鹽轉化膜技術，隨著環保意識的增強，六價鉻的高度致癌性和對環境極其嚴重的污染，已使得綠色環保的代鉻轉化膜技術的研究日益成為人們關注的焦點。Materials Science and Engineering，1998，4(1) 416-419記載了采用HF和甲酰胺或二甲替酰胺溶液進行前處理的報道，能在鈦合金表面得到一層致密的TiH2膜層，但HF的高腐蝕性和對環境的污染限制了其在大規模工業化生產中的應用。這就迫切需要研究一種工藝操作簡便，對設備要求不高，環境友好，無污染，低成本的前處理轉化膜新技術。作為環保型工藝，近年來稀土轉化膜和溶膠-凝膠轉化膜技術受到了越來越多的關注。與稀土轉化膜技術相比，溶膠-凝膠轉化膜技術工藝更加簡便，并具有下列突出優點(1)處理工藝簡單、易維護、效率高；(2)處理溶液中無有害物質，利于環保；C3)轉化膜層與金屬基體和涂層都具有優良的結合力；(4)膜層耐蝕性好，對熱、濕、 酸堿環境有良好的耐久性。經過對現有文獻和專利的檢索發現，溶膠-凝膠轉化膜技術用于鋼、鋁合金、鎂合金的表面轉化涂層方面的研究較多，Progress in Organic Coating，64 Q009)，327-338中報道了溶膠-凝膠技術用于各種鋼、鋁合金及銅和鎂合金等基體的前處理轉化涂層及防腐涂層的大量研究工作，但該方法用于鈦合金的表面前處理卻鮮有報道。

發明內容
本發明針對現有技術存在的不足和需要，提供一種用于航空鈦合金材料的表面前處理溶膠-凝膠涂層及其處理方法，能夠在鈦合金基體表面形成一層具有致密網狀交聯結構的溶膠-凝膠涂層，該溶膠-凝膠涂層和鈦合金基體材料以及進一步處理的底漆都具有很好的結合力，有效解決了涂層脫落問題。本發明的一個目的是提供一種用于航空鈦合金材料表面處理的溶膠液。本發明的用于航空鈦合金材料表面處理的溶膠液，包括(a)0. 1 正硅酸乙酯；(b) 1 IOwt %的至少一種有機硅氧烷；(c)0. 1 5wt%的選自于羧酸、乙醇胺、三乙胺或其混合物的催化劑；(d)45 93wt%的無毒無害的有機溶劑，優選醇類，更優選1到10個碳原子的脂
肪醇；(e)剩余為到100%的去離子水；其中，所述組分(b)有機硅氧烷的結構式表示為[Si (R1) (R2) 3]或[Si (R1) 2 (R2) 2]，其中基團R1為C1-C4的烷基、丙基二硫基、乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、丁烯基、 乙炔基、丙炔基、苯基、萘基、甲基丙烯酰基、甲基丙烯酰基氧丙基、縮水甘油基、縮水甘油氧基、氨芳基或氨烷基；基團Ii2為C1-C6的烷氧基、環丙氧基、環己氧基、苯氧基、酰氧基、乙酰氧基、丙酰氧基或乙酰基。較佳地，包括5 50wt%去離子水。所述去離子水優選為二次去離子水。二次去離子水是指將去離子水通過蒸餾等方法進行二次處理。在本發明的優選實施方案中，所述的有機硅氧烷的結構式為[Si (R1) (R2)3]，即在一個硅原子上含有一個或兩個基團R1以及2個或3個基團&，或者是在兩個硅原子上，且每個硅原子各含有1個或2個基團R1以及2個或3個基團民；優選為一個基團R1且該基團不可分離并不可水解，以及含有3個基團&且該基團可水解并可去除。所述的基團R1為甲基、乙基、丙基、正-丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、丙基二硫基團、乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、丁烯基基團、乙炔基和丙炔基基團、苯基、萘基基團、甲基丙烯酰基、甲基丙烯酰基氧丙基基團、縮水甘油基、縮水甘油氧基基團、氨芳基或氨烷基基團。