CN108912783A - 一种高附着剪切强度材料及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高附着剪切强度材料及其制备方法与应用，该材料中各成分及重量百分比为：锌粉16‑20％、铅基合金粉6‑12％、乙酸锰8‑15％、二乙二醇17‑21％、苯乙基聚氧乙烯醚3‑8％、邻苯二甲酸二辛酯0.05‑0.1％、钆改性材料粉6‑11％，其余为水。该材料具有较高的附着剪切强度，并对人体无害，该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产，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。

Description

一种高附着剪切强度材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于钢铁技术领域，涉及一种高附着剪切强度材料及其制备方法与应用。
背景技术
面料材料通过涂料涂覆，在生活领域和生产领域应用很广。涂料的附着剪切强度是其性能的重要指标。
中国专利CN201410335172.4公开了一种达克罗涂料及其制备方法。达克罗涂料由A组分和B组分组成，A组分和B组分的重量比为5∶1；所述的A组分按照重量份包括改性环氧树脂30-50份，钛白粉20-30份，磷酸铝锌3-5份，玻璃粉10-20份，分散剂1-2份，气相二氧化硅1-2份，助剂0.2-1份，偶联剂0.3-0.6份，溶剂10-20份；所述的B组分按照重量份包括聚酰胺55-75份，促进剂3-5份，溶剂10-35份。但是附着剪切强度不太理想。
发明内容
本发明针对上述技术缺陷，提供一种高附着剪切强度材料，该材料具有较高的附着剪切强度，并对人体无害。本发明的另一目的是提供上述高附着剪切强度材料的制备方法，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高附着剪切强度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。
本发明采用的技术方案为：一种高附着剪切强度材料，该材料中各成分及重量百分比为：锌粉16-20％、铅基合金粉6-12％、乙酸锰8-15％、二乙二醇17-21％、苯乙基聚氧乙烯醚3-8％、邻苯二甲酸二辛酯0.05-0.1％、钆改性材料粉6-11％，其余为水；
所述铅基合金粉中各成分的重量百分含量为：Te 12-16％，In 2-5％,Bi 2-5％,Nd 0.02～0.05％,Ce 0.01～0.05％,Hf 0.001～0.004％,其余Pb；
所述钆改性材料粉中各成分的重量百分含量为：Al2O3 13-18％，Ta2O5 0.001-0.003％，ZnO 3-5％,BaO 3-5％,MnO 2-4％,Li2O 4-6％,Fe2O3 0.1-0.3％,TiO2 0.1-0.4％,B2O3 1-2.5％,Gd2O3 0.001-0.003％,其余SiO2。
上述一种高附着剪切强度材料的制备方法，其具体步骤如下：
1)将铅基合金粉体按照重量百分比Te 12-16％，In 2-5％,Bi 2-5％,Nd 0.02～0.05％,Ce 0.01～0.05％,Hf 0.001～0.004％,其余Pb进行配料，Te、In、Bi、Nd0、Ce、Hf、Pb原料均为纯物质；将原料放入电阻坩埚炉中熔炼，熔炼温度为630～710℃，得到铅合金液体；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3～8μm；雾化气体压力为5-6MPa；液态金属流体流量为1-3kg/min；合金液体注入温度为600～630℃；雾化角为35度；
2)将钆改性材料粉按照重量百分比为Al2O3 13-18％，Ta2O5 0.001-0.003％，ZnO3-5％,BaO 3-5％,MnO 2-4％,Li2O 4-6％,Fe2O3 0.1-0.3％,TiO2 0.1-0.4％,B2O3 1-2.5％,Gd2O3 0.001-0.003％,其余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120-125℃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1230-1290℃，最后将烧结产物在研磨机中使粉体粒径达到8-12微米；
