CN103434204A - 超厚型金属防腐涂层及制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属表面防腐及长效重防腐，公开了一种超厚型金属防腐涂层及制备工艺。超厚型金属防腐涂层，包括金属基材（2）、金属基材锚勾层（1）、防腐金属层（3），所述的金属基材（2）表面的粗糙度为150μm—1400μm，金属基材（2）通过金属基材锚勾层（1）与防腐金属层（3）嵌入式锚固连接。制备工艺，包括以下步骤：a、在金属基材（2）表面制备150μm-1400μm粗糙度的锚纹；b、对金属基材（2）锚纹进行施压，形成金属基材锚勾层（1）；c、制备防腐金属层（3）。本发明通过设置金属基材锚勾层，使金属基材锚勾层与防腐金属层之间的机械结合力得到了明显的强化，为提高制备较厚涂层提供了必要的条件。

Description

超厚型金属防腐涂层及制备工艺

技术领域

本发明涉及金属表面防腐及长效重防腐，尤其涉及了一种超厚型金属防腐涂层及制备工艺。

背景技术

传统的金属防腐涂层，由于受附着力的限制，材料本身的线膨胀系数的差异的影响，除了孔隙率较大，涂层质量相对较低的电弧热喷涂，不能制备出很厚的涂层。如，热镀锌锌层厚度超过150μm就难以制备，在传统工艺的条件下，厚度超厚会引起脱层、开裂、翘缺等缺陷，影响防腐效果。而无论是隔离式防腐或自耗反应式防腐机理，尤其是自耗反应式防腐，防腐层的厚度与防腐年限成正相关。所以，如何制备超厚型的重防腐涂层，一直是涂装防腐行业急需解决的难题。

发明内容

本发明针对现有技术中金属防腐涂层由于受附着力的限制，材料本身的线膨胀系数的差异的影响，难以制备出很厚的涂层等缺点，提供了一种在金属基材的表面设置金属基材锚勾层，金属基材通过金属基材锚勾层与防腐金属层嵌入式锚固连接，涂层厚度达到150μm以上的超厚型金属防腐涂层及制备工艺。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

超厚型金属防腐涂层，包括金属基材、金属基材锚勾层、防腐金属层，所述的金属基材表面的粗糙度为150μm—1400μm，金属基材的表面设有金属基材锚勾层，金属基材锚勾层包括平头锚勾，金属基材通过金属基材锚勾层与防腐金属层嵌入式锚固连接。金属基材通过金属基材锚勾层与防腐金属层咬合连接或嵌入式互卡连接，提高了防腐金属层与金属基材的机械结合力，为提高防腐金属层厚度提供了必要条件。

涂层的附着力与基材表面的展开面积成正向相关关系，金属基材锚勾层的设置正是一方面提高了基材表面的展开面积，另一方面，形成机械嵌入式结合；另外，涂层的附着力与涂层的厚度成反向相关关系，这是因基材和涂层的温度蠕变等材料本身特性所决定的，锚勾层的设置，使涂层附着力可以超过9Mpa，与传统的3-5Mpa相比有明显的提高，涂层厚度也从传统的200-1000μm提升至350-2000μm的厚涂层，使特殊环境的重防腐涂装成为现实。

作为优选，所述的平头锚勾为蘑菇状锚纹和勾状锚纹，蘑菇状锚纹的截面为“T”字型，勾状锚纹的截面为“7”字型。

作为优选，所述的金属基材的原表面面积，与制备粗糙度和锚勾层后的展开面积之比为1：（1.6—4）。原表面面积是指理论的表面的丈量面积，展开面积为制备粗糙度和锚勾层后的与大气接触的展开面积。

作为优选，所述的金属基材锚勾层与防腐金属层之间设有熔融过渡层，金属基材通过金属基材锚勾层与熔融过渡层嵌入式锚固连接。熔融过渡层与防腐金属层咬合连接或嵌入式互卡连接。

