CN108485322A - 一种耐腐蚀复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种耐腐蚀复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀复合材料及其制备方法，通过如下重量百分含量的成分制成：铝粉15‑20%、Nd Yb改性铅青铜合金粉7‑12%、钼酸盐16‑21%、环己醇20‑26%、聚丙烯酸树脂0.05‑0.12%、壬基酚聚氧乙烯醚3‑5%、含钕无机材料4‑5%，其余为水；铝粉的平均粒径为12‑15微米，Nd Yb改性铅青铜合金粉的平均粒度均为9‑14微米，含钕无机材料粉体粒径达到5‑8微米；Nd Yb改性铅青铜合金中各成分的重量百分含量为：Pb 1.5‑3.5％，Sn 3‑5％，Zn 3‑5％，Nd 0.04‑0.09％，Yb 0.05‑0.09％，In 0.01‑0.03％，铜余量。

Description

一种耐腐蚀复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于钢铁技术领域，涉及一种耐腐蚀复合材料及其制备方法。
背景技术
CN201710406230.1公开了石墨烯无铬达克罗水性涂料及其制备方法、使用方法，所述石墨烯无铬达克罗水性涂料包括A组分、B组分、C组分、石墨烯水性浆料，其中，A组分包括Zn、Al、水、分散剂，B组分包括磷酸、PH调节剂、硝酸铈铵，C组分包括增稠剂、成膜助剂、成膜剂，所述石墨烯占涂料总质量的0.5％-1％。本发明加入石墨烯的无铬达克罗的抗蚀性能得到了很大的提高，涂层厚度由20um降至6um，耐盐雾时间由80h延长至120h。但是硬度以及耐蚀性不理想。
发明内容
本发明针对上述技术缺陷，提供一种耐腐蚀复合材料，该涂料具有高的硬度和长的耐腐蚀时间，并对人体无害。本发明的另一目的是提供一种耐腐蚀复合材料的制备方法，该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。本发明同时提供一种强附着力涂层材料在钢铁上的应用，该涂层材料可涂覆于多种钢铁上，所得到的钢铁适用于石油化工、汽车、船舶、工程机械、电力行业等领域。
本发明的上述目的是通过下面的技术方案得以实现的：
一种耐腐蚀复合材料，通过如下重量百分含量的成分制成：铝粉15-20％、NdYb改性铅青铜合金粉7-12％、钼酸盐16-21％、环己醇20-26％、聚丙烯酸树脂0.05-0.12％、壬基酚聚氧乙烯醚3-5％、含钕无机材料4-5％，其余为水；铝粉的平均粒径为12-15微米，NdYb改性铅青铜合金粉的平均粒度均为9-14微米，含钕无机材料粉体粒径达到5-8微米；NdYb改性铅青铜合金中各成分的重量百分含量为：Pb 1.5-3.5％，Sn 3-5％，Zn 3-5％，Nd0.04-0.09％，Yb 0.05-0.09％，In 0.01-0.03％，铜余量；含钕无机材料中各成分的重量百分含量为：Al2O3 15-18％，CrO3 5-7％，ZnO 1-3％，MnO 1-3％，Li2O 3-5％，Fe2O3 0.1-0.4％，NiSO4 0.1-0.3％，K2O 2-4％，B2O3 2-3.5％，HfO2 0.001-0.003％，Nd2O3 0.001-0.003％，Ce2O3 0.001-0.003％，余量为SiO2。
上述耐腐蚀复合材料的制备方法，包括：以重量百分比为铝粉15-20％、NdYb改性铅青铜合金粉7-12％、钼酸盐16-21％、环己醇20-26％、聚丙烯酸树脂0.05-0.12％、壬基酚聚氧乙烯醚3-5％、含钕无机材料4-5％，其余为水进行配料混合，在容器中搅拌均匀即形成涂料；铝粉、钼酸盐、环己醇、聚丙烯酸树脂、壬基酚聚氧乙烯醚为纯物质，水为蒸馏水。
进一步地，NdYb改性铅青铜合金制备时，先将QSn4-4-2.5废料放入氢氧化钠碱液中处理1-2小时，氢氧化钠溶液浓度是0.5-1.5％，碱液温度40-52℃；碱液处理完后再用清水冲洗3次后烘干，便可放入感应炉中熔炼，然后再放入Nd、In、Yb物质及并调整QSn4-4-2.5涉及的相应元素，熔炼温度为1190-1230℃，得到合金液体；合金液体的成分为Pb 1.5-3.5％，Sn 3-5％，Zn 3-5％，Nd 0.04-0.09％，Yb 0.05-0.09％，In 0.01-0.03％，铜余量；将合金液体注入位于雾化喷嘴之上的中间包内，合金液由中间包底部漏眼流出，通过喷嘴时与高速气流相遇被雾化为细小液滴，雾化液滴在封闭的雾化筒内快速凝固成合金粉末，合金粉末平均粒度均为9-14μm，雾化气体压力为4-8MPa，液态金属流体流量为2-4kg/min，合金液体注入温度为1180-1210℃，雾化角为31度。