3)然后以重量百分比为：锌粉16-20％、铅基合金粉6-12％、乙酸锰8-15％、二乙二醇17-21％、苯乙基聚氧乙烯醚3-8％、邻苯二甲酸二辛酯0.05-0.1％、钆改性材料粉6-11％，其余为水进行配料混合，在容器中搅拌均匀即形成涂料；锌粉、乙酸锰、二乙二醇、苯乙基聚氧乙烯醚、邻苯二甲酸二辛酯为纯物质；水为蒸馏水。
上述一种高附着剪切强度材料在应用时，取打磨除锈后的钢板，用1 200#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120-130℃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85～100℃保温20～35min，然后在高温210～290℃保温35～45min，得到干膜厚为8～14μm的涂层钢板。
有益效果：本发明材料中锌粉、铅基合金粉体与钆改性材料粉体相互叠加构成涂层，材料中有金属、有陶瓷，提高了材料本身的强度和韧度，从而也保证了剪切强度。钆改性材料粉体是陶瓷材料，具有良好的耐磨性，因此保证了涂层的强度。材料中金属粉末密度较大，在液体涂料的制作时很容易使金属粉末沉于涂料底部，使涂料分层，涂层的质量就难以保证。为此，加入苯乙基聚氧乙烯醚，使分散好的金属粉末在涂液中稳定存在。用铅基合金粉体与钆改性材料粉体在溶液中可均匀分布，因此也提高了材料与钢板的剪切强度。材料中不仅有锌，而且还含有耐蚀能力更强的铅基合金粉体，使涂层具有双金属防护能力，减缓锌的消耗速度，保护能力更强。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明做进一步描述：
实施例1：
一种高附着剪切强度材料，该材料中各成分及重量百分比为：锌粉16％、铅基合金粉6％、乙酸锰8％、二乙二醇17％、苯乙基聚氧乙烯醚3％、邻苯二甲酸二辛酯0.05％、钆改性材料粉6％，其余为水；
所述铅基合金粉中各成分的重量百分含量为：Te 12％，In 2％,Bi 2％,Nd0.02％,Ce 0.01％,Hf 0.001％,其余Pb；
所述钆改性材料粉中各成分的重量百分含量为：Al2O3 13％，Ta2O5 0.001％，ZnO3％,BaO 3％,MnO 2％,Li2O 4％,Fe2O3 0.1％,TiO2 0.1％,B2O3 1％,Gd2O3 0.001％,其余SiO2。
对比中国专利CN201410335172.4的剪切强度19MPa，拉伸强度40MPa，本实施例的剪切强度20MPa，拉伸强度41MPa。本实施例高附着剪切强度材料的组织均匀致密。
上述一种高附着剪切强度材料的制备方法，其具体步骤如下：
1)将铅基合金粉体按照重量百分比Te 12％，In 2％,Bi 2％,Nd 0.02％,Ce0.01％,Hf 0.001％,其余Pb进行配料，Te、In、Bi、Nd0、Ce、Hf、Pb原料均为纯物质；将原料放入电阻坩埚炉中熔炼，熔炼温度为630℃，得到铅合金液体；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3μm；雾化气体压力为5MPa；液态金属流体流量为1kg/min；合金液体注入温度为600℃；雾化角为35度；
2)将钆改性材料粉按照重量百分比为Al2O3 13％，Ta2O5 0.001％，ZnO 3％,BaO3％,MnO 2％,Li2O 4％,Fe2O3 0.1％,TiO2 0.1％,B2O3 1％,Gd2O3 0.001％,其余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120℃下烘干，烘干后再过筛，筛网为200目，然后放入烧结炉进行烧结；烧结温度为1230℃，最后将烧结产物在研磨机中使粉体粒径达到8微米；
3)然后以重量百分比为：锌粉16％、铅基合金粉6％、乙酸锰8％、二乙二醇17％、苯乙基聚氧乙烯醚3％、邻苯二甲酸二辛酯0.05％、钆改性材料粉6％，其余为水进行配料混合，在容器中搅拌均匀即形成涂料；锌粉、乙酸锰、二乙二醇、苯乙基聚氧乙烯醚、邻苯二甲酸二辛酯为纯物质；水为蒸馏水。
上述一种高附着剪切强度材料在应用时，取打磨除锈后的钢板，用1 200#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120℃条件保温30min后空冷；将钢板浸入涂料后10min后取出，室温静止1小时后，置于85℃保温20min，然后在高温210℃保温35min，得到干膜厚为8μm的涂层钢板。
实施例2：
一种高附着剪切强度材料，该材料中各成分及重量百分比为：锌粉18％、铅基合金粉9％、乙酸锰11％、二乙二醇19％、苯乙基聚氧乙烯醚6％、邻苯二甲酸二辛酯0.08％、钆改性材料粉8％，其余为水；
所述铅基合金粉中各成分的重量百分含量为：Te 14％，In 3％,Bi 3％,Nd0.04％,Ce 0.03％,Hf 0.003％,其余Pb；
所述钆改性材料粉中各成分的重量百分含量为：Al2O3 16％，Ta2O5 0.002％，ZnO4％,BaO 4％,MnO 3％,Li2O 5％,Fe2O3 0.2％,TiO2 0.3％,B2O3 2％,Gd2O3 0.002％,其余SiO2。
对比中国专利CN201410335172.4的剪切强度19MPa，拉伸强度40MPa，本实施例的剪切强度22MPa，拉伸强度43MPa。本实施例高附着剪切强度材料的组织均匀致密。
上述一种高附着剪切强度材料的制备方法，其具体步骤如下：
1)将铅基合金粉体按照重量百分比Te 14％，In 3％,Bi 3％,Nd 0.04％,Ce0.03％,Hf 0.003％,其余Pb进行配料，Te、In、Bi、Nd0、Ce、Hf、Pb原料均为纯物质；将原料放入电阻坩埚炉中熔炼，熔炼温度为680℃，得到铅合金液体；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5μm；雾化气体压力为5.5MPa；液态金属流体流量为2kg/min；合金液体注入温度为610℃；雾化角为35度；
2)将钆改性材料粉按照重量百分比为Al2O3 16％，Ta2O5 0.002％，ZnO 4％,BaO4％,MnO 3％,Li2O 5％,Fe2O3 0.2％,TiO2 0.3％,B2O3 2％,Gd2O3 0.002％,其余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122℃下烘干，烘干后再过筛，筛网为210目，然后放入烧结炉进行烧结；烧结温度为1260℃，最后将烧结产物在研磨机中使粉体粒径达到10微米；
3)然后以重量百分比为：锌粉18％、铅基合金粉9％、乙酸锰11％、二乙二醇19％、苯乙基聚氧乙烯醚6％、邻苯二甲酸二辛酯0.08％、钆改性材料粉8％，其余为水进行配料混合，在容器中搅拌均匀即形成涂料；锌粉、乙酸锰、二乙二醇、苯乙基聚氧乙烯醚、邻苯二甲酸二辛酯为纯物质；水为蒸馏水。
上述一种高附着剪切强度材料在应用时，取打磨除锈后的钢板，用1 200#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125℃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小时后，置于90℃保温25min，然后在高温250℃保温40min，得到干膜厚为11μm的涂层钢板。
实施例3
一种高附着剪切强度材料，该材料中各成分及重量百分比为：锌粉20％、铅基合金粉12％、乙酸锰15％、二乙二醇21％、苯乙基聚氧乙烯醚8％、邻苯二甲酸二辛酯0.1％、钆改性材料粉11％，其余为水；
所述铅基合金粉中各成分的重量百分含量为：Te 16％，In 5％,Bi 5％,Nd0.05％,Ce 0.05％,Hf 0.004％,其余Pb；
所述钆改性材料粉中各成分的重量百分含量为：Al2O3 18％，Ta2O5 0.003％，ZnO5％,BaO 5％,MnO 4％,Li2O 6％,Fe2O3 0.3％,TiO2 0.4％,B2O3 2.5％,Gd2O3 0.003％,其余SiO2。
对比中国专利CN201410335172.4的剪切强度19MPa，拉伸强度40MPa，本实施例的剪切强度21MPa，拉伸强度42MPa。本实施例高附着剪切强度材料的组织均匀致密。
上述一种高附着剪切强度材料的制备方法，其具体步骤如下：
1)将铅基合金粉体按照重量百分比Te 16％，In 5％,Bi 5％,Nd 0.05％,Ce0.05％,Hf 0.004％,其余Pb进行配料，Te、In、Bi、Nd0、Ce、Hf、Pb原料均为纯物质；将原料放入电阻坩埚炉中熔炼，熔炼温度为710℃，得到铅合金液体；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8μm；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630℃；雾化角为35度；
2)将钆改性材料粉按照重量百分比为Al2O3 18％，Ta2O5 0.003％，ZnO 5％,BaO5％,MnO 4％,Li2O 6％,Fe2O3 0.3％,TiO2 0.4％,B2O3 2.5％,Gd2O3 0.003％,其余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125℃下烘干，烘干后再过筛，筛网为220目，然后放入烧结炉进行烧结；烧结温度为1290℃，最后将烧结产物在研磨机中使粉体粒径达到12微米；
3)然后以重量百分比为：锌粉18％、铅基合金粉9％、乙酸锰11％、二乙二醇19％、苯乙基聚氧乙烯醚6％、邻苯二甲酸二辛酯0.08％、钆改性材料粉8％，其余为水进行配料混合，在容器中搅拌均匀即形成涂料；锌粉、乙酸锰、二乙二醇、苯乙基聚氧乙烯醚、邻苯二甲酸二辛酯为纯物质；水为蒸馏水。
上述一种高附着剪切强度材料在应用时，取打磨除锈后的钢板，用1 200#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℃条件保温30min后空冷；将钢板浸入涂料后20min后取出，室温静止2小时后，置于100℃保温35min，然后在高温290℃保温45min，得到干膜厚为14μm的涂层钢板。
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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (3)

1.一种高附着剪切强度材料，其特征在于：该材料中各成分及重量百分比为：锌粉16-20％、铅基合金粉6-12％、乙酸锰8-15％、二乙二醇17-21％、苯乙基聚氧乙烯醚3-8％、邻苯二甲酸二辛酯0.05-0.1％、钆改性材料粉6-11％，其余为水；
所述铅基合金粉中各成分的重量百分含量为：Te 12-16％，In 2-5％,Bi 2-5％,Nd0.02～0.05％,Ce 0.01～0.05％,Hf 0.001～0.004％,其余Pb；
所述钆改性材料粉中各成分的重量百分含量为：Al2O3 13-18％，Ta2O5 0.001-0.003％，ZnO 3-5％,BaO 3-5％,MnO 2-4％,Li2O 4-6％,Fe2O3 0.1-0.3％,TiO2 0.1-0.4％,B2O3 1-2.5％,Gd2O3 0.001-0.003％,其余SiO2。
2.根据权利要求1所述的一种高附着剪切强度材料的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：
1)将铅基合金粉体按照重量百分比Te 12-16％，In 2-5％,Bi 2-5％,Nd 0.02～0.05％,Ce 0.01～0.05％,Hf 0.001～0.004％,其余Pb进行配料，Te、In、Bi、Nd0、Ce、Hf、Pb原料均为纯物质；将原料放入电阻坩埚炉中熔炼，熔炼温度为630～710℃，得到铅合金液体；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3～8μm；雾化气体压力为5-6MPa；液态金属流体流量为1-3kg/min；合金液体注入温度为600～630℃；雾化角为35度；
2)将钆改性材料粉按照重量百分比为Al2O3 13-18％，Ta2O5 0.001-0.003％，ZnO 3-5％,BaO 3-5％,MnO 2-4％,Li2O 4-6％,Fe2O3 0.1-0.3％,TiO2 0.1-0.4％,B2O3 1-2.5％,Gd2O3 0.001-0.003％,其余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120-125℃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1230-1290℃，最后将烧结产物在研磨机中使粉体粒径达到8-12微米；
3)然后以重量百分比为：锌粉16-20％、铅基合金粉6-12％、乙酸锰8-15％、二乙二醇17-21％、苯乙基聚氧乙烯醚3-8％、邻苯二甲酸二辛酯0.05-0.1％、钆改性材料粉6-11％，其余为水进行配料混合，在容器中搅拌均匀即形成涂料；锌粉、乙酸锰、二乙二醇、苯乙基聚氧乙烯醚、邻苯二甲酸二辛酯为纯物质；水为蒸馏水。
3.根据权利要求1所述的一种高附着剪切强度材料的应用，其特征在于：取打磨除锈后的钢板，用1 200#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120-130℃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85～100℃保温20～35min，然后在高温210～290℃保温35～45min，得到干膜厚为8～14μm的涂层钢板。
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