CN101891415B

CN101891415B - 钢用耐蚀涂料及其制备方法

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Publication number: CN101891415B
Application number: CN2010102285905A
Authority: CN
Inventors: 赵浩峰; 王玲; 张禄
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date: 2010-07-15
Filing date: 2010-07-15
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2030-07-15
Also published as: CN101891415A

Abstract

本发明提供一种钢用耐蚀涂料及其制备方法，该涂料的性能优越，耐磨性好。该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。本发明的钢用耐蚀涂料，其各成份的重量百分比为：40％-45％的合金粉，3.0％～6.0％的氮化硼粉、3％～6％的碳化硅粉，7.0％～8.0％的丁醇，其余为环氧树脂液；合金粉、氮化硼粉、碳化硅粉的的粒度均为270目～800目。所述合金粉的各成分的重量百分含量为：Zn为35％～40％，Mn为0.01％～0.1％，Cd为0.2％～0.4％，Sr为0.2％～0.4％，Si为0.02％-0.05％，Pr为0.03％-0.09％，Gd为0.05％～0.2％，其余为Al。

Description

钢用耐蚀涂料及其制备方法

一、技术领域

本发明属于金属材料领域，涉及一种钢用耐蚀涂料及其制备方法。

二、技术背景

目前涂料材料领域中，对钢的耐腐蚀保护受到了重视。

CN200710113712.4号申请公开一种抗腐蚀耐磨损粉末涂料，由基料、填料以及偶联剂组成。基料选自热塑性聚酰胺树脂，填料为碳纤维和二硫化钼，为了分散均匀，提高填料与基料的相容性，该发明还加入了少量的γ-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷作为偶联剂。抗腐蚀耐磨损粉末涂料的制备方法，称取热塑性聚酰胺树脂100份、碳纤维0.2-1份、二硫化钼1-3份以及γ-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷0.05-0.15份组成，以重量份数计；然后加入由无水乙醇和丙酮组成的混合溶剂中使混合物充分润湿，经过加热搅拌，待混合物成块状时，移入烘箱，在70-90℃下烘干，将混合物过筛后80目即成粉末涂料。该涂料的涂抹必须采取热喷涂。

CN01120223.8发明一种重防腐耐磨陶瓷涂料是由环氧树脂与陶瓷粉为主体的防腐耐磨涂料，涂料主剂各组成的重量份数为：环氧树脂：28.5～35；邻苯二甲酸二丁酯：3.75～6；二甲苯与正丁酯混合溶剂：20～24；气相SiO₂：0.5～1；陶瓷粉：38～45[其中：(a)TiO₂：3.0～6.3；(b)Al₂O₃：11.7～20；(c)Si₃N₄：16～20.45]；主剂与固化剂的重量比为14.5～17比1。该专利使用大量陶瓷份，降低材料的导热性能，从而影响耐磨性能。

CN200610019093.8号申请涉及一种牺牲阳极型的耐蚀锌基铝镁稀土合金涂料及其制备方法，按重量比将甲、乙两组份按9∶1混合搅拌均匀，并用稀释剂调至粘度为5S～20S，熟化15～20分钟。其中：甲组份是按重量百分含量将20～30％的固体含量为50％的E-20环氧树脂液、2.0～6.0％的稀释剂、1.0～3.0％的有机改生膨润土、1.5～3.0％的滑石粉、60～70％的Zn-15Al-5Mg-RE合金微粉依次加入容器内，每加入一种配料或原料搅拌15～20分钟；乙组份是按重量百分含量将20～30％的T-31环氧树脂固化剂倒入容器内，再依次将20～35％的丁醇、35～50％的二甲苯缓慢加入，每加入一种原料搅拌30～50分钟。Zn-15Al-5Mg-RE合金微粉的化学成分是，75～85wt％的锌、0～1wt％的稀土、12～18wt％的铝、2～8wt％的镁；Zn-15Al-5Mg-RE合金微粉的粒度为300目～1200目。。以上发明涂料工艺配置过分复杂。

三、发明内容

本发明的目的就是针对上述技术缺陷，提供一种钢用耐蚀涂料，该涂料的性能优越，耐磨性好。

本发明的另一目的是提供上述钢用耐蚀涂料的制备方法，该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种钢用耐蚀涂料，其各成份的重量百分比为：40％-45％的合金粉，3.0％～6.0％的氮化硼粉、3％～6％的碳化硅粉，7.0％～8.0％的丁醇，其余为环氧树脂液；合金粉、氮化硼粉、碳化硅粉的的粒度均为270目～800目。

所述合金粉的各成分的重量百分含量为：Zn为35％～40％，Mn为0.01％～0.1％，Cd为0.2％～0.4％，Sr为0.2％～0.4％，Si为0.02％-0.05％，Pr为0.03％-0.09％，Gd为0.05％～0.2％，其余为Al。

