项目简介：
钛合金材料广泛应用于航空、航天、建筑、汽车等诸多工业领域。为了达到一定的防护或功能需要，例如耐蚀性、光洁度、色泽等，需要在钛合金表面涂覆有机底漆或者粘结剂。而保证有机底漆或者粘结剂与钛合金表面可靠、长效、牢固的结合是实现防护或功能需要的关键和前提。目前，用于增强有机底漆或者粘结剂与钛合金表面结合力的方法一般是阳极氧化等技术。但是阳极氧化技术消耗大量电能和水资源，槽液中往往含有大量的强酸、强碱等有害环境和人体健康的物质，同时阳极氧化不可避免会对试样疲劳性能产生不利影响。
溶胶-凝胶转化膜层技术，尤其是有机-无机杂化的溶胶-凝胶转化膜层是目前技术优势十分明显，应用前景十分光明的替代技术。溶胶-凝胶法采用液态溶胶涂覆的方法制备膜层，能够在复杂零部件表面获得均匀、平整的薄膜，不会对金属基体的力学或疲劳性能产生不利影响。目前用于提高金属基体与有机底漆结合力的溶胶-凝胶技术，所使用的溶剂是低级醇，如甲醇、乙醇、异丙醇等，但是大量醇的使用会产生易燃性、安全性等方面的问题，在实际工业应用中需要制定十分严格的安全管理、存储保障措施，这就增加了醇基溶胶的使用风险和成本。另一方面，作为溶剂的醇挥发性很强，在温度较高的环境中尤其如此，这将改变溶胶体系的浓度，进而对前驱体的水解、缩聚反应速率、程度等产生不可知的影响。因此从溶胶体系的稳定性方面考虑，采用醇作为溶剂也是不合适的。
本项目基于溶胶-凝胶反应的机理考虑，开发出一种用于钛合金表面的溶胶-凝胶转化膜层的制备方法，这种溶胶-凝胶制备方法采用低级醇和水的混合物为溶剂、以含有有机功能基团的有机硅氧烷和有机金属醇盐为前驱体、以有机酸为催化剂，涂覆方式为浸涂，所制备的膜层能够提高钛合金与有机底漆或粘结剂之间结合力。
本项目技术优势：1. 采用低级醇和水的混合物作为溶剂，不同于现有技术中单纯使用醇或单纯使用水作溶剂，既克服了单纯醇溶剂会产生的易燃性、安全性、挥发性等问题，又克服了单纯水溶剂会产生的溶胶稳定性差和适用期短的问题。采用本发明的低级醇和水的混合物作为溶剂，所制备的溶胶能够长期保持澄清透明、并在至少一个月的时间内涂覆得到的膜层均匀平整，结合力良好。2. 采用本发明所述的溶胶-凝胶方法在钛合金表面制备的均匀完整的溶胶-凝胶转化膜层，能够提高钛合金与有机底漆或者粘结剂之间的结合力，参照ASTM D 3359-97 Standard Tests Methods for Measuring Adhesion by Tape Test的相关要求，本发明的溶胶-凝胶转化膜层与金属基体和有机底漆或粘结剂之间的结合力均能够达到4B级以上；与传统阳极氧化相比，不消耗电能，不含有毒有害物质，不会对金属基体的力学或疲劳性能产生不利影响。3. 溶胶能够长时间保存，并保持优异的成膜性能，并且膜层与金属基体和有机底漆的结合力优异，这样就有效的延长了溶胶-凝胶转化膜工艺的可施工时间，节约了原材料，有效地避免了当前溶胶-凝胶转化膜制备中存在的适用期短的局限性。与美国波音公司的水基溶胶产品EAP-9相比，本发明的溶胶适用期长达1个月，远大于EAP-9的24小时。4. 经过室温封闭保存30天的溶胶所制备的膜层仍然均匀完整的覆盖了金属表面，没有裂纹，成膜性能良好，根据ASTM D 3359-97的规定达到了5B级以上。
技术/产品创新性：
本项目技术优势：
1. 采用低级醇和水的混合物作为溶剂，不同于现有技术中单纯使用醇或单纯使用水作溶剂，既克服了单纯醇溶剂会产生的易燃性、安全性、挥发性等问题，又克服了单纯水溶剂会产生的溶胶稳定性差和适用期短的问题。采用本发明的低级醇和水的混合物作为溶剂，所制备的溶胶能够长期保持澄清透明、并在至少一个月的时间内涂覆得到的膜层均匀平整，结合力良好。
2. 采用本发明所述的溶胶-凝胶方法在钛合金表面制备的均匀完整的溶胶-凝胶转化膜层，能够提高钛合金与有机底漆或者粘结剂之间的结合力，参照ASTM D 3359-97 Standard Tests Methods for Measuring Adhesion by Tape Test的相关要求，本发明的溶胶-凝胶转化膜层与金属基体和有机底漆或粘结剂之间的结合力均能够达到4B级以上；与传统阳极氧化相比，不消耗电能，不含有毒有害物质，不会对金属基体的力学或疲劳性能产生不利影响。
3. 溶胶能够长时间保存，并保持优异的成膜性能，并且膜层与金属基体和有机底漆的结合力优异，这样就有效的延长了溶胶-凝胶转化膜工艺的可施工时间，节约了原材料，有效地避免了当前溶胶-凝胶转化膜制备中存在的适用期短的局限性。与美国波音公司的水基溶胶产品EAP-9相比，本发明的溶胶适用期长达1个月，远大于EAP-9的24小时。
4. 经过室温封闭保存30天的溶胶所制备的膜层仍然均匀完整的覆盖了金属表面，没有裂纹，成膜性能良好，根据ASTM D 3359-97的规定达到了5B级以上。
市场情况：
本项目基于溶胶-凝胶反应的机理考虑，开发出一种用于钛合金表面的溶胶-凝胶转化膜层的制备方法，这种溶胶-凝胶制备方法采用低级醇和水的混合物为溶剂、以含有有机功能基团的有机硅氧烷和有机金属醇盐为前驱体、以有机酸为催化剂，涂覆方式为浸涂，所制备的膜层能够提高钛合金与有机底漆或粘结剂之间结合力。
