CN108588779A - 一种钢铁材料表面复合涂层及其制备方法 - Google Patents

一种钢铁材料表面复合涂层及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钢铁材料表面复合涂层及其制备方法，该复合涂层由以下重量份的原料制备而成：二氧化锆100～200份、改性石墨烯3～13份、全烷基丙烯酸酯共聚乳液5～10份。本发明所得的复合涂层具有较高的硬度和较好的耐蚀耐磨性，能抑制水、油和其它腐蚀性物质的侵入的功能，从而得到一个无尘、致密的整体，从根本上减缓或者阻止钢铁材料的腐蚀，延长钢铁材料的使用寿命。

Description

一种钢铁材料表面复合涂层及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料领域，尤其是一种钢铁材料表面复合涂层及其制备方法。
背景技术
目前，钢铁构件的耐蚀表面防护措施主要有涂漆、电镀/化学镀、热喷涂、冷喷涂、涂油等。涂漆是现阶段最常用的钢铁构建表面防护措施，但由于运动部件处于摩擦工况，漆面容易出现脱落、划伤及磨损等现象，严重影响构件的耐蚀性能；镀铬、复合镀Ni-SiC等工艺虽然耐磨性好，但难以满足较为恶劣气候条件下的耐蚀性要求，镀镉等工艺虽耐蚀性较好，但镉为高致癌性物质，制造、维修过程对人员及环境危害极大，且镉镀层存在质软不耐磨损、高温易粉化、对氢脆敏感等严重缺陷；采用等离子喷涂、超音速火焰喷涂、电弧喷涂等热喷涂工艺制备的涂层耐磨效果显著，但由于孔隙率较高而耐蚀性能有限；冷喷涂铝涂层具有极佳的耐蚀性能，但其质软而不耐磨，难以直接用于运动构件表面耐蚀耐磨防护。涂油是解决运动构件耐蚀耐磨问题的简单方法，但需要定期涂油保养，保障费时费力。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种钢铁材料表面复合涂层及其制备方法，所得的复合涂层具有较高的硬度和较好的耐蚀耐磨性，能抑制水、油和其它腐蚀性物质的侵入的功能，从而得到一个无尘、致密的整体，从根本上减缓或者阻止钢铁材料的腐蚀，延长钢铁材料的使用寿命。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种钢铁材料表面复合涂层，由以下重量份的原料制备而成：
二氧化锆100～200份、改性石墨烯3～13份、全烷基丙烯酸酯共聚乳液5～10份。
优选地，由以下重量份的原料制备而成：
二氧化锆200份、改性石墨烯13份、全烷基丙烯酸酯共聚乳液10份。
优选地，由以下重量份的原料制备而成：
二氧化锆100份、改性石墨烯3份、全烷基丙烯酸酯共聚乳液5份。
优选地，由以下重量份的原料制备而成：
二氧化锆150份、改性石墨烯8份、全烷基丙烯酸酯共聚乳液7.5份。
优选地，所述改性石墨烯由石墨烯经偶联剂改性所得。
本发明还提供了上述一种钢铁材料表面复合涂层的制备方法，包括如下步骤：
S1、按上述的配方称取各组分；
S2、将称取的二氧化锆、改性石墨烯和全烷基丙烯酸酯共聚乳液混合搅拌均匀，得基底液；
S3、于钢铁材料的表面涂覆所述基底液；
S4、采用双极性微弧氧化工艺在基底液层上原位生成陶瓷层；具体包括如下步骤：
S41：将涂覆有基地液的钢铁材料与微弧氧化设备的电源正极相连；
S42：将其浸没于电解液中，接通电源完成陶瓷层制备。
本发明具有以下有益效果：
本发明所得的复合涂层具有较高的硬度和较好的耐蚀耐磨性，能抑制水、油和其它腐蚀性物质的侵入的功能，从而得到一个无尘、致密的整体，从根本上减缓或者阻止钢铁材料的腐蚀，延长钢铁材料的使用寿命。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下实施例中所使用的改性石墨烯由石墨烯经偶联剂改性所得
实施例1
S1、按质量份称取：二氧化锆200份、改性石墨烯13份、全烷基丙烯酸酯共聚乳液10份；
S2、将称取的二氧化锆、改性石墨烯和全烷基丙烯酸酯共聚乳液混合搅拌均匀，得基底液；
