CN112076968A - 一种具有高耐蚀钢板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有高耐蚀性钢板的制造方法，其涉及到涂料材料和涂敷工艺的设计。涂料材料是含有金属合金粉末、氧化物粉末和有机树脂的混合物，其质量比例为：金属合金粉末12‑18%、氧化物粉末2‑8%、有机树脂80‑90%。该涂层材料的成膜性能、耐蚀性能以及耐高温性能优异，同时具有良好的附着性，可采用喷涂/滚涂/刷涂等多种方式直接在原料钢板表面进行施工。钢结构加工单元在后续的加工制造过程中可无需再对原料钢板进行除锈、临时防护等处理，大大缩短了制造周期，降低了生产成本。同时，该耐蚀涂料具有优异的耐蚀性能，能够显著减少钢结构加工制造工厂在后期的耐蚀涂料的使用量，减少因有机挥发物排放导致的环境污染，广泛适用于有防腐耐蚀需求的钢结构。
Description
技术领域
本发明属于金属结构的表面防腐蚀领域，尤其涉及一种具有高耐蚀性钢板的制造技术。具体的讲，涉及一种使钢板在后期的加工、变形以及焊接等过程前无需进行表面喷砂/抛丸等除锈处理，仍然具有优异的耐蚀性能，同时不影响原有钢板的焊接性能的表面耐蚀处理技术。
背景技术
金属材料的腐蚀问题一直受到广泛的关注，其破坏几乎遍及所有使用金属的场合，从日常生活到工业生产，金属腐蚀问题给国民经济带来巨大的损失。每年由于金属腐蚀不仅造成金属资源的损失，更重要的是金属结构被破坏，导致材料本身的各项物理性能发生变化，缩短设备的使用寿命，甚至造成坍塌、火灾或爆炸等灾难性事故。
目前作为金属材料防腐蚀处理的手段主要有涂漆、涂塑、镀覆金属、喷涂陶瓷涂层等等。但上述耐蚀处理的前提是需要对钢板进行表面清洁，包括抛丸、清灰、脱脂、磷化等工艺，而钢板在每道工序的间隔等待过程中仍存在锈蚀的问题。因此，为了保证钢板表面的有效涂覆，有些用户甚至需要对上述工艺进行多次重复施工。由于涂覆后的表面会对钢板原有的切割、弯曲和焊接等性能产生影响，通常耐蚀层涂覆过程都是在钢板完成结构性拼接后进行，施工过程仍普遍存在以下问题：（1）对于体积较小，内部结构相对复杂的设备或结构来说，其内部的喷涂过程相对难度大，结构内的有效的涂覆面积难以确保；（2）对于内部空间狭小的箱体结构内部耐蚀处理，需要工人在箱体内开展抛丸和喷涂工作，在炎热的夏季，工人的施工条件非常恶劣，其粉尘和排放严重威胁到施工人员的健康；（3）涂料层在设备的建造和运营过程中容易发生老化、鼓泡、起裂、爆皮脱落等破损情况，在涂层破损处不但不能达到有效腐蚀防护效果，反而容易加剧腐蚀发生，给设备的运行带来风险；（4）大多数喷涂覆层的漆料在未封闭车间或露天进行喷涂的过程中会导致VOC等污染物排放超标，给企业生产带来较大的困扰；（5）若采用耐蚀性好的不锈钢（或不锈钢复合板）产品来替代普通碳钢，虽然能够解决上述施工、效率及环保等方面的问题，但又会导致企业的生产成本居高不下，压缩了企业的盈利空间。
因此，针对上述问题，需要开发一种既能够满足用户对于结构钢板表面耐蚀性能要求，又不影响用户后续的加工使用的钢板表面处理工艺技术。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种具有高耐蚀性钢板的制造方法，以解决现有的碳钢钢板产品在出厂后易锈蚀的问题，同时减少下游结构加工制造公司在加工钢板过程中的工序和排放问题，降低生产成本，提高生产效率。
