CN101293244A - 钢铁表面耐酸耐碱的复合有机保护膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了属于钢铁表面防护技术领域的能够耐酸耐碱的一种钢铁表面耐酸耐碱的复合有机保护膜的制备方法。在钢铁基体表面先附着在还氧树脂基体中掺有均匀分布的着色剂和耐热、耐蚀粉末的内层，接着附着在丙烯酸树脂基体中掺有均匀分布的着色剂和耐热、耐蚀材料粉末的外层，先将内层、外层分别准备成成膜液I、成膜液II，在两种成膜液中还添加分散剂。加热工件和成膜液，将工件浸入成膜液I后，再浸入成膜液II，取出干燥，在钢铁基体表面得到具有两层复合有机保护膜。两层复合有机保护膜具有结合力强，耐酸、碱、盐的腐蚀性高。在5％的盐酸溶液中浸泡10天不起皮其腐蚀点小于1个/平方厘米，在5％的氢氧化钠溶液中浸泡5天无异常。

Description

钢铁表面耐酸耐碱的复合有机保护膜的制备方法
技术领域
本发明属于钢铁表面防护技术领域，特别涉及能够耐酸耐碱的一种钢铁表面耐酸耐碱的复合有机保护膜的制备方法。
背景技术
为了防止钢铁零部件的腐蚀生锈，增加零部件的美观，传统方法一直沿用碱性煮黑工艺、涂漆、喷塑等工艺。
钢铁材料表面的保护及装饰方法、种类很多，应用也很广。有利用电化学反应的电镀；有利用氧化反应的发黑、磷化等。还有利用物理冶金方法的热浸镀金属层(如热浸锌、热浸铝等)，及浸涂、喷涂各种漆等。在一些特别工况使用的钢铁材料还可利用物理、化学方法的气相沉积，冷、热喷涂金属和金属化合物及塑料。高温化学渗及离子注入某些元素如氮、硅、铝等在某些要求耐磨、耐蚀等的工、模具及有些零部件上也得到应用。这些工艺普遍存在操作烦琐、劳动强度大、生产成本高、环境污染严重、三废治理费用高等缺点。
利用钢铁工件本身余热形成有机保护膜的钢铁防锈(高分子)发黑(中国科技成果)虽有研究如：JH-300、JH-200钢铁发黑剂系用于200以上的钢铁表面发黑。依据热反应聚合机理使表面沉积一层黑色高分子保护膜，具有较强的防锈能力。3％硫酸铜液滴2-3滴，10分钟无玫瑰色红斑；3％氯化钠溶液浸30分钟无锈斑；5％草酸溶液滴2-3滴，8分钟无腐蚀斑点替代碱性发黑。该方法制备的有机物保护膜，膜层薄而单一、疏松，虽有一定的防腐作用，一般仅用于代替高温碱性发黑或常温发黑，用于工件库存保护，但不能满足工件耐酸、耐碱等重防腐的室外保护要求。
因而，在本发明之前，由于不能用钢铁工件本身的余热得到致密、厚度大、双层结构的保护膜，大大影响有机保护膜的外观和耐腐蚀性，致其缺少在室外复杂腐蚀环境下实际应用的基础。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢铁表面耐酸耐碱的复合有机保护膜的制备方法。其特征在于，包括如下步骤：
1)将水溶性还氧树脂、水性色浆，混合并搅拌均匀，制成水性还氧树脂成膜液I，备用；
2)将水溶性丙烯酸树脂、水性色浆，混合并搅拌均匀，制成水性丙烯酸树脂成膜液II，备用；
3)在所述两种成膜液中添加分散剂和耐蚀、耐热粉末材料；
4)实行两次成膜：
第一次成膜：将钢铁工件加热到200℃-600℃，保温20～30分钟，使其热透，取出工件并浸入1％--10％的水性还氧树脂成膜液I中，停留10-30秒中取出，干燥，制成第一层环氧树脂保护膜。
