CN106010137A - 一种耐腐蚀金属连杆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种耐腐蚀金属连杆及其制备方法，将甲酚甲醛环氧树脂与对氨基苯甲酸反应，反应产物与二甲基乙醇胺中和成盐制备成阴离子表面活性剂；通过上述制备的阴离子表面活性剂采用相反转法对水性高分子量线性酚醛环氧树脂进行乳化，然后通过严格的工艺条件制造出新型的水性环保耐高温防腐漆；本发明通过合理的配伍和配比，涂覆金属元器件表层只需150℃烘烤40分钟，即可表现出请好耐高温腐蚀性、耐应力腐蚀特性，使用年限更长，对大气不会造成污染。

Description

一种耐腐蚀金属连杆及其制备方法

技术领域

本发明属于材料工程技术领域，具体地说，涉及一种耐腐蚀金属连杆及其制备方法。

背景技术

目前机械作业设备对于耐腐蚀性能的要求越来越高，尤其对于海水下探测器而言，常用机械臂连接机械手进行水下矿石采集，而机械臂的基本组成部件为连杆，常需要承受载荷。目前金属连杆使用时，往往在探测器上浮后，暴露在空气中，表面残留的海水与空气形成界面，加速连杆的腐蚀。

目前常用的防腐材料通常采用达克罗涂料和溶剂型油漆。达克罗是一种高防腐锌铝复合涂层，其价格高昂，且在使用时需要350℃的高温烘烤30分钟，材料成本高、使用不方便，对使用者造成较大的压力。另一方面，溶剂型油漆对大气环境的污染很大，不符合环保要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，提供一种耐腐蚀金属连杆及其制备方法。

其具体的技术方案如下：

一种耐腐蚀金属连杆，其包括杆本体，杆本体外层涂覆有防腐层，杆本体两端开设有铰孔，所述杆本体包括以下组分：Si：0.30-0.34%，Mg：0.64-0.66%，Cu：0.02%，Fe：0.23-0.25%，Sr：0.02-0.03%，La：0.14%，Nd：0.18%，Ti：0.02-0.05%，其余为Al；所述防腐层是由以下各组分的原料组成：

水性环氧乳液41～50份、分散剂0.7～0.9份、消泡剂0.5～0.7份、流平剂0.5～0.7份、镁粉10～25份、超细磷酸锌粉20～40份、过氧化氢二异丙苯3～7份、去离子水3～7份；所述水性环氧乳液由以下各组的原料组成：ECN9699甲酚甲醛环氧树脂400～450份、阴离子环氧基表面活性剂18～25份、去离子水300～360份。

进一步，所述防腐层是由以下各组分的原料组成：

水性环氧乳液45份、分散剂0.8份、消泡剂0.6份、流平剂0.6份、镁粉20份、锌粉35份、高甲醚化三聚氰胺树脂5.5份、去离子水5.5份；所述水性环氧乳液由以下各组的原料组成：ECN9699甲酚甲醛环氧树脂420份、阴离子环氧基表面活性剂20份、去离子水357份。

进一步，所述阴离子环氧基表面活性剂由以下各组分的原料组成：

GT6097环氧树脂400份、丙二醇甲醚45份、对氨基苯磺酸46.5份、DMEA25.5份、去离子水63份。

一种权利要求１所述的耐腐蚀金属连杆的制备方法，其包括以下的步骤：

步骤一：制备阴离子环氧基表面活性剂；

步骤二：制备水性环氧乳液；

步骤三：将水性环氧乳液41～50份加入配料罐中，在低速搅拌下加入分散剂0.7～0.9份、消泡剂0.5～0.7份、流平剂0.5～0.7份，搅拌均匀；

步骤四：将镁粉10～25份、超细磷酸锌粉20～40份加入另一个配料罐中，中速搅拌打成膏状；

步骤五：将步骤五制得的膏体加入步骤四中的配料罐中，搅拌均匀，加入过氧化氢二异丙苯3～7份、去离子水3～7份，搅拌均匀；

步骤六：过滤，制得水性耐高温防腐漆。

步骤七：对连杆本体进行除锈、打磨、除油后，喷涂防腐底漆，50℃放置45min后，喷涂防腐漆，在150℃下烘烤40min。

进一步，步骤一中，按以下步骤进行：

将GT6097环氧树脂加入到反应釜中，加入丙二醇甲醚作为溶剂；

升温到88℃，搅拌待环氧树脂溶解后加入对氨基苯磺酸；

控制反应温度在88℃，反应3小时候后抽真空，将丙二醇甲醚抽掉；

降温到65℃加入DMEA和去离子水进行中和。

进一步，步骤二中，按以下步骤进行：

步骤A：将ECN9699甲酚甲醛环氧树脂420份、阴离子环氧基表面活性剂18～25份、加入乳化釜中，升温至80-85℃；

步骤B：开启搅拌，搅拌速度为2000rpm；

步骤C：然后缓慢滴加300～360份去离子水；

步骤D：降温出料。

进一步，步骤C中，按以下步骤进行：

首先滴加总份数的60%的去离子水，滴加过程保持温度不变；

滴加完毕，保持搅拌时间30分钟，体系发生相反转；

然后加入剩余的水的40%，继续搅拌1.5小时；

最后加入剩余的水。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明提供的金属连杆杆表面更加光滑，粗糙度可达1.8um，无明显凹陷，不易产生腐蚀，使用年限更长，硬度更高。

本发明将甲酚甲醛环氧树脂通过与对氨基苯甲酸反应，反应产物与二甲基乙醇胺中和成盐制备成阴离子表面活性剂；通过上述制备的阴离子表面活性剂采用相反转法对水性酚醛环氧树脂进行乳化，然后通过严格的工艺条件制造出新型的水性环保防腐漆。

本发明通过合理的配伍和配比，将新型防腐漆涂覆金属元器件表层，只需150℃烘烤40分钟，即可表现出请好耐高温腐蚀性、耐应力腐蚀特性，使用年限更长，可以使金属在海水-空气界面处仍能表现出良好的耐应力腐蚀特性。

附图说明

图 1是本发明一种耐腐蚀金属连杆的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的一种耐腐蚀金属连杆及其制备方法作进一步详细的说明。

为了对实施例中所用配方组份材料进行清楚说明，对出现的材料型号或名称缩写进行如下说明：

BYK191：含有颜料亲和基团的共聚物。德国毕克公司生产的一种分散剂；

BYK021：在聚乙二醇中的憎水固体和破泡聚硅氧烷的混合物；德国毕克公司生产的一种消泡剂；

BYK346：芳烷基改性聚甲基硅氧烷；德国毕克公司生产的一种流平剂；

GT6097：环氧树脂：亨斯迈公司生产的ARALDITE GT6097双酚A型固体环氧树脂；

DMEA：一种高效的胺中和剂，可作为pH值调整、稳定及辅助溶剂等效能。化学名称：N,N-二甲基乙醇胺、二甲基氨基乙醇、二甲基乙醇胺；

ECN9699：亨斯迈公司生产的甲酚甲醛环氧树脂，高官能度5.5，作为改性剂与标准环氧树脂配合，可配制高硬度、高耐温性和优异的抗化学性的涂料。

实施例1：

一种耐腐蚀金属连杆，其是由以下各组分的原料组成：

本实施例中一种耐腐蚀金属连杆的杆本体各组分重量百分比如下：Si：0.40%，Mg：0.64%，Cu：0.02%，Fe：0.23%，Sr：0.03%，La：0.14%，Nd：0.18%，Zn：0.03%，Ti：0.05%，其余为Al。

防腐漆组水性环氧乳液41～50份、分散剂0.7～0.9份、消泡剂0.5～0.7份、流平剂0.5～0.7份、镁粉10～25份、超细磷酸锌粉20～40份、过氧化氢二异丙苯3～7份、去离子水3～7份；所述水性环氧乳液由以下各组的原料组成：ECN9699甲酚甲醛环氧树脂400～450份、阴离子环氧基表面活性剂18～25份、去离子水300～360份。

其中，分散剂优选采用BYK191；消泡剂优选采用BYK021；流平剂优选采用BYK346。

实施例2：

一个优选方案中，一种耐腐蚀金属连杆由以下各组分的原料组成：

杆本体：Si：0.44%，Mg：0.66%，Cu：0.02%，Fe：0.25%，Sr：0.02%，La：0.14%，Nd：0.18%，Zn：0.05%，Ti：0.02%，其余为Al。

防腐漆：水性环氧乳液45份、分散剂0.8份、消泡剂0.6份、流平剂0.6份、镁粉20份、锌粉35份、高甲醚化三聚氰胺树脂5.5份、去离子水5.5份；所述水性环氧乳液由以下各组的原料组成：ECN9699甲酚甲醛环氧树脂420份、阴离子环氧基表面活性剂20份、去离子水357份。

实施例３：

一个优选方案中，所述阴离子环氧基表面活性剂由以下各组分的原料组成：

GT6097环氧树脂400份、丙二醇甲醚45份、对氨基苯磺酸46.5份、DMEA25.5份、去离子水63份。

实施例４：

阴离子环氧基表面活性剂的制备工艺

将实施例３配方中的GT6097环氧树脂加入到反应釜中，加入配方量的丙二醇甲醚作为溶剂，升温到92℃，搅拌待环氧树脂溶解后加入配方量的对氨基苯甲酸，控制反应温度在92℃左右，反应3小时候后抽真空，将丙二醇甲醚抽掉，降温到60℃加入DMEA和水进行中和。

实施例５：

水性环氧树脂的乳化工艺

将ECN9699甲酚甲醛环氧树脂和阴离子环氧基表面活性剂和非离子表面活性剂加入乳化釜中，升温至80-85℃，开启搅拌，搅拌速度为2000rpm，然后缓慢滴加50%的去离子水，滴加过程保持温度不变，滴加完毕，保持搅拌时间30分钟，体系发生相反转。加入剩余的水的50%，继续搅拌1小时。最后加入剩余的水。降温出料。

实施例６：

水性环氧耐高温漆的制备

制备工艺：

1、将水性酚醛环氧树脂按配方比例加入配料罐中，在低速搅拌下加入BYK191、BYK021、BYK346，搅拌均匀。

2、将镁粉、超细磷酸锌粉加入另一个配料罐中，搅拌均匀，缓慢的加入铝粉和锌粉，中速搅拌打成膏状。

3、将上述膏体加入1中的配料罐中，搅拌均匀，加入高甲醚化三聚氰胺树脂和去离子水，搅拌均匀。

4、过滤。

实施例７：

本实施例中杆本体各组分重量百分比如下：Si：0.42%，Mg：0.65%，Cu：0.02%，Fe：0.24%，Sr：0.03%，La：0.14%，Nd：0.18%，Zn：0.05%，Ti：0.04%，其余为Al。

利用上述组分制备金属型材成品，具体制备方法为：将各组分混合均匀后，在铝棒炉内均质化处理，提升整体性能的均匀性，使材料兼具适当的硬度和韧性，然后经空气冷却，在450-500℃进行铸锭加热，然后送入挤压机挤压，挤压筒的温度在400℃±10℃，挤压速度3-6m/min，挤压后进行水雾淬火，后经断切、冷床冷却、拉伸、矫直后进行人工时效，保温温度为250℃±10℃，时间180min，得到金属成品。经测试，金属成品的硬度（HW）为10。表面粗糙度为1.8um，型材厚度可达3mm。采用上述实施例提供的金属，铸造、加工成金属杆，金属杆包括长条状的杆本体1，杆本体1涂覆有防腐漆3，杆本体1两端表面冲开设铰孔2。

涂覆过程如下：

对连杆本体进行除锈、打磨、除油后，喷涂防腐底漆，50℃放置45min后，喷涂防腐漆，在150℃下烘烤40min。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰。这些改进和修饰也应当落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种耐腐蚀金属连杆，其特征在于：

其包括杆本体，杆本体外层涂覆有防腐层，杆本体两端开设有铰孔，所述杆本体包括以下组分：Si：0.30-0.34%，Mg：0.64-0.66%，Cu：0.02%，Fe：0.23-0.25%，Sr：0.02-0.03%，La：0.14%，Nd：0.18%，Ti：0.02-0.05%，其余为Al；所述防腐层是由以下各组分的原料组成：

水性环氧乳液41～50份、分散剂0.7～0.9份、消泡剂0.5～0.7份、流平剂0.5～0.7份、镁粉10～25份、超细磷酸锌粉20～40份、过氧化氢二异丙苯3～7份、去离子水3～7份；所述水性环氧乳液由以下各组的原料组成：ECN9699甲酚甲醛环氧树脂400～450份、阴离子环氧基表面活性剂18～25份、去离子水300～360份。

2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀金属连杆，其特征在于：所述防腐层是由以下各组分的原料组成：

水性环氧乳液45份、分散剂0.8份、消泡剂0.6份、流平剂0.6份、镁粉20份、锌粉35份、高甲醚化三聚氰胺树脂5.5份、去离子水5.5份；所述水性环氧乳液由以下各组的原料组成：ECN9699甲酚甲醛环氧树脂420份、阴离子环氧基表面活性剂20份、去离子水357份。

3.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀金属连杆，其特征在于：所述阴离子环氧基表面活性剂由以下各组分的原料组成：

GT6097环氧树脂400份、丙二醇甲醚45份、对氨基苯磺酸46.5份、DMEA25.5份、去离子水63份。

4.一种权利要求１所述的耐腐蚀金属连杆的制备方法，其特征在于：其包括以下的步骤：

步骤一：制备阴离子环氧基表面活性剂；

步骤二：制备水性环氧乳液；

步骤三：将水性环氧乳液41～50份加入配料罐中，在低速搅拌下加入分散剂0.7～0.9份、消泡剂0.5～0.7份、流平剂0.5～0.7份，搅拌均匀；

步骤四：将镁粉10～25份、超细磷酸锌粉20～40份加入另一个配料罐中，中速搅拌打成膏状；

步骤五：将步骤五制得的膏体加入步骤四中的配料罐中，搅拌均匀，加入过氧化氢二异丙苯3～7份、去离子水3～7份，搅拌均匀；

步骤六：过滤，制得水性耐高温防腐漆；

步骤七：对连杆本体进行除锈、打磨、除油后，喷涂防腐底漆，50℃放置45min后，喷涂防腐漆，在150℃下烘烤40min。

5.根据权利要求4所述的一种耐腐蚀金属连杆的制备方法，其特征在于：步骤一中，按以下步骤进行：

将GT6097环氧树脂加入到反应釜中，加入丙二醇甲醚作为溶剂；

升温到88℃，搅拌待环氧树脂溶解后加入对氨基苯磺酸；

控制反应温度在88℃，反应3小时候后抽真空，将丙二醇甲醚抽掉；

降温到65℃加入DMEA和去离子水进行中和。

6. 根据权利要求5所述的一种耐腐蚀金属连杆的制备方法，其特征在于：步骤二中，按以下步骤进行：

步骤A：将ECN9699甲酚甲醛环氧树脂420份、阴离子环氧基表面活性剂18～25份、加入乳化釜中，升温至80-85℃；

步骤B：开启搅拌，搅拌速度为2000rpm；

步骤C：然后缓慢滴加300～360份去离子水；

步骤D：降温出料。

7.根据权利要求6所述的一种耐腐蚀金属连杆的制备方法，其特征在于：步骤C中，按以下步骤进行：

首先滴加总份数的60%的去离子水，滴加过程保持温度不变；

滴加完毕，保持搅拌时间30分钟，体系发生相反转；

然后加入剩余的水的40%，继续搅拌1.5小时；

最后加入剩余的水。