CN104341805A - 一种金属粉末复合涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属粉末复合涂料及其制备方法，称取去离子水、聚醚聚酯改性有机硅氧烷、三氧化二钒、石墨、硅酸钠、钛白粉、三氧化二锑、流平剂、三氧化二铁、高岭土、二氧化锰、焦磷酸钠、四氟硼酸四乙胺和光敏剂，喷雾造粒，混合均匀后即可；产品表面电阻率3-6×106Ω，光学密度为0.15-0.25；在温度-200~+250℃内表面电阻值不变，在湿度98-100%条件下，表面电阻值不变；200-250℃下热处理200h，电阻值下降1-5%；铅硬度5-10H，冲击强度50-70MPa。
Description
技术领域
本发明涉及金属涂料，尤其涉及一种金属粉末复合涂料及其制备方法。
背景技术
粉末冶金材料MMC即metal matrix composites具有高比强度、高比模量、耐磨、耐热、导电、导热、不吸潮、抗辐射、低热膨胀系数等优良性能，并作为先进复合材料将逐步取代部分传统的金属材料而应用于航天航空、汽车工业、电子工业等领域以满足特殊场合对材料的比强度、比刚度、比模量、高温性能、低热膨胀系数等性能的要求。金属基复合材料是以金属合金为基体以高强度第二相为增强体而制得的复合材料它与高分子基复合材料、碳/碳复合材料、陶瓷基复合材料和纳米复合材料一起构成现代复合材料体系。其品种较多可按增强体和基体进行分类按照增强体形状可将复合材料分为颗粒增强复合材料层状复合材料和纤维增强复合材料。从强化的机理上分纤维增强复合材料更准确地可划分为连续纤维增强复合材料和不连续纤维增强复合材料。按基体进行分类有铝基复合材料镍基复合材料钛基复合材料及铜基复合材料等。目前在金属基复合材料中应用最广泛的一种复合材料是铝基复合材料。现代科学技术对现代新型材料的强韧性导电、导热性、耐高温性耐磨性等性能都提出了越来越高的要求。与传统的金属材料相比金属基复合材料具有较高的比强度与比刚度而与高分子基复合材料相比它又具有优良的导电性而耐热性与陶瓷材料相比它又具有较高的韧性和较高的抗冲击性能。这些优良的性能决定了它从诞生之日起就成了新材料家庭中的重要一员。它已经在一些领域里得到应用并且其应用领域正在逐步扩大。利用现代粉末冶金技术制取复合材料具有很大的优势，因此，形形色色的现代复合材料，特别是颗粒强化复合材料，常常伴随着现代粉末冶金技术同步发展，互为补充，互相促进。金属粉末涂料是指含有金属颜料（如：铜金粉、银铝粉等）的各种粉末涂料。由于金属粉末涂料能够展示一种明亮、豪华的装饰效果，非常适合家具、饰品和汽车等户内、外物体的喷涂。在制造工艺上，目前国内市场主要采用干混法（Dry-Blending），国际上也使用粘结固定法。
目前应用的复合材料主要有金属基、无机非金属基和高分子基三大类。但是由于金属基复合材料价格昂贵主要用于航空航天和军事领域，一般工业领域不多见。而由于铝基复合材料的优良的综合性能使得铝基复合材料在金属基复合材料中应用最为广泛。粉末冶金材料的性能不仅与基体金属有关也与增强的第二相的性能和数量有关。同时还与基体和增强相的界面结构有关，即与基体和增强相的界面结合力有关。因此，对金属基复合材料的研究主要集中在以下几个方面：(1)同金属基体与不同种类、形态的增强材料的复合效果、复合材料的性能。摩擦喷枪一般不适合金属粉末涂料的喷涂。在大多数情况下，建议采用静电喷枪进行涂装。由于本类型产品中含有金属颜料，在使用静电枪施工时应保证系统的良好接地，同时设定较低的静电电压和出粉量，防止喷涂时产生打火现象。 形成涂膜的效果与喷枪的设定、质量或品牌有很大的关系。长时间喷涂后可能会有大量的金属粉积聚在喷枪放电针处，需要施工者定时清理放电针。在大多数情况下，由于误差很大，我们不建议使用光泽仪测量金属外观涂膜的光泽，而仅采用目视对比法来判断是否与标准样板一致。