S3、于钢铁材料的表面涂覆所述基底液；
S4、将涂覆有基地液的钢铁材料与微弧氧化设备的电源正极相连；然后将其浸没于电解液中，接通电源完成陶瓷层制备。
制备完成后，将上述试件置于流动的冷水中清洗5min后，置于烘箱内烘干，所得复合涂层的外观呈灰色，结合强度为42MPa，表面显微维氏硬度可达1350HV，中性盐雾试验2000h无腐蚀，人造海水试验2000h无腐蚀，载荷8kg下MM200摩擦磨损试验的磨损量为5mg/h。
实施例2
S1、按质量份称取：二氧化锆100份、改性石墨烯3份、全烷基丙烯酸酯共聚乳液5份；
S2、将称取的二氧化锆、改性石墨烯和全烷基丙烯酸酯共聚乳液混合搅拌均匀，得基底液；
S3、于钢铁材料的表面涂覆所述基底液；
S4、将涂覆有基地液的钢铁材料与微弧氧化设备的电源正极相连；然后将其浸没于电解液中，接通电源完成陶瓷层制备。
制备完成后，将上述试件置于流动的冷水中清洗5min后，置于烘箱内烘干，所得复合涂层的外观呈灰色，结合强度为38MPa，表面显微维氏硬度可达1300HV，中性盐雾试验2000h无腐蚀，人造海水试验2000h无腐蚀，载荷8kg下MM200摩擦磨损试验的磨损量为7mg/h。
实施例2
S1、按质量份称取：二氧化锆150份、改性石墨烯8份、全烷基丙烯酸酯共聚乳液7.5份；
S2、将称取的二氧化锆、改性石墨烯和全烷基丙烯酸酯共聚乳液混合搅拌均匀，得基底液；
S3、于钢铁材料的表面涂覆所述基底液；
S4、将涂覆有基地液的钢铁材料与微弧氧化设备的电源正极相连；然后将其浸没于电解液中，接通电源完成陶瓷层制备。
制备完成后，将上述试件置于流动的冷水中清洗5min后，置于烘箱内烘干，所得复合涂层的外观呈灰色，结合强度为40MPa，表面显微维氏硬度可达1300HV，中性盐雾试验2000h无腐蚀，人造海水试验2000h无腐蚀，载荷8kg下MM200摩擦磨损试验的磨损量为6mg/h。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种钢铁材料表面复合涂层，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：
二氧化锆100～200份、改性石墨烯3～13份、全烷基丙烯酸酯共聚乳液5～10份。
2.如权利要求1所述的一种钢铁材料表面复合涂层，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：
二氧化锆200份、改性石墨烯13份、全烷基丙烯酸酯共聚乳液10份。
3.如权利要求1所述的一种钢铁材料表面复合涂层，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：
二氧化锆100份、改性石墨烯3份、全烷基丙烯酸酯共聚乳液5份。
4.如权利要求1所述的一种钢铁材料表面复合涂层，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：
二氧化锆150份、改性石墨烯8份、全烷基丙烯酸酯共聚乳液7.5份。
5.如权利要求1所述的一种钢铁材料表面复合涂层，其特征在于，所述改性石墨烯由石墨烯经偶联剂改性所得。
6.一种钢铁材料表面复合涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、按权利要求1-4任一项所述的配方称取各组分；
S2、将称取的二氧化锆、改性石墨烯和全烷基丙烯酸酯共聚乳液混合搅拌均匀，得基底液；
S3、于钢铁材料的表面涂覆所述基底液；
S4、采用双极性微弧氧化工艺在基底液层上原位生成陶瓷层。
7.如权利要求6所述的一种钢铁材料表面复合涂层，其特征在于，所述步骤S4具体包括如下步骤：
S41：将涂覆有基地液的钢铁材料与微弧氧化设备的电源正极相连；
S42：将其浸没于电解液中，接通电源完成陶瓷层制备。
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