为了实现上述目的，本发明提出了一种具有高耐蚀性钢板的制造方法，其技术方案特征在于，在钢板的表面通过喷涂/刷涂/滚涂的方式涂敷含有金属以及氧化物粉末的树脂涂料。金属合金粉末的含量主要以镍、钛、铝中的任一种为主，同时包含钨、钼、铬、钒、铌、铜、镁中的1种或2种以上的元素。通过感应炉进行熔炼，将均匀的金属溶液倒入惰性气体高压雾化设备进行雾化制粉，在连续高速气流冲击下获得含有上述1种或2种以上元素的合金粉末。将上述制备的合金粉料用有机溶剂混匀制成浆液，后置于球磨机中进行球磨10-16小时，将球磨后浆液中的有机溶剂与金属合金粉分离，经过150℃烘干至有机挥发物全部挥发。将烘干后的金属粉筛分分级即得到该涂料所需金属合金粉。
将金属合金粉加入有机树脂，通过采用纳米二氧化钛和纳米二氧化硅粉末的一种或两种对涂料进行改性，提高涂料耐高温性能，使表面耐蚀层能够在后期涉及到高温加工的过程中不至被破坏，影响涂层的耐腐蚀性能。涂料中有机树脂、金属合金粉以及氧化物粉末各自所占的比例为：树脂80-90%、金属合金粉12-18%、氧化物粉末2-8%。将上述三种基料按比例混合均匀后即得到本发明所涉及的耐蚀处理技术的涂层材料。可采用喷涂、滚涂或者刷涂的方式，在成品钢板表面均匀的涂敷上述涂层材料，可以通过室温干燥或高温250-350℃的烘烤干燥后，得到表面耐蚀覆层，覆层的厚度可根据需要在10-60μm之间。
该表面覆层较传统的富锌涂料具有更优良的耐腐蚀性能，通过覆层内合金粉末的自钝化作用结合有机树脂的封包作用，使钢板基体与外界腐蚀环境形成物理隔离。此外，以往的耐蚀涂层需要在钢材加工后对结构整体进行抛丸除锈处理，工作环境的粉尘和有机排放物通常无法进行有效的收集排放，工况条件较差。采用上述技术生产的钢板，表面的耐蚀覆层具有优异的变形加工性能以及耐热性能，可以满足钢板在后期的切割（火切、水切、激光切割或等离子切割）、变形以及焊接加工工艺，加工后不会破坏表面耐蚀覆层，不影响表面的耐蚀性能。同时，覆层耐蚀材料对钢板焊接后焊缝的性能不会产生影响。钢结构加工厂可直接对钢板进行下料加工，无需在进行表面的抛丸除锈以及临时底漆喷涂等工序，大大缩短了加工周期，降低企业成本，提高生产效率。此外，在国家环保政策越来越规范化、严格化的当下，采用此项技术能够显著减少钢结构加工制造厂在生产过程中产生的粉尘和有机排放物的无组织排放，改善施工工况，满足国家的环保政策要求。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明中的钢板表面耐蚀处理技术方案进行进一步的描述，然而该进一步的描述并不对本发明的技术方案构成不当限定。
实施例1：
将7kg纯镍（纯度99.7%）、2kg的纯铬（纯度99.95%）和1kg的纯钼（纯度99.95%）置于真空感应炉内加热至1600-1650℃熔炼，用石墨棒搅拌均匀，搅拌过程中炉口通氮气保护，将搅拌均匀的合金液倒入惰性气体高压雾化制粉设备，制成球形的镍基合金粉末；将上述制备的10kg镍基合金粉末装入球磨机中均匀搅拌球磨12小时，再将球磨后的镍基合金粉末进行分离提纯和烘干，再经过筛分分级，得到粒度为600目的镍基合金粉。
取上述制备的镍基合金粉末1kg加入7kg的有机树脂中，用1200转/min的搅拌速度搅拌5min至粉末在树脂中均匀分散，再加入的0.2kg的纳米二氧化硅粉末，继续搅拌至均匀混合，制备成表面耐蚀耐高温涂料。