作为优选，所述的防腐金属层的材料为锌、铝、镍、铬、铜、钛、镁、钼、金、银、锡、铅、镉、钯、铑中的一种或一种以上的复合材料，防腐金属层的厚度为350μm-2000μm。

作为优选，所述的金属基材的材料为钢材、铸铁、铜、铝的一种或一种以上的复合材料。

超厚型金属防腐涂层的制备工艺，包括以下步骤：a、在金属基材表面制备150μm-1400μm粗糙度的锚纹；b、对金属基材锚纹进行施压，形成金属基材锚勾层；c、制备防腐金属层。对金属基材锚纹进行施压采用滚压的方式。

作为优选，所述的步骤c中，防腐金属层的制备采用防腐金属棒，带压旋转涂装。金属材料旋压熔涂装备，包括防腐金属棒、旋转装置、加压装置、涂装台，金属基板放置在涂装台上，防腐金属棒设置在旋转装置上，防腐金属棒上还连接有加压装置。利用防腐金属材料制成的金属棒，金属棒经高速带压旋转，通过与金属基材表面摩擦，一边将金属棒材料涂覆在金属材料表面，另一方面，由于摩擦产生大量热量，又使得金属棒材料与金属材料熔合，摩擦过程中防腐金属棒端面与基材表面的锚纹接触，形成基材表面的锚勾状的锚纹和两种材料的机械混合，形成过渡的复合冶金结合层，具有能耗低、防腐层质量高、形成粗糙表面、环境影响小等优点。

金属材料旋压熔涂工艺，包括以下步骤：a、金属基板表面前处理；b、防腐金属棒的带压旋转，使防腐金属棒的端面与金属基板相接触；c、移动旋转装置或移动金属基材。其中步骤a中金属基板表面前处理包括耐磨刷旋转除锈或抛丸喷砂除锈。步骤a中，金属基板表面前处理为通过耐磨刷旋转除锈或抛丸喷砂除锈，使金属基板表面形成山峰状的锚纹，然后通过滚压设备在金属表面进行滚压，使山峰状的锚纹的头部被压平，形成“T”字行或“蘑菇状”或“7”字型的平头锚纹，平头锚纹为倒钩状，其与防腐层的机械结合力大大提高，间接的提高了防腐层的结合力。

作为优选，所述的步骤c中，防腐金属层的制备采用热浸镀方法涂装或热喷涂涂装。热浸镀方法涂装也叫热镀锌，最常用的方法，热喷涂最常用的就是电弧热喷涂。

作为优选，所述的步骤c中，金属基材与防腐金属层之间设有熔融过渡层，熔融过渡层采用热熔结合的方法制备。

本专利采用高粗糙度、高展开面积比、高锚勾纹、高熔融过渡层，高致密度的手段，制备出长效防腐的超厚型金属防腐涂层。上述高展开面积为：一平方的金属，由于表面粗糙度的制备而增加后的总面积，比表面积的最小值为1。展开面积比为1.2—5。

高粗糙度、高展开面积、高锚勾纹、高熔融过渡层，高致密度。除了涂层表面，通用的结合力如静电吸引力、化学键吸引力之外，本专利的技术方法使得机械结合力得到了明显的强化，而机械结合力又是上述三种结合力当中，量级较高的一种结合力，所以对涂层的附着力增强明显，另外，二者的熔融过渡层又使两种材料没有明显的界面，形成A、A+B熔融层、B的整体复合，所以使二者的结合力进一步提高。当结合力的能量等级明显超过涂层的温度蠕变等应变力时，绝大部分材料都能够被涂装成长效防腐的涂层。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：本发明通过在金属基材的表面设置金属基材锚勾层，使金属基材通过金属基材锚勾层与防腐金属层嵌入式锚固连接，使金属基材锚勾层与防腐金属层之间的机械结合力得到了明显的强化，为提高制备较厚涂层提供了必要的条件，使制备的涂层厚度达到150μm以上。