第二次成膜：将已制成了第一层保护膜的钢铁工件重新加热到200℃-350℃，保温20-60分钟，取出工件并浸入10-20％的水性丙烯酸树脂成膜液II中，停留10-20秒钟，取出并干燥，制成第二层丙烯酸保护膜。
所述水溶性还氧树脂或丙烯酸树脂∶水性色浆＝100∶2
所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠。
所述分散剂的用量，按重量比为树脂∶分散剂＝10∶(0.05-0.5)。
所述耐蚀、耐热粉末材料为云母粉、锌粉或铝粉，各种粉末粒度控制在1000目-2000目；加入量，按重量比为树脂∶粉末＝10∶(0.01-2)。
所述水性色浆原料为碳黑、酞菁蓝、酞菁绿和氧化铁黑中至少一种。
本发明的钢铁有机保护膜可应用于各种钢铁零部件如：各种紧固件、弹簧类零件、各种机械零件和其他工程钢铁构件等的短期室内外保护和长期室外保护，从而大大拓展了钢铁有机保护膜的应用范围。
附图说明
图1钢铁表面耐酸、耐碱有机保护膜的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种钢铁表面耐酸耐碱的复合有机保护膜的制备方法。
图1所示，在钢铁基体1表面先附着在还氧树脂基体中掺有均匀分布的着色剂和耐热、耐蚀粉末的内层2，接着附着在丙烯酸树脂基体中掺有均匀分布的着色剂和耐热、耐蚀材料粉末的外层3；其中耐热、耐蚀材料优选为云母、锌或铝的粉末，粉末粒度在1000-2000目范围。添加比例为每100克树脂中添加1-20克所述耐热、耐蚀材料粉末。在两种成膜层中还添加分散剂和水性色浆材料。
上述分散剂为十二烷基苯磺酸钠；并将分散剂的用量控制为树脂∶分散剂(重量比)＝10∶0.05-10∶0.5。
通过以下具体实施例的详细描述，将使本发明制备的有机保护膜的方法及使用该方法制成的钢铁有机保护膜的优点更为清晰，其中：
实施例1
对照图1，在100克固含量为50％的水性环氧树脂中添加2克水性碳黑色浆(根据颜色要求，可添加其他颜色的色浆)、1克十二烷基苯磺酸钠、2克1500目云母粉末，搅拌均匀制成环氧树脂成膜液I备用；在100克固含量为50％的水性丙烯酸树脂中添加2克水性碳黑色浆(根据颜色要求，可添加其他颜色的色浆)、1克十二烷基苯磺酸钠、2克1500目云母粉末，搅拌均匀制成丙烯酸树脂成膜液II备用；根据工件大小、加热温度调整成膜液的使用浓度。成膜液I∶自来水＝1∶5；成膜液II∶自来水＝1∶3。
工件为Φ20螺母。第一次加热到400℃±10℃，保温20分钟；第二次加热到为300℃±10℃，保温30分钟。
首先对工件进行加热，加热到400℃±10℃，保温20分钟，取出工件并浸入已经调整好浓度的成膜液I中10秒钟，然后取出，待工件表面水分蒸发掉后，把第一次成膜后的工件重新放入加热炉中加热，加热到300℃±10℃，保温30分钟，取出工件并浸入已经调整好浓度的成膜液II中10秒钟，然后取出干燥，即得到膜厚约为15um的有机保护膜。
本实施例的有机保护膜在5％的盐酸溶液中浸泡10天而不起皮，腐蚀点小于1个/平方厘米。
实施例2
钢铁工件为Φ40螺母，加热到400℃±10℃，保温20分钟，成膜液I∶自来水＝1∶7；第二次加热到温度为300℃±10℃，保温30分钟。成膜液II∶自来水＝1∶4
首先，对工件螺母进行加热，加热到温度400℃±10℃，保温20分钟，然后取出，待工件表面水分蒸发掉后，把第一次成膜后的工件重新放入加热炉中加热，加热到300℃±10℃，保温30分钟，取出工件并浸入已经调整好浓度的成膜液II中10秒钟，然后取出干燥，即得到膜厚约为20um的有机保护膜。
本实施例的有机保护膜在5％的盐酸溶液中浸泡10天而不起皮，腐蚀点小于1个/平方厘米。在5％氢氧化钠水溶液中浸泡5天无异样。
实施例3
钢铁工件为Φ40螺母，加热到500℃±10℃，保温20分钟，成膜液I∶自来水＝1∶8；第二次加热到200℃±10℃，保温30分钟。成膜液II∶自来水＝1∶3
首先，对工件螺母进行加热，加热到400℃±10℃，保温20分钟，然后取出，待工件表面水分蒸发掉后，把第一次成膜后的工件重新放入加热炉中加热，加热到为300℃±10℃，保温30分钟，取出工件并浸入已经调整好浓度的成膜液II中10秒钟，然后取出干燥，即得到膜厚约为20um的有机保护膜。
本实施例的有机保护膜在5％的氯化钠溶液中浸泡20天而不起皮，腐蚀点小于1个/平方厘米。在5％氢氧化钠水溶液中浸泡5天无异样。
本发明制备的有机保护膜，内层2掺有均匀分布的耐热、耐蚀材料粉末，可以使保护膜与钢铁材料有强的结合力和较高的耐腐蚀性，并不会发生保护膜的剥落，耐热性大大提高。外层3使保护膜有高的耐蚀性和耐候性，又可以消除第一次成膜可能出现的缺陷，极大提高了保护膜的保护效果。
本发明的有机保护膜，因具有两层结构，结合力强，耐酸、碱、盐的腐蚀性大大提高。实验表明，在5％的盐酸溶液中浸泡10天不起皮其腐蚀点小于1个/平方厘米，在5％的氢氧化钠溶液中浸泡5天无异常。

Claims (6)

1.一种钢铁表面耐酸耐碱的复合有机保护膜的制备方法，其特征在于，依次包括如下步骤：包括如下步骤：
1)将水溶性还氧树脂、水性色浆，混合并搅拌均匀，制成水性还氧树脂成膜液I，备用；
2)将水溶性丙烯酸树脂、水性色浆，混合并搅拌均匀，制成水性丙烯酸树脂成膜液II，备用；
3)在所述两种成膜液中添加分散剂和耐蚀、耐热粉末材料；
4)实行两次成膜：
第一次成膜：将钢铁工件加热到200℃-600℃，保温20～30分钟，使其热透，取出工件并浸入1％--10％的水性还氧树脂成膜液I中，停留10-30秒中取出，干燥，制成第一层环氧树脂保护膜；
第二次成膜：将已制成了内层保护膜的钢铁工件重新加热到200℃-350℃，保温20-60分钟，取出工件并浸入10-20％的水性丙烯酸树脂成膜液II中，停留10-20秒钟，取出并干燥，制成外层丙烯酸保护膜。
2.根据权利要求1所述钢铁表面耐酸耐碱的复合有机保护膜的制备方法，其特征在于，所述水溶性还氧树脂或丙烯酸树脂∶水性色浆＝100∶2。
3.根据权利要求1所述钢铁表面耐酸耐碱的复合有机保护膜的制备方法，其特征在于，所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠。
4.根据权利要求1所述钢铁表面耐酸耐碱的复合有机保护膜的制备方法，其特征在于，所述分散剂的用量，按重量比为树脂∶分散剂＝10∶(0.05-0.5)。
5.根据权利要求1所述钢铁表面耐酸耐碱的复合有机保护膜的制备方法，其特征在于，所述耐蚀、耐热粉末材料为云母粉、锌粉或铝粉，各种粉末粒度控制在1000目-2000目；加入量，按重量比为树脂∶粉末＝10∶(0.01-2)。
6.根据权利要求1所述钢铁表面耐酸耐碱的复合有机保护膜的制备方法，其特征在于，所述水性色浆原料为碳黑、酞菁蓝、酞菁绿和氧化铁黑中至少一种。
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