进一步地，含钕无机材料按照重量百分比为Al2O3 15-18％，CrO3 5-7％，ZnO 1-3％，MnO 1-3％，Li2O 3-5％，Fe2O3 0.1-0.4％，NiSO4 0.1-0.3％，K2O 2-4％，B2O3 2-3.5％，HfO2 0.001-0.003％，Nd2O3 0.001-0.003％，Ce2O3 0.001-0.003％，余量为SiO2进行配料，各原料纯度均大于99.9％；将各原料在砂磨机中进行混合和破碎，而后将粉料在130-150℃下烘干，烘干后再过筛，筛网为200-220目，然后放入烧结炉进行烧结，烧结温度为1120-1270℃，最后将烧结产物在研磨机中使粉体粒径达到5-8微米。
上述耐腐蚀复合材料应用于钢板提高钢板耐腐蚀性的方法：取打磨除锈后的钢板，用1200#细砂纸抛光后，再用丙酮清洗表面，热风吹干，其后将钢板置于130-150℃条件保温30min后空冷；将钢板浸入涂料后10-20min后取出，室温静止1-2小时候，置于80-95℃保温20-35min，然后在高温220-310℃保温35-45min，得到干膜厚为7-11μm的涂层钢板。
本发明提供的耐腐蚀复合材料具有良好的耐蚀能力，同时具有良好的稳定性和实用性，可广泛应用于钢材领域等。本发明制备方法较简单，生产成本低，适合于工业化生产。含钕无机材料为陶瓷材料，具有良好的耐磨性，因此保证了涂层的硬度。同时，含钕无机材料本身又具有很好的耐蚀性。涂料中加入聚丙烯酸树脂，提高了材料的结合强度，也提高了涂层的硬度。用稀土改性的铅青铜合金粉体和含钕的无机材料粉体，可在溶液中均匀分布，因此也改善了涂层的密实性，也延长了涂层的耐盐雾时间。涂料中铝粉、稀土改性铅青铜合金粉体和含钕无机材料粉体，可相互叠加构成涂层，使腐蚀路线则曲折延长，提高了材料耐蚀性。涂料中不仅有铝，而且还含有耐蚀能力更强的稀土改性铅青铜合金粉体粉，使涂层具有双金属防护能力，保护能力更强。
附图说明
图1为一种耐腐蚀复合材料的组织，可以看到组织均匀致密。
具体实施方式
下面结合附图和实施例具体介绍本发明实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范围。
实施例1：
一种耐腐蚀复合材料，通过如下重量百分含量的成分制成：铝粉15％、NdYb改性铅青铜合金粉7％、钼酸盐16％、环己醇20％、聚丙烯酸树脂0.05％、壬基酚聚氧乙烯醚3％、含钕无机材料4％，其余为水；铝粉的平均粒径为12-15微米，NdYb改性铅青铜合金粉的平均粒度均为9-14微米，含钕无机材料粉体粒径达到5-8微米；NdYb改性铅青铜合金中各成分的重量百分含量为：Pb 1.5％，Sn 3％，Zn 3％，Nd 0.04％，Yb 0.05％，In 0.01％，铜余量；含钕无机材料中各成分的重量百分含量为：Al2O3 15％，CrO3 5％，ZnO 1％，MnO 1％，Li2O 3％，Fe2O3 0.1％，NiSO4 0.1％，K2O 2％，B2O3 2％，HfO2 0.001％，Nd2O3 0.001％，Ce2O30.001％，余量为SiO2。
实施例2：
一种耐腐蚀复合材料，通过如下重量百分含量的成分制成：铝粉17％、NdYb改性铅青铜合金粉10％、钼酸盐19％、环己醇24％、聚丙烯酸树脂0.09％、壬基酚聚氧乙烯醚4％、含钕无机材料4.5％，其余为水；铝粉的平均粒径为12-15微米，NdYb改性铅青铜合金粉的平均粒度均为9-14微米，含钕无机材料粉体粒径达到5-8微米；NdYb改性铅青铜合金中各成分的重量百分含量为：Pb 3％，Sn 4％，Zn 4％，Nd 0.06％，Yb 0.07％，In 0.02％，铜余量；含钕无机材料中各成分的重量百分含量为：Al2O3 16％，CrO3 6％，ZnO 2％，MnO 2％，Li2O4％，Fe2O3 0.3％，NiSO4 0.2％，K2O 3％，B2O3 3％，HfO2 0.002％，Nd2O3 0.002％，Ce2O30.002％，余量为SiO2。
实施例3：
