CN106883738A - 一种具有防腐蚀性能的球墨铸铁管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有防腐蚀性能的球墨铸铁管及其制备方法，球墨铸铁管包括内涂层、基体管体和外涂层；内涂层为PET涂层；外涂层为：铝硅合金涂层和PET涂层；其中，PET涂层的原料为：PET颗粒、二氧化硅、硅烷偶联剂。制备方法为：先将基体管体预处理，得到表面清洁的基体管体；然后将硅烷偶联剂、二氧化硅和PET颗粒混合后干燥，得到PET涂料；最后将内外涂层涂覆到基体管体后，冷却固化得到具有防腐蚀性能的球墨铸铁管。本发明制备的具有防腐蚀性能的球墨铸铁管，抗腐蚀性能强，使用寿命长，内外涂层粘结效果好、不易脱落，并且对输送介质无污染。

Description

一种具有防腐蚀性能的球墨铸铁管及其制备方法
技术领域
本发明涉及刚性管领域，具体涉及一种具有防腐蚀性能的球墨铸铁管及其制备方法。
背景技术
目前，常用的供水管材为铸铁管。考虑到耐腐蚀性能、强度、韧性及安装施工等因素多采用球墨铸铁管。球墨铸铁管易被水、氧气、水中的氯离子及水中的有机菌腐蚀，从而影响其使用寿命，同时腐蚀后的产物易脱落影响了水的质量。所以需要给球墨铸铁管涂覆涂层，来提高它的抗腐蚀性能进而延长寿命。目前常用的涂层有水泥砂浆涂层、环氧树脂涂层、锌涂层及聚乙烯涂层。其中，当水中二氧化碳含量超出平衡量时，水泥砂浆涂层中的砂粒会流失在水中，影响水质；环氧树脂涂衬的管道耐腐蚀性能增强，但是环氧树脂涂层很难均匀的覆盖管道基体，空穴处腐蚀速率反而更大，形成局部腐蚀，对管道危害更大；锌涂层在短时间内可能有大量的锌溶出，使水中的锌含量超出饮用水标准；聚乙烯涂层因其容易吸附有机菌，导致管体生物腐蚀加重。
中国专利CN201510483402.6公开了一种涂层原料组合物、球墨铸铁管及其制备方法，涂层原料包括矿渣硅酸盐水泥，份砂，水，以及稳定剂；其球墨铸铁管包括球墨铸铁管预成型体和设置于球墨铸铁管预成型体的外壁的外涂层。该专利外涂层使用的无机材料粘结效果差，容易脱落，并且没有内涂层，存在球墨铸铁管内部易受到腐蚀的问题。
因此，针对上述问题，需要提供一种抗腐蚀性能强，使用寿命长，内外涂层粘结效果好、不易脱落，并且对输送介质无污染的球墨铸铁管。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种具有防腐蚀性能的球墨铸铁管及其制备方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种具有防腐蚀性能的球墨铸铁管，包括内涂层、基体管体和外涂层，内涂层为PET涂层，涂覆在基体管体的内壁；外涂层为：铝硅合金涂层和PET涂层，铝硅合金涂层直接涂覆在基体管体的外表面，PET涂层涂覆在铝硅合金涂层的表面；其中，PET涂层的原料及其质量百分数为：PET颗粒70％～80％、二氧化硅10％～20％、硅烷偶联剂5％～15％；
其中，PET涂层耐油、耐脂肪，提高了球墨铸铁管的耐生物腐蚀性能；PET涂层耐酸碱及大多数的溶剂，提高了球墨铸铁管的耐化学腐蚀性能；同时PET涂层的透水率低、高低温条件下机械性能稳定、无毒无味、安全性能好；铝硅合金涂层涂覆在基体管体的外表面，提高了管体的耐磨性和抗腐蚀性能；二氧化硅提高了PET涂层的机械强度，硅烷偶联剂提高了二氧化硅和PET材料的相容性，同时提高了PET涂层的粘结性。
进一步地，内涂层的厚度为800μm～1500μm。
进一步地，铝硅合金涂层中硅的质量含量为3％～7％。
进一步地，铝硅合金涂层的厚度为50μm～80μm。
进一步地，外涂层中，PET涂层的厚度为1000μm～2000μm。
进一步地，二氧化硅的平均粒径为1.3μm～2μm。
