CN109294387A - 一种耐强酸强碱的防腐涂层 - Google Patents

一种耐强酸强碱的防腐涂层 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐强酸强碱的防腐涂层及其制备方法。所述防腐涂层由内到外依次为合金工作层和重防腐涂层，合金工作层为哈氏合金激光熔覆涂层，涂层厚度为0.2~1mm，重防腐涂料层由高固体份涂料组成，其厚度为0.5~1.2mm，其分为底漆层和面漆层两部分。本发明还公开了该防腐涂层的具体制备方法。本发明所述的防腐涂层对化工设备腐蚀受损部位的修复效果可以达到在强酸或强碱环境条件下的长效防腐蚀性能，极大地延长化工设备的使用寿命，削减了设备及其零件的制造成本，增强其可靠性和安全性。

Description

一种耐强酸强碱的防腐涂层
技术领域
本发明属于材料加工过程中的表面工程技术领域，具体涉及一种耐强酸强碱的防腐涂层及其制备方法。
背景技术
腐蚀是一种金属与环境间的物理和化学相互作用，使金属丧失了其原有的性能，导致金属受到损伤的现象。特别是化工设备，腐蚀无处不在，无时不有。由于设备常常接触到强酸介质如硫酸、盐酸、硝酸及其混合物和强碱介质如氨水、苛性钠或苛性钾的水溶液等等，往往导致设备损失严重，不可不免地发生安全事故。用耐强酸强碱的材料制备的化工设备可以在一定程度上解决这一问题，如选用不锈钢或哈氏合金材质做成的化工设备可以抵抗强酸强碱条件下的腐蚀，但由于这些材料非常昂贵导致整个设备制作成本高，因此在原有化工设备基础上对腐蚀严重的部位做适当的涂层修复，不仅可以削减制作新设备的成本，而且提高了原有设备的使用寿命、可靠性和安全性。
激光熔覆技术是一种将合金粉末或陶瓷粉末等材料预先涂覆在基体表面上，然后经过激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化，形成与基体冶金结合的表面涂层的工艺方法。相比于传统的热喷涂方法，制备的涂层以物理和冶金结合为主，附着力没有单独冶金结合的涂层强，而激光熔覆技术制备的涂层是以冶金结合方式形成的，涂层附着能力远远高于热喷涂方法。另外，它作为一种快速凝固技术，在适当的工作参数下，可获得极高的冷却速度（106K/s）形成非平衡状态下的亚稳态组织如纳米晶、非晶等结构，材料表面的耐磨、耐蚀、抗氧化性均显著提高。另外，该技术结合传统的涂装工艺技术，可以实现化工设备的双重保护，耐蚀性良好的金属涂层加上有机化学涂层，均可以提高化工设备耐强酸强碱的要求。
发明内容
本发明针对化工设备在强酸或强碱环境下防腐能力的严重不足和缺陷，提供了一种耐强酸强碱的防腐涂层及其制备方法，用于化工设备因腐蚀引起的受损表面修复，修复的结果可以达到在强酸或强碱环境条件下的长效防腐性能，极大地延长了化工设备的使用寿命，削减了设备及其零件的制造成本，增强其可靠性和安全性。
本发明的技术方案为：一种耐强酸强碱的防腐涂层，所述的防腐涂层由内到外依次为合金工作层和重防腐蚀涂层，合金工作层为哈氏合金粉末激光熔覆涂层，涂层厚度为0.2~1mm，重防腐蚀涂层则由耐强酸强碱的高固体份涂层组成，涂层厚度为0.5~1.2mm。
本发明所述的哈氏合金粉末为哈氏C-276合金粉末，该合金粉末所属合金是一种含钨的镍-铬-钼合金，含有极低的硅和碳。通常被认为是万能的抗腐蚀合金，其特性如下：（1）、在氧化和还原两氛围状态中，对大多数腐蚀介质具有优异的耐腐蚀性能。（2）、有出色的耐点蚀、缝隙腐蚀和应力开裂腐蚀性能。因此，哈氏C-276合金涂层对于强酸强碱介质的防腐起着至关重要的作用。
本发明所述的重防腐蚀涂层由高固体份涂料以滚涂、刷涂或喷涂的方式在金属表面施工而形成的，其包括底漆层和面漆层两部分。高固体份涂料主要包括A组分和B组分，其中A组分以质量百分比计包括以下原料：双酚A型环氧树脂20~50%、颜填料<70%、聚醚型活性稀释剂1~20%、硅烷偶联剂<5%；其中B组分以质量百分比计包括以下原料：T31固化剂10~30%、改性芳香胺1~15%、增韧剂＞15%、促进剂2~10%、填料＜50%。这种涂料的主要特性为：在常温环境中具有耐强酸、强碱及盐类（特别是含较强腐蚀性的氯离子所属的盐类）等液态介质的腐蚀，而且具有优良的机械性能和耐候性。
一种本发明所述的耐强酸强碱的防腐涂层的制备方法，包括以下步骤：（1）、对待修复的基体金属表面（已被酸碱腐蚀的区域）进行脱脂、抛光处理，去除腐蚀产物，并使表面处于活化状态，达到表面干燥，无灰尘、油脂、污垢和锈斑。（2）、在经过预处理的基体表面上涂覆含有粘结剂的哈氏合金粉末以待激光熔覆处理。（3）、对涂覆合金粉末的基体表面进行激光熔覆处理，待表面冷却后进行机械抛光。（4）、对抛光后的表面采用高固体份涂料进行涂装，以达到双重保护和长效防腐的目的。
本发明所述的高固体份涂料的涂装过程可以采用滚涂、刷涂或喷涂等方法。
本发明由合金工作层和重防腐蚀涂层组成的防腐涂层具有以下显著优点：（1）、双重保护效果：哈氏C-276合金工作涂层在常温下均不与强酸强碱发生反应，而且采用先进的激光熔覆处理技术在较高的冷却速率下可获得亚稳态组织如纳米晶、非晶等结构，进一步提高了涂层的耐腐蚀性能，从而保证化工设备的使用寿命和安全性能，而重防腐蚀涂层起着屏蔽、钝化缓蚀和电化学保护的作用，将金属基体与水、空气、强酸、强碱等腐蚀介质隔离开来，避免了腐蚀介质的渗透，使基体不被腐蚀，延长了化工设备的使用寿命，提高设备的安全性和可靠性。（2）、具有显著的经济性和安全性：本发明的防腐涂层及其制备方法，可在化工设备表面制备不到1mm厚度的哈氏合金涂层，并通过重防腐涂层的涂装方法实现了基体金属的防腐效果和安全效果，极大地削减了设备制造成本和提高了设备的安全性，因而具有显著的经济性和安全性。
附图说明
图1为本发明耐强酸强碱的防腐蚀涂层的结构示意图。
图中1、合金工作层；2、重防腐蚀涂层。
具体实施方式
为了便于理解，下面结合附图和具体的实施例，对本发明耐强酸强碱的防腐涂层及其制备方法做进一步的说明。
实施例1
防腐涂层由内到外依次为合金工作层和重防腐涂层，合金工作层为哈氏合金激光熔覆涂层，涂层厚度为0.2~1mm，重防腐涂料层由高固体份涂料组成，其厚度为0.5~1.2mm。
哈氏合金激光熔覆涂层为哈氏C-276合金，涂层具有亚稳态结构。
重防腐涂料层由高固体份涂料组成，包括A组分和B组分，其中A组分包括以下原料：双酚A型环氧树脂、颜填料、聚醚型活性稀释剂、硅烷偶联剂；其中B组分包括以下原料：固化剂、改性芳香胺、增韧剂、促进剂、填料。
重防腐涂层包括底漆层和面漆层两部分。
本实施例属于采用本发明的防腐涂层对强酸环境下化学储罐的腐蚀区域进行防腐修复处理，其工况条件是：化学储罐工作温度为25±1℃，介质条件是：98wt.%的浓硫酸。
本发明在化学储罐的具体实施方法是：
（1）、首先对经过强酸腐蚀的基体金属表面（待修复表面）进行脱脂、抛光处理，去除腐蚀产物，使表面处于活化状态，达到表面干燥，无灰尘、油脂、污垢和锈斑。
（2）、将粘结剂和哈氏合金粉末混合均匀，涂覆在基体金属表面上，以待激光熔覆处理。
（3）、采用大功率CO2连续激光器对已涂覆合金粉末的基体表面施加激光熔覆处理，涂层厚度为0.2~0.5mm，然后待表面冷却后进行机械抛光。
（4）、机械抛光后，将A、B两组分按照A\B=100：15（质量百分比）比例配置，混合后用电动搅拌器充分搅拌2分钟，以待空气喷涂。
（5）、对哈氏涂层表面进行空气喷涂，具体工作参数如下：空气喷枪喷涂距离为15~25cm，应保持喷枪与被涂物面呈直角，喷枪移动速度为30~60cm/s，施工时间约20~40min，以保证较薄的底漆与哈氏涂层紧密结合，自然烘干10h以后，底漆涂层厚度为0.2~0.3mm，准备面漆处理。
（6）、在底漆之上，将A、B两组分按照A\B=100：15（质量百分比）比例配置，混合后用电动搅拌器充分搅拌2分钟，以待刷涂或滚涂。
（7）、用滚涂用具或毛刷对底漆进行滚涂或刷涂，自然烘干10h以后，面漆涂层厚度为0.3~0.5mm，施工完毕。
实施例2
防腐涂层由内到外依次为合金工作层和重防腐涂层，合金工作层为哈氏合金激光熔覆涂层，涂层厚度为0.2~1mm，重防腐涂料层由高固体份涂料组成，其厚度为0.5~1.2mm。
哈氏合金激光熔覆涂层为哈氏C-276合金，涂层具有亚稳态结构。
重防腐涂料层由高固体份涂料组成，包括A组分和B组分，其中A组分包括以下原料：双酚A型环氧树脂、颜填料、聚醚型活性稀释剂、硅烷偶联剂；其中B组分包括以下原料：固化剂、改性芳香胺、增韧剂、促进剂、填料。
重防腐涂层包括底漆层和面漆层两部分。
本实施例属于采用本发明的防腐涂层对强碱环境下化学储罐的腐蚀区域进行防腐修复处理，其工况条件是：化学储罐工作温度为25±1℃，介质条件是：25wt.%的浓氨水。
本发明在化学储罐的具体实施方法是：
（1）、首先对经过强碱腐蚀的基体金属表面（待修复表面）进行脱脂、抛光处理，去除腐蚀产物，保持表面的活化状态，要求达到表面干燥，无灰尘、油脂、污垢和锈斑。
（2）、将粘结剂和哈氏合金粉末混合在一起，均匀地涂覆在基体金属表面上，准备激光熔覆处理。
（3）、采用大功率CO2连续激光器对已涂覆合金粉末的基体表面进行激光辐照处理，涂层厚度为0.5~0.8mm，待表面冷却后进行机械抛光。
（4）、机械抛光后，将A、B两组分按照A\B=100：15（质量百分比）比例配置，混合后用电动搅拌器充分搅拌2分钟，以待空气喷涂。
（5）、采用空气喷涂的方式对哈氏涂层表面进行喷涂处理，具体工作参数如下：空气喷枪喷涂距离为15~25cm，应保持喷枪与被涂物面呈直角，喷枪移动速度为30~60cm/s，施工时间约30~50min，以保证较薄的底漆与哈氏涂层紧密结合，自然烘干15h以后，底漆涂层厚度为0.3~0.4mm，准备面漆加工。
（6）、在底漆基础之上涂面漆，将A、B两组分按照A\B=100：15（质量百分比）比例配置，混合后用电动搅拌器充分搅拌2分钟，以待刷涂或滚涂。
（7）、用滚涂用具或毛刷对底漆进行滚涂或刷涂，自然烘干15h以后，面漆涂层厚度为0.5~0.6mm，施工完毕。