一种耐腐蚀复合材料，通过如下重量百分含量的成分制成：铝粉20％、NdYb改性铅青铜合金粉12％、钼酸盐21％、环己醇26％、聚丙烯酸树脂0.12％、壬基酚聚氧乙烯醚5％、含钕无机材料5％，其余为水；铝粉的平均粒径为12-15微米，NdYb改性铅青铜合金粉的平均粒度均为9-14微米，含钕无机材料粉体粒径达到5-8微米；NdYb改性铅青铜合金中各成分的重量百分含量为：Pb 3.5％，Sn 5％，Zn 5％，Nd 0.09％，Yb 0.09％，In 0.03％，铜余量；含钕无机材料中各成分的重量百分含量为：Al2O3 18％，CrO3 7％，ZnO 3％，MnO 3％，Li2O5％，Fe2O3 0.4％，NiSO4 0.3％，K2O 4％，B2O3 3.5％，HfO2 0.003％，Nd2O3 0.003％，Ce2O30.003％，余量为SiO2。
实施例4：
一种耐腐蚀复合材料，通过如下重量百分含量的成分制成：铝粉12％、NdYb改性铅青铜合金粉5％、钼酸盐14％、环己醇16％、聚丙烯酸树脂0.03％、壬基酚聚氧乙烯醚2％、含钕无机材料3％，其余为水；铝粉的平均粒径为12-15微米，NdYb改性铅青铜合金粉的平均粒度均为9-14微米，含钕无机材料粉体粒径达到5-8微米；NdYb改性铅青铜合金中各成分的重量百分含量为：Pb 1.2％，Sn 2％，Zn 2％，Nd 0.039％，Yb 0.04％，In 0.008％，铜余量；含钕无机材料中各成分的重量百分含量为：Al2O3 13％，CrO3 4％，ZnO 0.7％，MnO 0.6％，Li2O 2％，Fe2O3 0.07％，NiSO4 0.08％，K2O 1％，B2O3 1％，HfO2 0.0009％，Nd2O30.0006％，Ce2O3 0.0009％，余量为SiO2。
实施例5：
一种耐腐蚀复合材料，通过如下重量百分含量的成分制成：铝粉22％、NdYb改性铅青铜合金粉14％、钼酸盐23％、环己醇28％、聚丙烯酸树脂0.15％、壬基酚聚氧乙烯醚6％、含钕无机材料6％，其余为水；铝粉的平均粒径为12-15微米，NdYb改性铅青铜合金粉的平均粒度均为9-14微米，含钕无机材料粉体粒径达到5-8微米；NdYb改性铅青铜合金中各成分的重量百分含量为：Pb 4％，Sn 6％，Zn 6％，Nd 0.12％，Yb 0.12％，In 0.04％，铜余量；含钕无机材料中各成分的重量百分含量为：Al2O3 20％，CrO3 8％，ZnO 4％，MnO 4％，Li2O 6％，Fe2O3 0.6％，NiSO4 0.4％，K2O 5％，B2O3 4％，HfO2 0.004％，Nd2O3 0.004％，Ce2O30.005％，余量为SiO2。
实施例1-5复合材料的制备方法为：以重量百分比配料混合，在容器中搅拌均匀即形成涂料；铝粉、钼酸盐、环己醇、聚丙烯酸树脂、壬基酚聚氧乙烯醚为纯物质，水为蒸馏水。NdYb改性铅青铜合金制备时，先将QSn4-4-2.5废料放入氢氧化钠碱液中处理1.5小时，氢氧化钠溶液浓度是1％，碱液温度46℃；碱液处理完后再用清水冲洗3次后烘干，便可放入感应炉中熔炼，然后再放入Nd、In、Yb物质及并调整QSn4-4-2.5涉及的相应元素，熔炼温度为1210℃，得到合金液体；将合金液体注入位于雾化喷嘴之上的中间包内，合金液由中间包底部漏眼流出，通过喷嘴时与高速气流相遇被雾化为细小液滴，雾化液滴在封闭的雾化筒内快速凝固成合金粉末，合金粉末平均粒度均为9-14μm，雾化气体压力为6MPa，液态金属流体流量为3kg/min，合金液体注入温度为1195℃，雾化角为31度。含钕无机材料按照重量百分比配料，各原料纯度均大于99.9％；将各原料在砂磨机中进行混合和破碎，而后将粉料在140℃下烘干，烘干后再过筛，筛网为200-220目，然后放入烧结炉进行烧结，烧结温度为1145℃，最后将烧结产物在研磨机中使粉体粒径达到5-8微米。
实施例6：
上述耐腐蚀复合材料应用于钢板提高钢板耐腐蚀性的方法：取打磨除锈后的钢板，用1200#细砂纸抛光后，再用丙酮清洗表面，热风吹干，其后将钢板置于140℃条件保温30min后空冷；将钢板浸入涂料后15min后取出，室温静止1.5小时候，置于90℃保温30min，然后在高温265℃保温40min，得到干膜厚为7-11μm的涂层钢板。
在钢板上涂膜实施例1-5和文献制备的复合材料，测试其性能，结果如下表。
测试样品 硬度/H 耐盐雾时间/h