所述的基團&為甲氧基、乙氧基、正-丙氧基、異-丙氧基、正-丁氧基、異-丁氧基、仲-丁氧基、叔-丁氧基、正-戊氧基和正-己氧基基團、環丙氧基、環己氧基、苯氧基、 酰氧基、乙酰氧基、丙酰氧基或乙酰基。更優選，所述有機硅氧烷選自乙烯基三乙氧基硅烷、丙烯基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-(三乙氧基硅基)丙基丙烯酸脂、3-縮水甘油丙基三乙氧基硅烷、 3-巰基丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-[N’ _(2’ -氨基乙基)-2-氨基乙基]-3-氨基丙基-三乙氧基硅烷、N-苯基氨基丙基三乙氧基硅烷、 雙-(3-(三乙氧基)硅基丙基)四硫化物或雙-(3-(三乙氧基)硅基丙基)乙烷，優選 3-(三乙氧基硅基)丙基丙烯酸脂、3-縮水甘油丙基三乙氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷。所述組分(C)催化劑為脂肪族一元羧酸如乙酸；二元羧酸和三元羧酸如檸檬酸； 乙醇胺、三乙胺或其混合物；更優選，乙酸或檸檬酸。
本發明的用于航空鈦合金材料的溶膠液是將各組分充分混合后得到的。更優選， 通過將各組分正硅酸乙酯、有機硅氧烷、有機溶劑、去離子水以及催化劑混合，使正硅酸乙酯和有機硅氧烷充分水解，放置一定時間后得到。在本發明中，充分水解是指使硅氧烷完全水解為正硅酸，一般放置一個小時就可以達到充分水解。本領域技術人員可以根據常識確定如反應時間等反應條件。本發明的另一個目的是提供一種用前述溶膠液對基體進行表面處理的方法。本發明的方法是將溶膠液通過噴涂、刷涂或浸漬在基體表面，在基體表面沉積后形成涂層，實現表面的前處理。本發明的用溶膠液對基體進行表面處理的方法，是將本發明前述的溶膠液沉積在基體的表面形成溶膠層，再將所述溶膠層干燥，產生溶膠-凝膠涂層。優選地，沉積的單層溶膠層厚度為200nm到20 μ m,優選1到10 μ m ；所述溶膠-凝膠層的厚度為0. 2到10 μ m,優選為0. 5到5 μ m,更優選0. 5到1 μ m。所述溶膠液可預先加熱或/和在沉積期間加熱；所述溶膠液在沉積之前先過濾。 所述的過濾主要是濾去尺寸從幾百納米到20微米的雜質顆粒。所述溶膠液可通過噴涂、刷涂或浸漬的方法沉積在所述基體表面。優選，所述溶膠液噴涂、刷涂或浸漬在基體表面之后的沉積過程中進行加熱，加熱溫度為50到150°C溫度下加熱1秒鐘到2小時。優選80°C到120°C下加熱10分鐘到1小時。所述溶膠層的干燥溫度是在0到500°C，優選50到150°C溫度下進行一秒鐘到2 小時，更優選在100到120°C溫度下進行干燥10分鐘到1小時。在本發明的具體實施中，所述溶膠層的干燥可采用可移動加熱裝置或紅外輻射加熱的方式進行。在本發明的優選實施方案中，在沉積所述溶膠液之前，將所述基體表面通過物理的和/或化學的和/或機械的處理方法清潔、除油和/或活化。使用本領域常用的處理方法對基體表面進行前處理即可。在本發明的優選實施方案中，所述溶膠液在10分鐘到30天，優選1小時到1天的時間之內沉積在所述基體表面。在本發明的用溶膠液對基體進行表面處理的方法中，所述基體選自金屬、金屬合金、無機玻璃、陶瓷和它們的復合材料，優選自鋁、鈦、銅、鐵及其合金如鈦合金，更優選航空鈦合金，尤其優選鈦合金Ti-6A1-4V。本發明還提供本發明前述的溶膠-凝膠層用于給基體的表面，特別是由選自于金屬、金屬合金和包含金屬或金屬合金的復合材料所制得的基體表面，賦予粘接性能的處理及用途。本發明還提供一種提高航空鈦合金和底漆結合力的方法，該方法使用本發明前述的用于航空鈦合金材料表面處理的溶膠液處理所述航空鈦合金表面。本發明的再一個目的是提供一種溶膠-凝膠層，尤其是用于航空鈦合金材料表面處理的溶膠-凝膠層，該溶膠-凝膠層是耐磨損的、耐雨水沖刷的；阻隔(對環境中的氣體、 酸堿等化學品阻隔)的；防熱變的、絕緣的溶膠-凝膠層。本發明的溶膠-凝膠層是通過本發明前述的用溶膠液對基體進行表面處理的方法產生的；所述溶膠-凝膠層的厚度為0. 5到10 μ m。
本發明的再一個目的是提供一種耐酸堿化學環境、耐雨水沖刷的基體涂層。本發明的耐酸堿化學環境、耐雨水沖刷的基體涂層包含至少一層本發明前述的溶膠-凝膠層。優選地，還包括施加在所述溶膠-凝膠涂層上的其它涂層，所述其它涂層可以是底漆如航空底漆、樹脂層、粘合劑或涂料。本發明的耐酸堿化學環境、耐雨水沖刷的基體涂層，包含兩層或兩層以上相同的或不同的溶膠-凝膠涂層，以及一個或多個其它涂層。其中所述的一個或一個以上其它涂層在其制備完畢后，立刻施加在所述溶膠-凝膠涂層；或其中所述的一個或一個以上涂層在其制備完畢后，一天到十年的時間內施加在所述溶膠-凝膠涂層上。本發明公開的航空鈦合金溶膠-凝膠前處理技術具有以下有益效果1、本發明的處理方法簡單、工藝操作簡便、快速、可靠，而且對設備要求不高，所需成本低。這種方法可以簡單地以較低的成本，結合進入現有的包括涂層的前處理及之后基體材料的其它后處理工序的常規生產線中，而基本無需進行設備上的其它調整。2、本發明的處理方法對溶膠液的利用率高，除縮合所得的小分子產物(例如水和醇等)之外無其它損失，是一種高度經濟型的生產工藝。3、本發明的處理技術得到的涂層具有很好的化學穩定性和熱穩定性，可抵御外界酸堿環境和溫度變化對涂層的影響；有較高的機械強度，耐雨水的沖刷，還具有耐磨擦和耐刮擦性能。4、本發明的處理技術對環境友好、無污染。


圖1.(左)為經實施例1處理后的航空鈦合金Ti-6A1_4V，噴涂底漆干燥后，進行干法結合力測試(采用波音規范支持標準“柵格測試”(BSS722Q進行驗證)后的結果圖； (右)為經實施例1處理后的航空鈦合金Ti-6A1-4V，噴涂底漆干燥后，進行濕法結合力試驗(BSS7225)后的結果圖。
具體實施例方式下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。實施例11.溶膠液的制備將10毫升正硅酸乙酯和50毫升乙烯基三乙氧基硅烷和570毫升乙醇以及Iwt % 的乙酸和適量去離子水共1000毫升混合攪拌，攪拌時間為10秒鐘到1小時；攪拌加靜置時間總共為30分鐘到1. 5小時。在實驗室以慢速定量濾紙過濾溶膠液，移入一干凈容器中密閉保存，待用。2.溶膠施加到基體材料上(以下描述以在鈦合金Ti-6A1_4V樣片上的實施為例)2. 1基體材料的表面清潔和活化以砂紙充分打磨樣片，用自來水、清潔劑洗凈樣片的表面；用堿性清潔劑在室溫下浸漬樣片10分鐘，去除樣片表面的油脂，并以自來水和去離子水清洗樣片；以混酸處理液在室溫浸漬樣片10分鐘以脫氧，以自來水和去離子水清洗樣片；在55°C溫度下，以堿液浸漬樣片10到20分鐘，以活化樣片的表面，以自來水和去離子水清洗樣片；以熱空氣干燥樣片，備用(樣片需在一小時內涂敷)2. 2溶膠液的涂敷將處理好的樣片置于噴霧室內支架上，把制備好的溶膠液涂覆到樣片的表面，調整噴涂距離和噴槍設置，使溶膠均勻地覆蓋在樣片的表面，并使溶膠液在樣片表面停留時間不少于30秒為宜；把樣片置于110°C的烘箱中，干燥30分鐘，并使樣片自然冷卻。3.溶膠-凝膠液涂敷后樣片的形貌及檢測本實施例制備得到溶膠-凝膠涂層的樣片表面平整、光滑、均勻、無裂痕、無凹陷， 涂層透明完整；對鈦合金基體材料的附著性良好，涂層平整無翹起；結合力測試在使用該技術涂敷樣片后所得的涂層上再噴涂底漆，干燥后，采用波音規范支持標準“柵格測試”(BSS7225)，以干法和濕法對涂層與基體和底漆的結合力進行測試，均達到很好效果(如圖1所示，檢測均得到最佳結果)。實施例21.溶膠液的制備將10毫升正硅酸乙酯和40毫升3-縮水甘油丙基三乙氧基硅烷和600毫升乙醇以及0. 