一种钢用耐蚀涂料制备方法：

合金粉的准备：按照重量百分含量为Zn为35％～40％，Mn为0.01％～0.1％，Cd为0.2％～0.4％，Sr为0.2％～0.4％，Si为0.02％-0.05％，Pr为0.03％-0.09％，Gd为0.05％～0.2％，其余为Al的进行配料，其中Zn和Al用纯金属锭，Cd用纯镉粒，Mn用纯锰片，Si用硅块，Pr、Gd、和Sr三者均以中间合金形成加入，分别用含Pr15％的镨铝中间合金、含Gd15％的钆铝中间合金和含Sr25％的锶铝中间合金；将原料放入外设感应圈的有底孔的坩埚中，底孔直径1-2mm，坩埚底孔下部设旋转的钼合金转轮，坩埚上部连接氮气压力系统，熔化在常压下进行，感应圈起加热熔化合金的作用，熔化合金时将感应圈通电，熔化温度为700-720℃，熔化后保温3-8min，开启氮气压力系统，在1.2-1.5大气压的氮气作用下合金液从底孔流出和旋转的钼合金转轮边缘接触，转轮边缘的线速度为16-20m/s，钼合金转轮边缘将合金液甩成(厚度为0.1-0.5mm)条带；然后将合金条带放入球磨机中粉碎成粒度为270目～800目的合金粉；

涂料制备：先按重量百分含为40％-45％的合金粉、3.0％～6.0％的氮化硼粉、3％～6％的碳化硅粉、7.0％～8.0％的丁醇、其余为环氧树脂液将物料分别称出；然后将合金粉、氮化硼粉、碳化硅粉置于容器中干搅拌10-15min，搅拌转数为30-60转/分；然后将环氧树脂液和丁醇(丁醇各异构体均可)缓慢注入容器，接着进行搅拌，搅拌转数为800-1200转/分，搅拌时间为30-50min，便制得钢用耐蚀涂料。钢用耐蚀涂料储存于密封桶中，使用时将耐蚀涂料以800-1200转/分搅拌5min便可直接使用。

本发明相比现有技术的有益效果如下：

本发明的合金粉由Zn、Mn、Cd、Sr、Si、Pr、Gd、Al组成。其中Zn、Mn、Cd、Al配合降低电位，提高活性，增强保护钢的功能。Si提合金粉的硬度；Sr、Pr和Gd增大材料的过冷能力，形成细小的晶粒，提高合金粉的强度。

因氮化硼和碳化硅具有高的耐磨性能，因此氮化硼粉和碳化硅粉为涂料的组分增加了涂料的耐磨功能，对合金粉起保护作用；碳化硅具有良好的导热性能，因此提高了涂料的散热功能。

丁醇和环氧树脂液的作用是将合金粉和陶瓷粉有机地与钢结合在一起。

本发明的涂料性能见表1。

本发明的涂料制备工艺和操作都十分简便，应用范围广，不剥落，耐蚀性强，对钢铁构件防护时间长。

四、附图说明

图1为本发明实施例一制得的钢用耐蚀涂料的组织。

由图1可以看到涂料的组元分布。

五、具体实施方式

以下各实施例仅用作对本发明的解释说明，其中的重量百分比均可换成重量g、kg或其它重量单位。

实施例一：

本发明钢用耐蚀涂料制备过程如下：

合金粉的准备：按照重量百分含量：按Zn为35％，Mn为0.01％，Cd为0.2％，Sr为0.2％，Si为0.02％，Pr为0.03％，Gd为0.05％，其余为Al的进行配料，其中Zn和Al用纯金属锭，Cd用纯镉粒，Mn用纯锰片，Si用硅块，Pr、Gd、和Sr三者均以中间合金形成加入，分别用含Pr15％的镨铝中间合金、含Gd15％的钆铝中间合金和含Sr25％的锶铝中间合金；将原料放入外设感应圈的有底孔的坩埚中，底孔直径1-2mm，坩埚底孔下部设旋转的钼合金转轮，坩埚上部连接氮气压力系统，熔化在常压下进行，感应圈起加热熔化合金的作用，熔化合金时将感应圈通电，熔化温度为700-720℃，熔化后保温3-8min，开启氮气压力系统，在1.2-1.5大气压的氮气作用下合金液从底孔流出和旋转的钼合金转轮边缘接触，转轮边缘的线速度为16-20m/s，钼合金转轮边缘将合金液甩出厚度为0.1-0.5mm条带；然后将合金条带放入球磨机中粉碎成粒度为270目～800目的合金粉；

涂料制备：先按重量百分含为40％的合金粉(上步制得)、3.0％的氮化硼粉、3％的碳化硅粉、7.0％的丁醇、其余为环氧树脂液将物料分别称出；然后将合金粉、氮化硼粉、碳化硅粉置于容器中干搅拌10-15min，搅拌转数为30-60转/分；然后将环氧树脂液和丁醇缓慢注入容器，接着进行搅拌，搅拌转数为800-1200转/分，搅拌时间为30-50min，便制得钢用耐蚀涂料。钢用耐蚀涂料储存于密封桶中，使用时将耐蚀涂料以800-1200转/分搅拌5 min便可直接使用。

实施例二：

合金粉的准备：合金粉的化学成分的重量百分含量为：Zn为40％，Mn为0.1％，Cd为0.4％，Sr为0.4％，Si为0.05％，Pr为0.09％，Gd为0.2％，其余为Al。