本发明的另一目的在于提供一种具有防腐蚀性能的球墨铸铁管的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，预处理：先将基体管体的内外壁在净水中浸泡清洗，然后用汽油洗刷除油，最后用浓度为5％mol/L～15％mol/L的稀硫酸洗刷除锈，烘干后得到表面清洁度为Sa2.5级的基体管体；
步骤S2，PET涂料制备：将所述质量百分数的硅烷偶联剂、二氧化硅和PET颗粒放入混料机中混合后，在60℃～80℃温度下干燥4h～6h，得到PET涂料；
步骤S3，外涂层涂覆：在700℃～800℃温度条件下将铝硅合金熔化，喷涂在加热后的经步骤S1处理后的基体管体的外壁；将步骤S2得到的PET涂料采用火焰喷涂工艺，涂覆在铝硅合金涂层的外侧，完成外涂层涂覆；
步骤S4，内涂层涂覆：将步骤S2得到的PET涂料采用火焰喷涂工艺，在260℃～300℃温度条件下，涂覆在经步骤S3处理后的基体管体的内壁，完成内涂层涂覆；
步骤S5，冷却固化：待经步骤S4处理后的基体管体和内外涂层自然冷却至固化后，即得具有防腐蚀性能的球墨铸铁管。
进一步地，步骤S2中，PET涂料的平均粒径为20μm～26μm。
进一步地，步骤S3中，加热后的基体管体的温度为80℃～120℃。
进一步地，步骤S3中，火焰喷涂的温度为260℃～300℃。
本发明的优点是：
1.本发明制备的具有防腐蚀性能的球墨铸铁管具有抗腐蚀性能强，使用寿命长，内外涂层粘结效果好、不易脱落，并且对输送介质无污染的优点；其中，PET涂层耐油、耐脂肪，提高了球墨铸铁管的耐生物腐蚀性能；PET涂层耐酸碱及大多数的溶剂，提高了球墨铸铁管的耐化学腐蚀性能；同时PET涂层的透水率低、高低温条件下机械性能稳定、无毒无味、安全性能好；铝硅合金涂层涂覆在基体管体的外表面，提高了管体的耐磨性和抗腐蚀性能；二氧化硅提高了PET涂层的机械强度，硅烷偶联剂提高了二氧化硅和PET材料的相容性，同时提高了PET涂层的粘结性；
2.本发明中具有防腐蚀性能的球墨铸铁管的制备工艺简单、易于操作，实现了涂层均匀涂覆在基体管体表面和涂层与基体管体间强的粘结性。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
一种具有防腐蚀性能的球墨铸铁管，包括内涂层、基体管体和外涂层，内涂层为PET涂层，厚度为800μm，涂覆在基体管体的内壁；外涂层为：铝硅合金涂层和PET涂层，铝硅合金涂层直接涂覆在基体管体的外表面，厚度为50μm；PET涂层涂覆在铝硅合金涂层的表面，厚度为1000μm；其中，PET涂层的原料及其质量百分数为：PET颗粒70％、二氧化硅20％、硅烷偶联剂10％；其中，铝硅合金涂层中硅的质量含量为3％，二氧化硅的平均粒径为1.3μm。
实施例2
一种具有防腐蚀性能的球墨铸铁管，包括内涂层、基体管体和外涂层，内涂层为PET涂层，厚度为1500μm，涂覆在基体管体的内壁；外涂层为：铝硅合金涂层和PET涂层，铝硅合金涂层直接涂覆在基体管体的外表面，厚度为80μm；PET涂层涂覆在铝硅合金涂层的表面，厚度为2000μm；其中，PET涂层的原料及其质量百分数为：PET颗粒80％、二氧化硅15％、硅烷偶联剂5％；其中，铝硅合金涂层中硅的质量含量为7％，二氧化硅的平均粒径为2μm。
实施例3
一种具有防腐蚀性能的球墨铸铁管，包括内涂层、基体管体和外涂层，内涂层为PET涂层，厚度为1200μm，涂覆在基体管体的内壁；外涂层为：铝硅合金涂层和PET涂层，铝硅合金涂层直接涂覆在基体管体的外表面，厚度为65μm；PET涂层涂覆在铝硅合金涂层的表面，厚度为1500μm；其中，PET涂层的原料及其质量百分数为：PET颗粒75％、二氧化硅10％、硅烷偶联剂15％；其中，铝硅合金涂层中硅的质量含量为5％，二氧化硅的平均粒径为1.6μm。
实施例4
一种具有防腐蚀性能的球墨铸铁管的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，预处理：先将基体管体的内外壁在净水中浸泡清洗，然后用汽油洗刷除油，最后用浓度为5％mol/L的稀硫酸洗刷除锈，烘干后得到表面清洁度为Sa2.5级的基体管体；
步骤S2，PET涂料制备：将所述质量百分数的硅烷偶联剂、二氧化硅和PET颗粒放入混料机中混合后，在60℃温度下干燥6h，得到PET涂料；其中，PET涂料的平均粒径为20μm；
步骤S3，外涂层涂覆：在700℃温度条件下将铝硅合金熔化，喷涂在加热后的温度为80℃经步骤S1处理后的基体管体的外壁；将步骤S2得到的PET涂料采用火焰喷涂工艺，在260℃温度条件下，涂覆在铝硅合金涂层的外侧，完成外涂层涂覆；
步骤S4，内涂层涂覆：将步骤S2得到的PET涂料采用火焰喷涂工艺，在260℃温度条件下，涂覆在经步骤S3处理后的基体管体的内壁，完成内涂层涂覆；
步骤S5，冷却固化：待经步骤S4处理后的基体管体和内外涂层自然冷却至固化后，即得具有防腐蚀性能的球墨铸铁管。
实施例5
一种具有防腐蚀性能的球墨铸铁管的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，预处理：先将基体管体的内外壁在净水中浸泡清洗，然后用汽油洗刷除油，最后用浓度为15％mol/L的稀硫酸洗刷除锈，烘干后得到表面清洁度为Sa2.5级的基体管体；
步骤S2，PET涂料制备：将所述质量百分数的硅烷偶联剂、二氧化硅和PET颗粒放入混料机中混合后，在80℃温度下干燥4h，得到PET涂料；其中，PET涂料的平均粒径为26μm；
步骤S3，外涂层涂覆：在800℃温度条件下将铝硅合金熔化，喷涂在加热后的温度为120℃经步骤S1处理后的基体管体的外壁；将步骤S2得到的PET涂料采用火焰喷涂工艺，在300℃温度条件下，涂覆在铝硅合金涂层的外侧，完成外涂层涂覆；
步骤S4，内涂层涂覆：将步骤S2得到的PET涂料采用火焰喷涂工艺，在300℃温度条件下，涂覆在经步骤S3处理后的基体管体的内壁，完成内涂层涂覆；
步骤S5，冷却固化：待经步骤S4处理后的基体管体和内外涂层自然冷却至固化后，即得具有防腐蚀性能的球墨铸铁管。
实施例6
一种具有防腐蚀性能的球墨铸铁管的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，预处理：先将基体管体的内外壁在净水中浸泡清洗，然后用汽油洗刷除油，最后用浓度为10％mol/L的稀硫酸洗刷除锈，烘干后得到表面清洁度为Sa2.5级的基体管体；
步骤S2，PET涂料制备：将所述质量百分数的硅烷偶联剂、二氧化硅和PET颗粒放入混料机中混合后，在70℃温度下干燥5h，得到PET涂料；其中，PET涂料的平均粒径为23μm；
步骤S3，外涂层涂覆：在750℃温度条件下将铝硅合金熔化，喷涂在加热后的温度为100℃经步骤S1处理后的基体管体的外壁；将步骤S2得到的PET涂料采用火焰喷涂工艺，在280℃温度条件下，涂覆在铝硅合金涂层的外侧，完成外涂层涂覆；
步骤S4，内涂层涂覆：将步骤S2得到的PET涂料采用火焰喷涂工艺，在280℃温度条件下，涂覆在经步骤S3处理后的基体管体的内壁，完成内涂层涂覆；
步骤S5，冷却固化：待经步骤S4处理后的基体管体和内外涂层自然冷却至固化后，即得具有防腐蚀性能的球墨铸铁管。
实验例1
对实施例1～6制备得到的具有防腐蚀性能的球墨铸铁管进行性能测试，测试结果如表1所示。
反应条件：将实施例1～6制备得到的具有防腐蚀性能的球墨铸铁管分别放入1号～6号容器中，作为实验组；没有涂层的球墨铸铁管放入7号容器中，作为对照组；再将等体积的二氧化氯水溶液分别倒入1号～7号容器中，将其静置一个月；其中，二氧化氯水溶液的浓度为50ppm(mg/L)，水为自来水。
粘结性测试：捞出1号～7号容器中的实验组球墨铸铁管和对照球墨铸铁管，观察实验组球墨铸铁管的涂层是否脱落；再观察1号～7号容器中的溶液是否浑浊。
抗腐蚀性能测试：将等体积等浓度的盐酸溶液分别倒入1号～7号容器中，搅拌反应后，分别测试1号～7号容器中溶液的铁离子浓度，来确定二氧化氯水溶液是否和铸铁反应。
表1具有防腐蚀性能的球墨铸铁管性能测试结果
结果：对照组球墨铸铁管易被含有二氧化氯的水溶液腐蚀，本申请制备的具有防腐蚀性能的球墨铸铁管在含有二氧化氯的水溶液中浸泡一个月后，没有被腐蚀，涂层没有脱落。
结论：本发明制备的具有防腐蚀性能的球墨铸铁管，具有抗腐蚀性能强，使用寿命长，内外涂层粘结效果好、不易脱落，并且对输送介质无污染等优点。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有防腐蚀性能的球墨铸铁管，包括内涂层、基体管体和外涂层，其特征在于，所述内涂层为PET涂层，涂覆在基体管体的内壁；所述外涂层为：铝硅合金涂层和PET涂层，铝硅合金涂层直接涂覆在基体管体的外表面，PET涂层涂覆在铝硅合金涂层的表面；其中，所述PET涂层的原料及其质量百分数为：PET颗粒70％～80％、二氧化硅10％～20％、硅烷偶联剂5％～15％。
2.根据权利要求1所述的具有防腐蚀性能的球墨铸铁管，其特征在于，所述内涂层的厚度为800μm～1500μm。
3.根据权利要求1所述的具有防腐蚀性能的球墨铸铁管，其特征在于，所述铝硅合金涂层中硅的质量含量为3％～7％。
4.根据权利要求1所述的具有防腐蚀性能的球墨铸铁管，其特征在于，所述铝硅合金涂层的厚度为50μm～80μm。
5.根据权利要求1所述的具有防腐蚀性能的球墨铸铁管，其特征在于，所述外涂层中，所述PET涂层的厚度为1000μm～2000μm。
6.根据权利要求1所述的具有防腐蚀性能的球墨铸铁管，其特征在于，所述二氧化硅的平均粒径为1.3μm～2μm。
7.一种根据权利要求1～6中任一项所述的具有防腐蚀性能的球墨铸铁管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，预处理：先将基体管体的内外壁在净水中浸泡清洗，然后用汽油洗刷除油，最后用浓度为5％mol/L～15％mol/L的稀硫酸洗刷除锈，烘干后得到表面清洁度为Sa2.5级的基体管体；
步骤S2，PET涂料制备：将所述质量百分数的硅烷偶联剂、二氧化硅和PET颗粒放入混料机中混合后，在60℃～80℃温度下干燥4h～6h，得到PET涂料；
步骤S3，外涂层涂覆：在700℃～800℃温度条件下将铝硅合金熔化，喷涂在加热后的经步骤S1处理后的基体管体的外壁；将步骤S2得到的PET涂料采用火焰喷涂工艺，涂覆在铝硅合金涂层的外侧，完成外涂层涂覆；
步骤S4，内涂层涂覆：将步骤S2得到的PET涂料采用火焰喷涂工艺，在260℃～300℃温度条件下，涂覆在经步骤S3处理后的基体管体的内壁，完成内涂层涂覆；
步骤S5，冷却固化：待经步骤S4处理后的基体管体和内外涂层自然冷却至固化后，即得所述具有防腐蚀性能的球墨铸铁管。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述PET涂料的平均粒径为20μm～26μm。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述加热后的基体管体的温度为80℃～120℃。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述火焰喷涂的温度为260℃～300℃。
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