将上述制备涂料采用滚涂的方式在成品的钢板表面上均匀的滚涂，滚涂后在室温下静置120min，待表面涂敷层完全固化。采用超声测厚仪对表面覆层的厚度进行测量，测量结果显示表面平均的膜厚为30μm。
实施例2：
将9.5kg纯铝（纯度99.9%）、0.5kg的镁条（纯度99.9%），置于真空感应炉内加热至700-800℃熔炼，用石墨棒搅拌均匀，搅拌过程中炉口通氮气保护，将搅拌均匀的合金液倒入惰性气体高压雾化制粉设备，制成球形的铝合金粉末；将上述制备的10kg铝合金粉末装入球磨机中均匀搅拌球磨10小时，再将球磨后的铝合金粉末进行分离提纯和烘干，再经过筛分分级，得到粒度为600目的铝合金粉。
取上述制备的铝合金粉末1.5kg加入7.5kg的有机树脂中，用1200转/min的搅拌速度搅拌5min至粉末在树脂中均匀分散，再加入的0.3kg的纳米二氧化钛粉末，继续搅拌至均匀混合成乳白色液体，制备成表面耐蚀耐高温涂料。
将上述制备涂料采用气枪喷涂的方式在成品的钢板表面上均匀的喷涂，将喷涂后的钢板经过260℃加热烘烤5min，出炉后表面形成光滑的耐蚀表面。采用超声测厚仪对表面覆层的厚度进行测量，测量结果显示表面平均的膜厚为40μm
上述实施例1和实施例2所制得的耐蚀钢板在经过火焰切割、冷弯加工以及焊接加工后表面耐蚀覆层仍然完整。对于火焰切割试样，仅在火焰切割的割缝附近有1-2mm的烧损；对于弯曲试样，钢板的内弯和外弯面的覆层均未出现开裂、剥离等现象；对于焊接试样，焊接接头的力学性能与原有钢板焊接接头的力学性能基本无变化，焊缝及热影响区的显微组织与裸板焊接无异。表面耐蚀覆层的耐蚀性能不会受到影响，在标准中性盐雾实验中200小时后，表面无点蚀，说明此耐蚀钢板具有优异的表面耐蚀性能。
需要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.上述的一种具有高耐蚀性钢板的制造方法，其特征在于，经过改进处理后的钢板在后续的加工使用过程中可以无需再进行表面除锈、临时防护等耐蚀处理，同时显著减少设备整装后耐蚀涂料的使用量，大大降低加工企业的生产成本和制造周期，减少环境污染。
2.上述的一种具有高耐蚀性钢板的制造方法，其特征在于，可以采用喷涂/滚涂/刷涂等多种方式在钢板的表面进行涂敷处理，涂敷前无需对钢板表面进行特殊的除锈处理，涂敷后可以通过室温干燥或高温250-350℃烘烤的方式进行干燥。
3.上述的一种钢板表面的耐蚀处理技术，其特征在于，表面耐蚀层完全固化后的膜厚范围根据不同耐蚀的性能要求可以达到10-60μm。
4.上述的一种具有高耐蚀性钢板的制造方法，其特征在于，在钢板表面涂敷的材料为含有金属及氧化物粉末的有机树脂。
5.上述的一种具有高耐蚀性钢板的制造方法，其特征在于，涂料中的金属合金粉末的含量主要以镍、钛、铝元素为主，同时包含钨、钼、铬、钒、铌、铜、镁中的1种或2种以上的元素。
6.由上述元素组成的合金，经过熔炼、雾化颗粒、球磨、分离提纯、筛分等工艺，得到上述发明所需的金属合金粉。
7.上述的一种具有高耐蚀性钢板的制造方法，其特征在于，所采用的氧化物粉末为纳米级的二氧化钛或二氧化硅粉末中的一种或两种对涂料进行改性，使其在后续的高温加工过程中不会破坏表面耐蚀层性能。
8.上述的一种具有高耐蚀性钢板的制造方法，其特征在于，涂料中有机树脂、金属合金粉以及氧化物粉末各自所占的质量比例为：树脂80-90%、金属合金粉12-18%、氧化物粉末2-8%。
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