涂料制备中各组份重量百分数为： 45％的合金粉， 3.0％的氮化硼粉、3％的碳化硅粉，7.0％的丁醇，其余为环氧树脂液；

制备过程同实施例一。

实施例三：

合金粉的准备：合金粉的化学成分的重量百分含量为：Zn为37％，Mn为0.09％，Cd为0.3％，Sr为0.3％，Si为0.03％，Pr为0.06％，Gd为0.09％，其余为Al。

涂料制备中各组份重量百分数为：42.5％的合金粉， 4％的氮化硼粉、4％的碳化硅粉，7.5％的丁醇，其余为环氧树脂液；

制备过程同实施例一。

实施例四：(原料成份配比不在本发明范围内的实例)

合金粉的准备：合金粉的化学成分的重量百分含量为：Zn为30％，Mn为0.005％，Cd为0.1％，Sr为0.1％，Si为0.01％，Pr为0.01％，Gd为0.04％，其余为Al。涂料制备中各组份重量百分数为：35％的合金粉，1％的氮化硼粉、2％的碳化硅粉，5％的丁醇，其余为环氧树脂液；

制备过程同实施例一。

实施例五：(原料成份配比不在本发明范围内的实例)

合金粉的准备：合金粉的化学成分的重量百分含量为：Zn为42％，Mn为0.2％，Cd为0.3％，Sr为0.5％，Si为0.06％，Pr为0.1％，Gd为0.3％，其余为Al。

涂料制备中各组份重量百分数为：50％的合金粉，7％的氮化硼粉、7.6％的碳化硅粉，9％的丁醇，其余为环氧树脂液；

制备过程同实施例一。

下表1为不同成份与配比的涂料性能对照表：

测试时将不同编号的涂料涂覆于20钢表面，测得数据如下：

以上测试的为20钢，本发明的涂料也可适用其它型号的钢材料。

由上表可见，涂料的这些组元超出本申请配比范围，会严重降低涂料的性能。

Zn、Mn、Cd不足，降低电位、提高活性、就不足；Zn、Mn、Cd过量，Al的含量降低，材料的力学性能降低。

Si、Sr、Pr和Gd不足，增大材料的过冷能力、形成细小的晶粒、提高合金粉的强度及合金粉的硬度的作用就不足；Si、Sr、Pr和Gd过量，脆性化合物过多，材料的力学性能降低。

氮化硼和碳化硅不足，涂料的耐磨性不足，对合金粉的保护功能不足；氮化硼和碳化硅过量，合金粉数量降低，保护钢的功能降低。

丁醇和环氧树脂液的作用是将将合金粉和陶瓷粉有机地与钢结合在一起。因此丁醇和环氧树脂液不足则难以将合金粉和陶瓷粉有机地与钢结合在一起；丁醇和环氧树脂液过量，合金粉和陶瓷粉数量不够，则保护钢的功能降低。

Claims

1.一种钢用耐蚀涂料，其各成份的重量百分比为：40％-45％的合金粉，3.0％～6.0％的氮化硼粉、3％～6％的碳化硅粉，7.0％～8.0％的丁醇，其余为环氧树脂液；合金粉、氮化硼粉、碳化硅粉的的粒度均为270目～800目；

其制备方法如下：

合金粉的准备：按照重量百分含量为Zn为35％～40％，Mn为0.01％～0.1％，Cd为0.2％～0.4％，Sr为0.2％～0.4％，Si为0.02％-0.05％，Pr为0.03％-0.09％，Gd为0.05％～0.2％，其余为Al的进行配料，其中Zn和Al用纯金属锭，Cd用纯镉粒，Mn用纯锰片，Si用硅块，Pr、Gd、和Sr三者均以中间合金形成加入，分别用含Pr15％的镨铝中间合金、含Gd15％的钆铝中间合金和含Sr25％的锶铝中间合金；将原料放入外设感应圈的有底孔的坩埚中，底孔直径1-2mm，坩埚底孔下部设旋转的钼合金转轮，坩埚上部连接氮气压力系统，熔化在常压下进行，熔化合金时将感应圈通电，控制熔化温度为700-720℃，熔化后保温3-8min，开启氮气压力系统，在1.2-1.5大气压的氮气作用下合金液从底孔流出和旋转的钼合金转轮边缘接触，转轮边缘的线速度为16-20m/s，钼合金转轮边缘将合金液甩成条带；然后将合金条带放入球磨机中粉碎成粒度为270目～800目的合金粉；

涂料制备：先按重量百分含为40％-45％的合金粉、3.0％～6.0％的氮化硼粉、3％～6％的碳化硅粉、7.0％～8.0％的丁醇、其余为环氧树脂液将物料分别称出；然后将合金粉、氮化硼粉、碳化硅粉置于容器中干搅拌10-15min，搅拌转数为30-60转/分；然后将环氧树脂液和丁醇缓慢注入容器，接着进行搅拌，搅拌转数为800-1200转/分，搅拌时间为30-50min，便制得钢用耐蚀涂料；钢用耐蚀涂料储存于密封桶中，使用时将耐蚀涂料以800-1200转/分搅拌5min便可直接使用。