扩大金属基复合材料的应用领域和范围。 金属基复合材料研究、开发的基础是金属材料。轻金属铝、镁、钛及其合金由于其比强度、比模量的优势。作为结构材料在航空航天工业中得到广泛的应用，常作为金属基复合材料的首选金属基体。从国内外目前的研究和应用状况来看，其中铝及其合金应用最为广泛。纤维增强铝基复合材料具有比强度和比模量高、尺寸稳定性好等一系列优异性能，但价格昂贵，目前主要用于航天领域作为航天飞机、人造卫星、空间站等的结构材料。 硼纤维增强铝基复合材料是实际应用最早的金属基复合材料，美国和前苏联的航天飞机中机身框架及支柱和起落拉杆等都用该材料制成。硼-铝复合材料还用做多层半导体芯片的支座的散热冷却板材料，硼-铝复合材料的导热好，热膨胀系数与半导体芯片非常接近，能大大减少接头处的疲劳。硼-铝复合材料的应用前景宽广，可用作中子屏蔽材料，还可用来制造废核燃料的运输容器和储存容器、可移动防护罩、控制杆、喷气发动机风扇叶片、飞机机翼蒙皮、结构支承件、飞机垂直尾翼、导弹构件、飞机起落部件、自行车架、高尔夫球杆等。 碳纤维增强铝基复合材料具有比强度高和比刚度高，导电、导热性好，密度低和尺寸稳定等特点。用这种材料制成的卫星抛物面天线骨架，热膨胀系效低，导热性好，可在较大温度范围内保持尺寸稳定。碳纤维增强铝基复合材料用在飞机上，如它使用在F-15战斗机上，使其质量减轻20%-30%。碳化硅-铝复合材料主要用做飞机、导弹、发动机的高性能结构件，如飞机的Z形加强板、喷气战斗机垂直尾翼平衡器和尾翼梁、导弹弹体及垂直尾翼和汽车空调器箱。氧化铝纤维增强铝基复合材料最成功的应用是用来制造柴油发动机的活塞。 非连续增强铝基复合材料有碳化硅晶须和颗粒、氧化铝短纤维以及硅酸铝纤维增强铝基复合材料。碳化硅晶须增强铝基复合材料用于制造导弹平衡翼和制导元件，航天器的结构部件和发动机部件，战术坦克反射镜部件，轻型坦克履带，汽车零件，如活塞、连杆、汽缸、活塞销等，飞机的机身地板和新型战斗机尾翼平衡器。 碳化硅增强铝基复合材料可用来制造卫星及航天用结构材料，如卫星支架、结构连接件、管材、各种型材、导弹翼、遥控飞机翼、飞机零部件等，它还可用做汽车零部件，如驱动轴、刹车盘、发动机缸套、衬套和活塞等。氧化铝短纤维和硅酸铝纤维增强铝复合材料目前主要用于制造汽车发动机零件，如活塞镶圈、传动齿轮。铝基复合材料性能优异，可以用于多种部门，只要价格能够接受，将有广阔的应用前景。随着社会城市化、科技化、人性化的发展，设计一种表面电阻率高、耐热性好和冲击强度高的金属粉末复合涂料及其制备方法，以满足市场需求，是非常必要的。
发明内容
解决的技术问题：
本申请针对现有水溶性涂料硬度低、冲击强度低、表面电阻率低和不耐温热的技术问题，提供一种金属粉末复合涂料及其制备方法。
技术方案：