CN2017104062301 7-8 100-120
实施例1 8 150
实施例2 9 190
实施例3 8 170
实施例4 6 135
实施例5 7 142
上述实施例的作用在于具体介绍本发明的实质性内容，但本领域技术人员应当知道，不应将本发明的保护范围局限于该具体实施例。

Claims (5)

1.一种耐腐蚀复合材料，其特征在于，通过如下重量百分含量的成分制成：铝粉15-20％、Nd Yb改性铅青铜合金粉7-12％、钼酸盐16-21％、环己醇20-26％、聚丙烯酸树脂0.05-0.12％、壬基酚聚氧乙烯醚3-5％、含钕无机材料4-5％，其余为水；铝粉的平均粒径为12-15微米，Nd Yb改性铅青铜合金粉的平均粒度均为9-14微米，含钕无机材料粉体粒径达到5-8微米；Nd Yb改性铅青铜合金中各成分的重量百分含量为：Pb 1.5-3.5％，Sn 3-5％，Zn 3-5％，Nd 0.04-0.09％，Yb 0.05-0.09％，In 0.01-0.03％，铜余量；含钕无机材料中各成分的重量百分含量为：Al2O3 15-18％，CrO3 5-7％，ZnO 1-3％，MnO 1-3％，Li2O 3-5％，Fe2O3 0.1-0.4％，NiSO4 0.1-0.3％，K2O 2-4％，B2O3 2-3.5％，HfO2 0.001-0.003％，Nd2O30.001-0.003％，Ce2O3 0.001-0.003％，余量为SiO2。
2.权利要求1所述耐腐蚀复合材料的制备方法，其特征在于，通过如下方法制备：以重量百分比为铝粉15-20％、Nd Yb改性铅青铜合金粉7-12％、钼酸盐16-21％、环己醇20-26％、聚丙烯酸树脂0.05-0.12％、壬基酚聚氧乙烯醚3-5％、含钕无机材料4-5％，其余为水进行配料混合，在容器中搅拌均匀即形成涂料；铝粉、钼酸盐、环己醇、聚丙烯酸树脂、壬基酚聚氧乙烯醚为纯物质，水为蒸馏水。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：Nd Yb改性铅青铜合金制备时，先将QSn4-4-2.5废料放入氢氧化钠碱液中处理1-2小时，氢氧化钠溶液浓度是0.5-1.5％，碱液温度40-52℃；碱液处理完后再用清水冲洗3次后烘干，便可放入感应炉中熔炼，然后再放入Nd、In、Yb物质及并调整QSn4-4-2.5涉及的相应元素，熔炼温度为1190-1230℃，得到合金液体；合金液体的成分为Pb 1.5-3.5％，Sn 3-5％，Zn 3-5％，Nd 0.04-0.09％，Yb 0.05-0.09％，In 0.01-0.03％，铜余量；将合金液体注入位于雾化喷嘴之上的中间包内，合金液由中间包底部漏眼流出，通过喷嘴时与高速气流相遇被雾化为细小液滴，雾化液滴在封闭的雾化筒内快速凝固成合金粉末，合金粉末平均粒度均为9-14μm，雾化气体压力为4-8MPa，液态金属流体流量为2-4kg/min，合金液体注入温度为1180-1210℃，雾化角为31度。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：含钕无机材料按照重量百分比为Al2O315-18％，CrO3 5-7％，ZnO 1-3％，MnO 1-3％，Li2O 3-5％，Fe2O3 0.1-0.4％，NiSO4 0.1-0.3％，K2O 2-4％，B2O3 2-3.5％，HfO2 0.001-0.003％，Nd2O3 0.001-0.003％，Ce2O3 0.001-0.003％，余量为SiO2进行配料，各原料纯度均大于99.9％；将各原料在砂磨机中进行混合和破碎，而后将粉料在130-150℃下烘干，烘干后再过筛，筛网为200-220目，然后放入烧结炉进行烧结，烧结温度为1120-1270℃，最后将烧结产物在研磨机中使粉体粒径达到5-8微米。
5.权利要求1所述耐腐蚀复合材料应用于钢板提高钢板耐腐蚀性的方法，其特征在于：取打磨除锈后的钢板，用1200#细砂纸抛光后，再用丙酮清洗表面，热风吹干，其后将钢板置于130-150℃条件保温30min后空冷；将钢板浸入涂料后10-20min后取出，室温静止1-2小时候，置于80-95℃保温20-35min，然后在高温220-310℃保温35-45min，得到干膜厚为7-11μm的涂层钢板。
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