实施例3
防腐涂层由内到外依次为合金工作层和重防腐涂层，合金工作层为哈氏合金激光熔覆涂层，涂层厚度为0.2~1mm，重防腐涂料层由高固体份涂料组成，其厚度为0.5~1.2mm。
哈氏合金激光熔覆涂层为哈氏C-276合金，涂层具有亚稳态结构。
重防腐涂料层由高固体份涂料组成，包括A组分和B组分，其中A组分包括以下原料：双酚A型环氧树脂、颜填料、聚醚型活性稀释剂、硅烷偶联剂；其中B组分包括以下原料：固化剂、改性芳香胺、增韧剂、促进剂、填料。
重防腐涂层包括底漆层和面漆层两部分。
本实施例属于采用本发明的防腐涂层对强酸环境下化学储罐的腐蚀区域进行防腐修复处理，其工况条件是：化学储罐工作温度为25±1℃，介质条件是：36~38wt.%的浓盐酸。
本发明在化学储罐的具体实施方法是：
（1）、首先对经过强酸腐蚀的基体金属表面（待修复表面）进行脱脂、抛光处理，去除腐蚀产物，确保表面处于活化状态，达到表面干燥，无灰尘、油脂、污垢和锈斑。
（2）、将粘结剂和哈氏合金粉末预先混合，均匀地涂覆在基体金属表面上，以待激光熔覆处理。
（3）、采用大功率CO2连续激光器对已涂覆合金粉末的基体表面进行激光加工处理，涂层厚度为0.7~1mm，待表面冷却后进行机械抛光。
（4）、机械抛光后，将A、B两组分按照A\B=100：15（质量百分比）比例配置，混合后用电动搅拌器充分搅拌2分钟，以待空气喷涂。
（5）、采用空气喷涂的方式对激光熔覆处理过的哈氏涂层表面进行喷底漆，具体工作参数如下：空气喷枪喷涂距离为15~25cm，应保持喷枪与被涂物面呈直角，喷枪移动速度为30~60cm/s，施工时间约40~60min，以保证较薄的底漆与哈氏涂层紧密结合，自然烘干20h以后，底漆涂层厚度为0.3~0.4mm，准备喷面漆。
（6）、在底漆基础之上涂面漆，将A、B两组分按照A\B=100：15（质量百分比）比例配置，混合后用电动搅拌器充分搅拌2分钟，以待刷涂或滚涂。
（7）、用滚涂用具或毛刷对底漆进行滚涂或刷涂，自然烘干20h以后，面漆涂层厚度为0.5~0.8mm，施工完毕。
本发明不局限于上述具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。总之，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种耐强酸强碱的防腐涂层，其特征在于：所述的防腐涂层由内到外依次为合金工作层和重防腐涂层，合金工作层为哈氏合金激光熔覆涂层，涂层厚度为0.2~1mm，重防腐涂料层由高固体份涂料组成，其厚度为0.5~1.2mm。
2.根据权利要求1所述的耐强酸强碱的防腐涂层，其特征在于：所述的哈氏合金激光熔覆涂层为哈氏C-276合金，涂层具有亚稳态结构。
3.根据权利要求1所述的耐强酸强碱的防腐涂层，其特征在于：所述的重防腐涂料层由高固体份涂料组成，包括A组分和B组分，其中A组分包括以下原料：双酚A型环氧树脂、颜填料、聚醚型活性稀释剂、硅烷偶联剂；其中B组分包括以下原料：固化剂、改性芳香胺、增韧剂、促进剂、填料。
4.根据权利要求1所述的耐强酸强碱的防腐涂层，其特征在于：所述的重防腐涂层包括底漆层和面漆层两部分。
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