一种金属粉末复合涂料，原料按重量份数配比如下：去离子水100份，聚醚聚酯改性有机硅氧烷5-25份，三氧化二钒30-50份，石墨20-40份，硅酸钠10-30份，钛白粉15-35份，三氧化二锑1-10份，流平剂20-40份，三氧化二铁0.5-2.5份，高岭土1-20份，二氧化锰0.5-4.5份，焦磷酸钠1-5份，四氟硼酸四乙胺2-8份，光敏剂5-15份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述金属粉末复合涂料的原料按重量份数配比如下：去离子水100份，聚醚聚酯改性有机硅氧烷10-20份，三氧化二钒35-45份，石墨25-35份，硅酸钠15-25份，钛白粉20-30份，三氧化二锑2-8份，流平剂25-35份，三氧化二铁1-2份，高岭土5-15份，二氧化锰1.5-3.5份，焦磷酸钠2-4份，四氟硼酸四乙胺3-7份，光敏剂8-12份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述金属粉末复合涂料的原料按重量份数配比如下：去离子水100份，聚醚聚酯改性有机硅氧烷15份，三氧化二钒40份，石墨30份，硅酸钠20份，钛白粉25份，三氧化二锑5份，流平剂30份，三氧化二铁1.5份，高岭土10份，二氧化锰2.5份，焦磷酸钠3份，四氟硼酸四乙胺5份，光敏剂10份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述流平剂采用聚二甲基硅氧烷或三聚氰胺甲醛树脂。
作为本发明的一种优选技术方案：所述光敏剂采用安息香乙醚或安息香双甲醚。
作为本发明的一种优选技术方案：所述金属粉末复合涂料的制备方法步骤为：
第一步：将石墨用去离子水漂洗至中性，脱水烘干，再至于电化炉中隔绝空气加热至1200-1600℃，保持4-12h，制成石墨粉；
第二步：加入三氧化二钒、钛白粉、三氧化二锑、三氧化二铁和二氧化锰和水，在20-40℃下搅拌10-30min；
第三步：边搅拌边加入二氧化硅，在330-370℃下喷雾造粒，再加入剩余原料，100-120℃下搅拌30-60min；
第四步：用刷子均匀刷至0.05-1mm厚，在涂层两端接上电极通电即可。
作为本发明的一种优选技术方案：所述第二步中的搅拌速度为200-300转/分钟。
作为本发明的一种优选技术方案：所述第三步中的搅拌速度为200-400转/分钟。
有益效果：
本发明所述一种金属粉末复合涂料及其制备方法采用以上技术方案和现有技术相比，具有以下技术效果：1、产品表面电阻率3-6×106Ω，光学密度为0.15-0.25；2、在温度-200~+250℃内表面电阻值不变，在湿度98-100%条件下，表面电阻值不变；3、200-250℃下热处理200h，电阻值下降1-5%；4、铅硬度5-10H，冲击强度50-70MPa，可以广泛生产并不断代替现有材料。
具体实施方式
实施例1:
按重量份数配比称取去离子水100份，聚醚聚酯改性有机硅氧烷5份，三氧化二钒30份，石墨20份，硅酸钠10份，钛白粉15份，三氧化二锑1份，三聚氰胺甲醛树脂20份，三氧化二铁0.5份，高岭土1份，二氧化锰0.5份，焦磷酸钠1份，四氟硼酸四乙胺2份，安息香双甲醚5份。
将石墨用去离子水漂洗至中性，脱水烘干，再至于电化炉中隔绝空气加热至1200℃，保持4h，制成石墨粉，加入三氧化二钒、钛白粉、三氧化二锑、三氧化二铁和二氧化锰和水，在20℃下搅拌10min，搅拌速度为200转/分钟。
边搅拌边加入二氧化硅，在330℃下喷雾造粒，再加入剩余原料，100℃下搅拌30min，搅拌速度为200转/分钟，用刷子均匀刷至0.05mm厚，在涂层两端接上电极通电即可。
产品表面电阻率3×106Ω，光学密度为0.15；在温度-200~+250℃内表面电阻值不变，在湿度98%条件下，表面电阻值不变；200℃下热处理200h，电阻值下降5%；铅硬度5H，冲击强度50MPa。
实施例2:
按重量份数配比称取去离子水100份，聚醚聚酯改性有机硅氧烷25份，三氧化二钒50份，石墨40份，硅酸钠30份，钛白粉35份，三氧化二锑10份，三聚氰胺甲醛树脂40份，三氧化二铁2.5份，高岭土20份，二氧化锰4.5份，焦磷酸钠5份，四氟硼酸四乙胺8份，安息香双甲醚15份。
将石墨用去离子水漂洗至中性，脱水烘干，再至于电化炉中隔绝空气加热至1600℃，保持12h，制成石墨粉，加入三氧化二钒、钛白粉、三氧化二锑、三氧化二铁和二氧化锰和水，在40℃下搅拌30min，搅拌速度为300转/分钟。
边搅拌边加入二氧化硅，在370℃下喷雾造粒，再加入剩余原料， 120℃下搅拌60min，搅拌速度为400转/分钟，用刷子均匀刷至1mm厚，在涂层两端接上电极通电即可。
产品表面电阻率4×106Ω，光学密度为0.18；在温度-200~+250℃内表面电阻值不变，在湿度98%条件下，表面电阻值不变；220℃下热处理200h，电阻值下降4%；铅硬度6H，冲击强度55MPa。
实施例3:
按重量份数配比称取去离子水100份，聚醚聚酯改性有机硅氧烷10份，三氧化二钒35份，石墨25份，硅酸钠15份，钛白粉20份，三氧化二锑2份，聚二甲基硅氧烷25份，三氧化二铁1份，高岭土5份，二氧化锰1.5份，焦磷酸钠2份，四氟硼酸四乙胺3份，安息香乙醚8份。
将将石墨用去离子水漂洗至中性，脱水烘干，再至于电化炉中隔绝空气加热至1300℃，保持6h，制成石墨粉，加入三氧化二钒、钛白粉、三氧化二锑、三氧化二铁和二氧化锰和水，在25℃下搅拌15min，搅拌速度为220转/分钟。
边搅拌边加入二氧化硅，在340℃下喷雾造粒，再加入剩余原料，105℃下搅拌35min，搅拌速度为250转/分钟，用刷子均匀刷至0.08mm厚，在涂层两端接上电极通电即可。
产品表面电阻率4×106Ω，光学密度为0.2；在温度-200~+250℃内表面电阻值不变，在湿度99%条件下，表面电阻值不变；230℃下热处理200h，电阻值下降3%；铅硬度8H，冲击强度60MPa。
实施例4:
按重量份数配比称取去离子水100份，聚醚聚酯改性有机硅氧烷20份，三氧化二钒45份，石墨35份，硅酸钠25份，钛白粉30份，三氧化二锑8份，聚二甲基硅氧烷35份，三氧化二铁2份，高岭土15份，二氧化锰3.5份，焦磷酸钠4份，四氟硼酸四乙胺7份，安息香乙醚12份。
将石墨用去离子水漂洗至中性，脱水烘干，再至于电化炉中隔绝空气加热至1500℃，保持10h，制成石墨粉，加入三氧化二钒、钛白粉、三氧化二锑、三氧化二铁和二氧化锰和水，在35℃下搅拌25min，搅拌速度为280转/分钟。
边搅拌边加入二氧化硅，在360℃下喷雾造粒，再加入剩余原料，115℃下搅拌50min，搅拌速度为350转/分钟，用刷子均匀刷至0.8mm厚，在涂层两端接上电极通电即可。
产品表面电阻率5×106Ω，光学密度为0.22；在温度-200~+250℃内表面电阻值不变，在湿度99%条件下，表面电阻值不变；240℃下热处理200h，电阻值下降2%；铅硬度8H，冲击强度65MPa。
实施例5:
按重量份数配比称取去离子水100份，聚醚聚酯改性有机硅氧烷15份，三氧化二钒40份，石墨30份，硅酸钠20份，钛白粉25份，三氧化二锑5份，聚二甲基硅氧烷30份，三氧化二铁1.5份，高岭土10份，二氧化锰2.5份，焦磷酸钠3份，四氟硼酸四乙胺5份，安息香乙醚10份。
将石墨用去离子水漂洗至中性，脱水烘干，再至于电化炉中隔绝空气加热至1400℃，保持8h，制成石墨粉，加入三氧化二钒、钛白粉、三氧化二锑、三氧化二铁和二氧化锰和水，在30℃下搅拌20min，搅拌速度为250转/分钟。