附图说明

图1是本发明的实施例1的结构示意图。

以上附图中各数字标号所指代的部位名称如下：其中1—金属基材锚勾层、2—金属基材、3—防腐金属层、11—平头锚勾、12—蘑菇状锚纹、13—勾状锚纹。

具体实施方式

下面结合附图1与实施例对本发明作进一步详细描述：

实施例1

超厚型金属防腐涂层，如图1所示，包括金属基材2、金属基材锚勾层1、防腐金属层3，所述的金属基材2表面的粗糙度为300μm，金属基材2的表面设有金属基材锚勾层1，金属基材锚勾层1包括平头锚勾11，金属基材2通过金属基材锚勾层1与防腐金属层3嵌入式锚固连接。金属基材2通过金属基材锚勾层1与防腐金属层3咬合连接或嵌入式互卡连接，提高了防腐金属层3与金属基材2的机械结合力，为提高防腐金属层3厚度提供了必要条件。

平头锚勾11为蘑菇状锚纹12和勾状锚纹13，蘑菇状锚纹12的截面为“T”字型，勾状锚纹13的截面为“7”字型。金属基材2的原表面面积，与制备粗糙度和锚勾层后的展开面积之比为1：（1.6—4）。原表面面积是指理论的表面的丈量面积，展开面积为制备粗糙度和锚勾层后的与大气接触的展开面积。

金属基材锚勾层1与防腐金属层3之间设有熔融过渡层，金属基材2通过金属基材锚勾层1与熔融过渡层嵌入式锚固连接。熔融过渡层与防腐金属层咬合连接或嵌入式互卡连接。

防腐金属层3的材料为锌、铝、镍、铬、铜、钛、镁、钼、金、银、锡、铅、镉、钯、铑中的一种或一种以上的复合材料，防腐金属层3的厚度为700μm。金属基材2的材料为钢材、铸铁、铜、铝的一种或一种以上的复合材料。

超厚型金属防腐涂层的制备工艺，包括以下步骤：a、在金属基材2表面制备300μm粗糙度的锚纹；b、对金属基材2锚纹进行施压，形成金属基材锚勾层1；c、制备防腐金属层3。对金属基材2锚纹进行施压采用滚压的方式。

步骤c中，防腐金属层3的制备采用防腐金属棒，带压旋转涂装。金属材料旋压熔涂装备，包括防腐金属棒、旋转装置、加压装置、涂装台，金属基板放置在涂装台上，防腐金属棒设置在旋转装置上，防腐金属棒上还连接有加压装置。利用防腐金属材料制成的金属棒，金属棒经高速带压旋转，通过与金属基材表面摩擦，一边将金属棒材料涂覆在金属材料表面，另一方面，由于摩擦产生大量热量，又使得金属棒材料与金属材料熔合，摩擦过程中防腐金属棒端面与基材表面的锚纹接触，形成基材表面的锚勾状的锚纹和两种材料的机械混合，形成过渡的复合冶金结合层，具有能耗低、防腐层质量高、形成粗糙表面、环境影响小等优点。

金属材料旋压熔涂工艺，包括以下步骤：a、金属基板表面前处理；b、防腐金属棒的带压旋转，使防腐金属棒的端面与金属基板相接触；c、移动旋转装置或移动金属基材。其中步骤a中金属基板表面前处理包括耐磨刷旋转除锈或抛丸喷砂除锈。步骤a中，金属基板表面前处理为通过耐磨刷旋转除锈或抛丸喷砂除锈，使金属基板表面形成山峰状的锚纹，然后通过滚压设备在金属表面进行滚压，使山峰状的锚纹的头部被压平，形成“T”字行或“蘑菇状”或“7”字型的平头锚纹，平头锚纹为倒钩状，其与防腐层的机械结合力大大提高，间接的提高了防腐层的结合力。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：金属基材2表面的粗糙度为651μm。金属基材2通过金属基材锚勾层1与防腐金属层3咬合连接或嵌入式互卡连接，提高了防腐金属层3与金属基材2的机械结合力，为提高防腐金属层3厚度提供了必要条件。