5wt%的乙酸和適量去離子水共1000毫升混合攪拌，攪拌時間為10秒鐘到1. 5小時并靜置，攪拌加靜置時間總共為20分鐘到2小時。在實驗室以慢速定量濾紙過濾溶膠液， 移入一干凈容器中密閉保存，待用。2.溶膠施加到基體材料上(以下描述以在鈦合金Ti-6A1_4V樣片上的實施為例)2. 1基體材料的表面清潔和活化以砂紙充分打磨樣片，用自來水、清潔劑洗凈樣片的表面；用堿性清潔劑在室溫下浸漬樣片10分鐘，去除樣片表面的油脂，并用自來水和去離子水清洗樣片；以混酸處理液在室溫浸漬樣片10分鐘以脫氧，用自來水和去離子水清洗樣片；在60°c下，用堿液浸漬樣片10到15分鐘，以活化樣片的表面，用自來水和去離子水清洗樣片；以熱空氣干燥樣片，備用(處理樣片需在一小時內涂敷)。2. 2溶膠液的涂敷將處理好的樣片置于噴霧室內支架上，把制備好的溶膠液涂覆到樣片的表面，調整噴涂距離和噴槍設置，使溶膠均勻地覆蓋在樣片的表面，并使溶膠液在樣片表面停留時間不少于30秒鐘為宜。把樣片置于120°C的烘箱中，干燥50分鐘，并使樣片自然冷卻。3.溶膠-凝膠液涂敷后樣片的形貌及檢測制備得到溶膠-凝膠涂層的樣片表面平整、光滑、均勻、無裂痕、無凹陷，涂層透明完整；對鈦合金基體材料的附著性良好，涂層平整無翹起；結合力測試在使用該技術涂敷樣片后所得的涂層上噴涂底漆，干燥后，采用波音規范支持標準“柵格測試”(BSS722Q，以干法和濕法對涂層與基體和底漆的結合力進行測試，均達到很好效果。實施例31.溶膠液的制備
將20毫升正硅酸乙酯和30毫升乙烯基三乙氧基硅烷和750毫升正丙醇以及 0. 5wt%的檸檬酸和適量去離子水共1000毫升混合攪拌，攪拌時間為10秒鐘到1小時；攪拌加靜置時間總共為30分鐘到1. 5小時。在實驗室以慢速定量濾紙過濾溶膠液，移入一干凈容器中密閉保存，待用。2.溶膠施加到基體材料上(以下描述以在鈦合金Ti-6A1_4V樣片上的實施為例)2. 1基體材料的表面清潔和活化以砂紙充分打磨樣片，用自來水、清潔劑洗凈樣片的表面；用堿性清潔劑在室溫下浸漬樣片10分鐘，去除樣片表面的油脂，并以自來水和去離子水清洗樣片；以混酸處理液在室溫浸漬樣片10分鐘以脫氧，以自來水和去離子水清洗樣片；在55°C溫度下，以堿液浸漬樣片10到20分鐘，以活化樣片的表面，以自來水和去離子水清洗樣片；以熱空氣干燥樣片，備用(樣片需在一小時內涂敷)2. 2溶膠液的涂敷將處理好的樣片置于噴霧室內支架上，把制備好的溶膠液涂覆到樣片的表面，調整噴涂距離和噴槍設置，使溶膠均勻地覆蓋在樣片的表面，并使溶膠液在樣片表面停留時間不少于30秒為宜；把樣片置于110°C的烘箱中，干燥30分鐘，并使樣片自然冷卻。3.溶膠-凝膠液涂敷后樣片的形貌及檢測本實施例制備得到溶膠-凝膠涂層的樣片表面平整、光滑、均勻、無裂痕、無凹陷， 涂層透明完整；對鈦合金基體材料的附著性良好，涂層平整無翹起；結合力測試在使用該技術涂敷樣片后所得的涂層上再噴涂底漆，干燥后，采用波音規范支持標準“柵格測試”(BSS7225)，以干法和濕法對涂層與基體和底漆的結合力進行測試，均達到很好效果；實施例4 1.溶膠液的制備將20毫升正硅酸乙酯和30毫升3-縮水甘油丙基三乙氧基硅烷和800毫升乙醇以及Iwt%的檸檬酸和適量去離子水共1000毫升混合攪拌，攪拌時間為10秒鐘到1. 5小時并靜置，攪拌加靜置時間總共為20分鐘到2小時。在實驗室以慢速定量濾紙過濾溶膠液， 移入一干凈容器中密閉保存，待用。2.溶膠施加到基體材料上(以下描述以在鈦合金Ti-6A1_4V樣片上的實施為例)2. 1基體材料的表面清潔和活化以砂紙充分打磨樣片，用自來水、清潔劑洗凈樣片的表面；用堿性清潔劑在室溫下浸漬樣片10分鐘，去除樣片表面的油脂，并用自來水和去離子水清洗樣片；以混酸處理液在室溫浸漬樣片10分鐘以脫氧，用自來水和去離子水清洗樣片；在60°c下，用堿液浸漬樣片10到15分鐘，以活化樣片的表面，用自來水和去離子水清洗樣片；以熱空氣干燥樣片，備用(處理樣片需在一小時內涂敷)。2. 2溶膠液的涂敷將處理好的樣片置于噴霧室內支架上，把制備好的溶膠液涂覆到樣片的表面，調整噴涂距離和噴槍設置，使溶膠均勻地覆蓋在樣片的表面，并使溶膠液在樣片表面停留時間不少于30秒鐘為宜。把樣片置于110°C的烘箱中，干燥15分鐘，并使樣片自然冷卻。3.溶膠-凝膠液涂敷后樣片的形貌及檢測