边搅拌边加入二氧化硅，在350℃下喷雾造粒，再加入剩余原料，110℃下搅拌45min，搅拌速度为300转/分钟，用刷子均匀刷至0.5mm厚，在涂层两端接上电极通电即可。
产品表面电阻率6×106Ω，光学密度为0.25；在温度-200~+250℃内表面电阻值不变，在湿度100%条件下，表面电阻值不变； 250℃下热处理200h，电阻值下降1%；铅硬度10H，冲击强度70MPa。
以上实施例中的所有组分均可以商业购买。
上述实施例只是用于对本发明的内容进行阐述，而不是限制，因此在和本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应该认为是包括在权利要求书的范围内。
Claims (8)
1.一种金属粉末复合涂料，其特征在于，所述金属粉末复合涂料的原料按重量份数配比如下：去离子水100份，聚醚聚酯改性有机硅氧烷5-25份，三氧化二钒30-50份，石墨20-40份，硅酸钠10-30份，钛白粉15-35份，三氧化二锑1-10份，流平剂20-40份，三氧化二铁0.5-2.5份，高岭土1-20份，二氧化锰0.5-4.5份，焦磷酸钠1-5份，四氟硼酸四乙胺2-8份，光敏剂5-15份。
2.根据权利要求1所述的一种金属粉末复合涂料，其特征在于，所述金属粉末复合涂料的原料按重量份数配比如下：去离子水100份，聚醚聚酯改性有机硅氧烷10-20份，三氧化二钒35-45份，石墨25-35份，硅酸钠15-25份，钛白粉20-30份，三氧化二锑2-8份，流平剂25-35份，三氧化二铁1-2份，高岭土5-15份，二氧化锰1.5-3.5份，焦磷酸钠2-4份，四氟硼酸四乙胺3-7份，光敏剂8-12份。
3.根据权利要求1所述的一种金属粉末复合涂料，其特征在于，所述金属粉末复合涂料的原料按重量份数配比如下：去离子水100份，聚醚聚酯改性有机硅氧烷15份，三氧化二钒40份，石墨30份，硅酸钠20份，钛白粉25份，三氧化二锑5份，流平剂30份，三氧化二铁1.5份，高岭土10份，二氧化锰2.5份，焦磷酸钠3份，四氟硼酸四乙胺5份，光敏剂10份。
4.根据权利要求1所述的一种金属粉末复合涂料，其特征在于：所述流平剂采用聚二甲基硅氧烷或三聚氰胺甲醛树脂。
5.根据权利要求1所述的一种金属粉末复合涂料，其特征在于：所述光敏剂采用安息香乙醚或安息香双甲醚。
6.一种权利要求1所述金属粉末复合涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：将石墨用去离子水漂洗至中性，脱水烘干，再至于电化炉中隔绝空气加热至1200-1600℃，保持4-12h，制成石墨粉；
第二步：加入三氧化二钒、钛白粉、三氧化二锑、三氧化二铁和二氧化锰和水，在20-40℃下搅拌10-30min；
第三步：边搅拌边加入二氧化硅，在330-370℃下喷雾造粒，再加入剩余原料，100-120℃下搅拌30-60min；
第四步：用刷子均匀刷至0.05-1mm厚，在涂层两端接上电极通电即可。
7.根据权利要求6所述的一种金属粉末复合涂料的制备方法，其特征在于：所述第二步中的搅拌速度为200-300转/分钟。
8.根据权利要求6所述的一种金属粉末复合涂料的制备方法，其特征在于：所述第三步中的搅拌速度为200-400转/分钟。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150211 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |