CN100580132C - 一种制备防滑防腐涂层用的粉芯丝材 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制备防滑防腐涂层用的粉芯丝材，所述的粉芯丝材由粉芯和外皮组成，粉芯由铝粉、氧化铬粉和混合稀土粉末组成，外皮为纯度大于99.9%的铝带，粉芯填充率为24～26%。采用本发明的粉芯丝材通过电弧喷涂于海上石油平台甲板、舰船甲板及港口设施钢结构上制成防滑防腐涂层，可以显著提高钢结构在海洋气候环境下的防滑防腐寿命。

Description

一种制备防滑防腐涂层用的粉芯丝材
技术领域
本发明涉及一种制备防滑防腐涂层用的粉芯丝材，特别是涉及一种制备防滑防腐涂层用的铝-稀土/氧化铬粉芯丝材。本发明粉芯丝材主要用于制备海上石油平台甲板、舰船甲板及港口设施在海洋气候环境下钢结构的防滑防腐涂层。
背景技术
海上石油平台甲板、舰船甲板及港口设施的钢结构等部位，不仅存在有腐蚀问题，而且这些部位往往对防滑有较高要求，如直升机起落甲板及人员活动走廊等处的摩擦系数要求在0.6以上。我国目前采用传统的聚合物加大粒金刚砂构成的复合涂层体系，防滑防腐性能较差。针对这一难题，研制出新型Al-RE/Cr2O3热喷涂粉芯丝系列，开发出新型自蔓延反应喷涂Al-Cr-RE/Al2O3复合防滑防腐涂层体系，以取代传统的聚合物防滑防腐涂层，用于海洋环境下海上石油平台甲板、舰船甲板及港口设施等钢结构的防滑防腐治理。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种制备防滑防腐涂层用的粉芯丝材，该粉芯丝材通过电弧喷涂于装备钢结构上制成防滑防腐涂层，以提高海洋环境下海上石油平台甲板、舰船甲板及港口设施等钢结构的防滑防腐寿命。
本发明粉芯丝材由粉芯和外皮组成，粉芯由铝粉、氧化铬粉和混合稀土粉末组成，外皮为纯度大于99.9％的铝带，粉芯填充率为24～26％，所述的粉芯组成为(重量百分含量)：
铝粉                    5.0～10.0
氧化铬粉                89.6～94.0
混合稀土粉              0.4～1.0
本发明粉芯丝材制备方法是：
先将铝粉、氧化铬粉和混合稀土粉末按配比混合均匀，并准备好一定规格的铝带，然后通过多功能粉芯丝材成型试验装置经过裁带、轧带、填粉、封口、拔丝等过程，即得成品丝材。
本发明涂层制备方法是：
喷涂前的钢基体表面必须进行喷砂处理，喷砂后基体的表面粗糙度要达到Sa2.5级以上水平。使用电弧喷涂设备进行丝材的喷涂，喷涂工艺为：压缩空气压力大于0.6MPa、喷涂电压30V、喷涂电流120～140A、喷涂距离150～300mm、喷涂角度70°～90°。
本发明铝-稀土/氧化铬粉芯丝材通过自蔓延反应喷涂制成的防滑防腐涂层的技术指标为：颜色外观为灰白色；拉伸结合强度＞17MPa；孔隙率＜3％；涂层厚度为150～200μm；中性盐雾腐蚀性能(不产生红锈时间)＞1500小时。
本发明的优点是选用由铝粉、氧化铬粉和稀土粉组成的混合金属粉末作为填料，选用高纯铝带作为丝材外皮，制备粉芯丝材，并用电弧喷涂技术制备防滑防腐涂层。在喷涂过程中，粉芯丝材中的各组成元素将发生自蔓延反应而原位合成铝-铬-稀土/氧化铝复合防滑防腐涂层。反应方程式如下：
2Al+Cr2O3＝2Cr+Al2O3+544kJ/mol
该反应速度非常快，氧化铝则会在铝基体上弥散析出，铬溶入铝基体形成铝-铬-稀土固溶体，冷却后形成分布均匀的铝-铬-稀土/氧化铝复合涂层。
使用直径为3mm的粉芯丝材制备的铝-铬-稀土/氧化铝复合涂层，具有与基体表面结合强度高(＞17MPa)，涂层致密、孔隙率低(＜3％)的特点。铝-铬-稀土/氧化铝复合涂层在盐雾腐蚀环境下耐蚀性略高于纯铝涂层。表明稀土元素提高了涂层的致密性，从而提高了涂层的耐蚀性。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明。
取铝粉100g、氧化铬粉900g和混合稀土粉8g混合均匀，采用规格为14mm×0.5mm(宽度×厚度)的锌带，通过药芯焊丝加工设备经过轧带、填粉、封口、拔丝等过程，制得成品丝材，丝材的粉芯填充率控制在24～26％，丝材直径为3mm。
对待喷基体使用粒度为10～20目的棕刚玉砂进行喷砂预处理，利用电弧喷涂设备将丝材喷涂至经过预处理的钢基体表面上，形成涂层。喷涂工艺为：压缩空气压力大于0.6MPa、喷涂电压30V、喷涂电流120～140A、喷涂距离150～300mm、喷涂角度70°～90°。
实施例所得涂层成分的能谱分析结果(重量百分含量)为：73.4Al、10.5Cr、14.10；X射线衍射分析(XRD)表明，涂层由Al、Al-Cr、Al2O3相，以及少量Cr2O3相组成。其中Al2O3是在喷涂过程中发生自蔓延反应而原位合成的新相。
为评价本发明制备出来的涂层性能，和同等条件下制备的Al涂层进行了对比试验。实施例所得涂层的常规性能测试结果如表1所示。
表1两种涂层的常规性能测试结果
Figure C20051001385000051
表2为两种涂层在对磨副为橡胶时的摩擦系数。可见铝-铬-稀土/氧化铝涂层的摩擦系数在封孔和不封孔条件下均高于纯铝涂层。铝-铬-稀土/氧化铝复合涂层的摩擦系数在0.7～0.9之间，从而能够起到防滑作用。
表2两种涂层在对磨副为橡胶时的摩擦系数
Figure C20051001385000052
表3为两种涂层的中性盐雾腐蚀试验结果，可见铝-铬-稀土/氧化铝复合涂层在中性盐雾腐蚀环境下耐蚀性略高于纯铝涂层，这是由于加入铬和稀土后有利于提高涂层的耐蚀性。表明复合涂层在海洋环境下具有较高的耐蚀性。
表3两种涂层的盐雾腐蚀试验结果
Figure C20051001385000061
综合以上实验结果可以看出，采用本发明粉芯丝材通过自蔓延反应喷涂所制备的铝-铬-稀土/氧化铝涂层具有优异的防滑防腐性能。

Claims (1)

1.一种制备防滑防腐涂层用的粉芯丝材，由粉芯和外皮组成，粉芯由铝粉、氧化铬粉和混合稀土粉组成，外皮为纯度大于99.9％的铝带，粉芯填充率为24～26％，所述的粉芯组成为(重量百分含量)：
铝粉                    50～100
氧化铬粉                89.6～94.0
混合稀土粉              04～10。
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电弧喷涂层高温氧化行为. 刘谦等.金属热处理，第27卷第8期. 2002
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