超厚型金属防腐涂层的制备工艺，包括以下步骤：a、在金属基材2表面制备651μm粗糙度的锚纹；b、对金属基材2锚纹进行施压，形成金属基材锚勾层1；c、制备厚度为1110μm的防腐金属层3。步骤b中，金属基材2锚纹进行施压采用滚压的方式。步骤c中，防腐金属层3的制备采用热浸镀方法涂装或热喷涂涂装。热浸镀方法涂装也叫热镀锌，最常用的方法，热喷涂最常用的就是电弧热喷涂。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于：金属基材2表面的粗糙度为731μm。在金属基材2表面制备921μm的粗糙度，通过对金属基材2锚纹进行施压，形成金属基材锚勾层1，使金属基材2的原表面面积，与制备粗糙度和锚勾层后的展开面积之比达到1：（1.6—4）。防腐金属层3的厚度达到1310μm。

实施例4

本实施例与实施例1的区别在于：金属基材2表面的粗糙度为980μm。在金属基材2表面制备1248μm的粗糙度，通过对金属基材2锚纹进行施压，形成金属基材锚勾层1，使金属基材2的原表面面积，与制备粗糙度和锚勾层后的展开面积之比达到1：（1.6—4）。防腐金属层3的厚度达到1550μm。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (10)

1.超厚型金属防腐涂层，包括金属基材（2）、金属基材锚勾层（1）、防腐金属层（3），其特征在于：所述的金属基材（2）表面的粗糙度为150μm—1400μm，金属基材（2）的表面设有金属基材锚勾层（1），金属基材锚勾层（1）包括平头锚勾（11），金属基材（2）通过金属基材锚勾层（1）与防腐金属层（3）嵌入式锚固连接。

2.根据权利要求1所述的超厚型金属防腐涂层，其特征在于：所述的平头锚勾（11）为蘑菇状锚纹（12）和勾状锚纹（13），蘑菇状锚纹（12）的截面为“T”字型，勾状锚纹（13）的截面为“7”字型。

3.根据权利要求1所述的超厚型金属防腐涂层，其特征在于：所述的金属基材（2）的原表面面积，与制备粗糙度和锚勾层后的展开面积之比为1：（1.6—4）。

4.根据权利要求1所述的超厚型金属防腐涂层，其特征在于：所述的金属基材锚勾层（1）与防腐金属层（3）之间设有熔融过渡层，金属基材（2）通过金属基材锚勾层（1）与熔融过渡层嵌入式锚固连接。

5.根据权利要求1所述的超厚型金属防腐涂层，其特征在于：所述的防腐金属层（3）的材料为锌、铝、镍、铬、铜、钛、镁、钼、金、银、锡、铅、镉、钯、铑中的一种或一种以上的复合材料，防腐金属层（3）的厚度为350μm-2000μm。

6.根据权利要求1所述的超厚型金属防腐涂层，其特征在于：所述的金属基材（2）的材料为钢材、铸铁、铜、铝的一种或一种以上的复合材料。

7.超厚型金属防腐涂层的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：a、在金属基材（2）表面制备150μm-1400μm粗糙度的锚纹；b、对金属基材（2）锚纹进行施压，形成金属基材锚勾层（1）；c、制备防腐金属层（3）。

8.根据权利要求7所述的超厚型金属防腐涂层的制备工艺，其特征在于：所述的步骤c中，防腐金属层（3）的制备采用防腐金属棒，带压旋转涂装。

9.根据权利要求7所述的超厚型金属防腐涂层的制备工艺，其特征在于：所述的步骤c中，防腐金属层（3）的制备采用热浸镀方法涂装或热喷涂涂装。

10.根据权利要求7所述的超厚型金属防腐涂层的制备工艺，其特征在于：所述的步骤c中，金属基材（2）与防腐金属层（3）之间设有熔融过渡层，熔融过渡层采用热熔结合的方法制备。

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