制備得到溶膠-凝膠涂層的樣片表面平整、光滑、均勻、無裂痕、無凹陷，涂層透明完整；對鈦合金基體材料的附著性良好，涂層平整無翹起；結合力測試在使用該技術涂敷樣片后所得的涂層上噴涂底漆，干燥后，采用波音規范支持標準“柵格測試”(BSS722Q，以干法和濕法對涂層與基體和底漆的結合力進行測試，均達到很好效果。以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術無需創造性勞動就可以根據本發明的構思做出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護范圍內。
權利要求
1.一種用于航空鈦合金材料表面處理的溶膠液，其特征在于，所述溶膠液包括(a)0.1 5wt%的正硅酸乙酯；(b)1 IOwt %的至少一種有機硅氧烷；(c)0.1 5wt%的選自于羧酸、乙醇胺、三乙胺或其混合物的催化劑；(d)45 93wt%的無毒無害的有機溶劑，優選醇類，更優選1到10個碳原子的脂肪醇；(e)剩余為到100%的去離子水；其中，所述組分(b)有機硅氧烷的結構式表示為[Si (R1) (R2)3]或[Si(R1)2(R2)2],其中基團R1為C1-C4的烷基、丙基二硫基、乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、丁烯基、乙炔基、丙炔基、苯基、萘基、甲基丙烯酰基、甲基丙烯酰基氧丙基、縮水甘油基、縮水甘油氧基、 氨芳基或氨烷基；基團民為C1-C6的烷氧基、環丙氧基、環己氧基、苯氧基、酰氧基、乙酰氧基、丙酰氧基或乙酰基。
2.如權利要求1所述的用于航空鈦合金材料表面處理的溶膠液，其中，所述有機硅氧烷的結構式表示為[Si (R1) (R2)3]，且基團R1為不可分離并不可水解的，基團&為可水解并可去除的。
3.如權利要求2所述的用于航空鈦合金材料表面處理的溶膠液，其中，所述基團R1為甲基、乙基、丙基、正-丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、丙基二硫基、乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、丁烯基、乙炔基、丙炔基、苯基、萘基、甲基丙烯酰基、甲基丙烯酰基氧丙基、縮水甘油基、縮水甘油氧基、氨芳基或氨烷基；所述基團R2為甲氧基、乙氧基、正-丙氧基、異-丙氧基、正-丁氧基、異-丁氧基、 仲-丁氧基、叔-丁氧基、正-戊氧基、正-己氧基、環丙氧基、環己氧基、苯氧基、酰氧基、乙酰氧基、丙酰氧基或乙酰基。
4.如權利要求3所述的用于航空鈦合金材料表面處理的溶膠液，其中，所述有機硅氧烷化合物選自下述化合物乙烯基三乙氧基硅烷、丙烯基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-(三乙氧基硅基)丙基丙烯酸脂、3-縮水甘油丙基三乙氧基硅烷、3-巰基丙基三乙氧基硅烷、N- (2-氨基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-[N’_ O’-氨基乙基)-2-氨基乙基]-3-氨基丙基-三乙氧基硅烷、N-苯基氨基丙基三乙氧基硅烷、雙-(3-(三乙氧基)硅基丙基)四硫化物或雙-(3-(三乙氧基)硅基丙基)乙烷，優選乙烯基三乙氧基硅烷、3-縮水甘油丙基三乙氧基硅烷、3-(三乙氧基硅基)丙基丙烯酸脂。
5.如權利要求1所述的用于航空鈦合金材料表面處理的溶膠液，其中，所述組分(c)選自羧酸、乙醇胺、三乙胺或其混合物；優選脂肪族一元羧酸，二元羧酸和三元羧酸；更優選， 乙酸或檸檬酸。
6.一種用溶膠液對基體進行表面處理的方法，其特征在于，將權利要求1-5之一所述的溶膠液沉積在基體的表面形成溶膠層，再將所述溶膠層干燥，產生溶膠-凝膠涂層。
7.如權利要求6所述的表面處理的方法，其中，沉積的單層溶膠-凝膠層厚度為200nm 到20 μ m,優選1到10 μ m ；所述溶膠-凝膠層的厚度為0. 2到10 μ m,優選為0. 5到1 μ m。
8.如權利要求6所述的表面處理的方法，其中，所述溶膠液可預先加熱或/和在沉積期間加熱；所述溶膠液在沉積之前先過濾。
9.如權利要求6所述的表面處理的方法，其中所述溶膠液可通過噴涂、刷涂或浸漬的方法沉積在所述基體表面。
10.如權利要求6所述的表面處理的方法，其中在沉積所述溶膠液之前，將所述基體表面通過物理的和/或化學的和/或機械的處理方法清潔、除油和/或活化。
11.如權利要求6所述的表面處理的方法，其中所述溶膠液在10分鐘到30天，優選1 小時到1天的時間之內沉積在所述基體表面。
12.如權利要求6所述的表面處理的方法，其中所述溶膠層的干燥溫度是在0到 500°C，優選50到150°C溫度下進行一秒鐘到2小時，更優選在100到120°C溫度下進行干燥10分鐘到1小時。
13.如權利要求6所述的表面處理的方法，其中所述溶膠層的干燥可采用可移動加熱裝置或紅外輻射加熱的方式進行。
14.如權利要求6-13之一所述的表面處理的方法，其中所述基體選自金屬、金屬合金、 無機玻璃、陶瓷和它們的復合材料。
15.如權利要求14所述的表面處理的方法，其中所述基體選自鋁、鈦、銅、鐵及其合金， 優選航空鈦合金，尤其優選鈦合金Ti-6A1-4V。
16.一種溶膠-凝膠層，其特征在于，通過用權利要求6-15之一所述的用溶膠液對基體進行表面處理的方法產生；所述溶膠-凝膠層的厚度為0. 5到10 μ m。
17.權利要求16所述的溶膠-凝膠層用于給基體的表面，特別是由選自于金屬、金屬合金和包含金屬或金屬合金的復合材料所制得的基體表面，賦予粘接性能的處理及用途。
18.—種耐酸堿化學環境、耐雨水沖刷的基體涂層，包含至少一層權利要求16所述的溶膠-凝膠層。
19.如權利要求18所述的基體涂層，還包括施加在所述溶膠-凝膠涂層上的其它涂層上，所述其它涂層可以是底漆、樹脂層、粘合劑或涂料。
20.如權利要求19所述的基體涂層，包含兩層或兩層以上相同的或不同的溶膠-凝膠涂層，以及一個或多個其它涂層。
21.一種提高航空鈦合金和底漆結合力的方法，其特征在于，使用權利要求1-5之一所述的用于航空鈦合金材料表面處理的溶膠液處理所述航空鈦合金表面。
全文摘要
本發明公開了一種用于航空鈦合金材料的表面前處理溶膠液及其形成的溶膠-凝膠涂層。本發明的用于航空鈦合金材料表面處理的溶膠液，包括(a)0.1～5wt％的正硅酸乙酯；(b)1～10wt％的至少一種有機硅氧烷；(c)0.1～5wt％的選自于羧酸、乙醇胺、三乙胺或其混合物的催化劑；(d)45～93wt％的無毒無害的有機溶劑，優選醇類，更優選1到10個碳原子的脂肪醇；(e)剩余為到100％的去離子水。使用本發明的溶膠液處理基體表面能夠在鈦合金基體表面形成一層具有致密網狀結構的溶膠-凝膠涂層。
文檔編號C23C20/00GK102373448SQ20111030866
公開日2012年3月14日 申請日期2011年10月12日 優先權日2011年10月12日
發明者劉萍, 蘇婧琪, 蘇躍增 申請人:上海交通大學