CN112500728B - 一种超细粉体增强型金属涂层材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种超细粉体增强型金属涂层材料及其制备方法。一种超细粉体增强型金属涂层材料,涂层材料包括内层防腐蚀层和外层防腐蚀层;内层防腐蚀层由超细粉体混合物分散到混合溶液中制成,超细粉体混合物含有以下重量份成分:5um~15um的硅酸钙40~45份,2um~15um的硅酸铝40~45份,0.5um~5um的珍珠岩3~6份,0.5um~5um的蛭石3~6份,0.1um~2um的炭黑3~6份,聚羧酸钠盐0.5~2份;混合溶液含有以下重量份成分:乙二醇20~30份,水70~80份;外层防腐蚀层含有以下重量份成分:1um~5um双酚A型环氧树脂30~40份,亚微米级羟基化氮化硅5~10份,甲基丙烯酸甲酯30~40份,烷基磺酸钠0.5~2份,水50~60份。本发明的一种超细粉体增强型金属涂层材料可对金属工件表面起到优异的防护作用,使其具有优异的防腐蚀能力。

Description

一种超细粉体增强型金属涂层材料及其制备方法
技术领域
本发明属于金属工件表面处理技术领域,具体涉及一种超细粉体增强型金属涂层材料及其制备方法。
背景技术
金属是现代工业中最重要的结构材料,金属腐蚀成为影响国民经济和工业安全的重要因素,金属腐蚀除了造成经济损失外,还会对房屋、桥梁、船舶、输油管道等工业设施造成安全隐患,因此,解决金属腐蚀问题对于提高国民经济利益、工业安全及资源保护具有重要意义。
目前,金属防腐技术主要包括电化学保护、缓蚀剂防护、覆盖涂层防护技术以及新型合金技术。其中,有机涂层涂覆防腐技术是目前常用的金属防腐技术,有机涂层材料具有防腐性能优异、制备工艺简单、易于维修养护及适用性等优点。常用的有机涂层涂覆材料有聚氨酯涂料、环氧树脂涂料和含氯乙烯类涂料,其中环氧树脂涂料是应用范围最广、性能最稳定的一类防腐涂料,由于环氧树脂对金属材料具有优良的粘附力、同时树脂具有耐介质性、高硬度以及热稳定性和化学稳定性等优点。
中国专利CN201611220030.9公开了一种用于金属工件表面的高防腐蚀复合涂层及制备方法,其特征在于复合涂层包括三聚磷酸铝涂料层和环氧树脂涂料层,其特征在于复合涂层的制备方法包括以下步骤:第一步,将三聚磷酸铝涂料涂装在工件表面,表干;第二步,将环氧树脂涂料涂装在工件表面,高温固化;第三步,采用红外激光扫描工件表面。所述三聚磷酸铝涂料是超细三聚磷酸铝粉、纳米级二氧化硅粉、超细氧化钙粉分散到溶剂中形成的悬浮液,所述环氧树脂涂料组成包括双酚A型环氧树脂、三聚氰酸三缩水甘油环氧树脂、间苯二胺、聚醚多元胺、二甲苯、高沸点汽油。所述红外激光扫描工艺是功率1~3kW,扫描速率8~12mm/s,功率密度1~5kJ/cm2。该金属防腐蚀复合涂层材料存在以下缺点:由于该材料的三聚磷酸铝涂料层中使用三聚磷酸铝粉配合纳米级的二氧化硅粉等,纳米级二氧化硅粉难以在三聚磷酸铝涂料层的混合溶剂中分散均匀,且纳米级二氧化硅粉自身极易发生团聚,造成涂覆形成的三聚磷酸铝防腐蚀层厚度分布范围很宽,及该专利文本中提到的25~100um之间,三聚磷酸铝防腐蚀层厚度在金属工件表面分布不均使得涂覆层表面比较粗糙、平整度差,使得防腐蚀层容易遭受外界摩擦力的破坏;此外,该专利使用的环氧树脂涂料层采用的是有机溶剂二甲苯、高沸点汽油和间苯二酚作为环氧树脂的溶剂,制备过程中对环境污染程度大,不符合绿色环保的发展理念。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足之处,提供一种超细粉体增强型金属涂层材料及其制备方法。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
一种超细粉体增强型金属涂层材料,所述涂层材料包括内层防腐蚀层和外层防腐蚀层;
所述内层防腐蚀层由超细粉体混合物分散到混合溶液中制成,所述超细粉体混合物含有以下重量份成分:5um~15um的硅酸钙 40~45份,2um~15um的硅酸铝40~45份,0.5um~5um的珍珠岩3~6份,0.5um~5um的蛭石3~6份,0.1um~2um的炭黑3~6份,聚羧酸钠盐0.5~2份;所述混合溶液含有以下重量份成分:乙二醇 20~30份,水70~80份;
所述外层防腐蚀层含有以下重量份成分:1um~5um双酚A型环氧树脂 30~40份,亚微米级羟基化氮化硅5~10份,甲基丙烯酸甲酯30~40份,烷基磺酸钠0.5~2份,水50~60份。
优选地,所述内层防腐蚀层的厚度为25~40um,所述外层防腐蚀层的厚度为20~50um。
优选地,所述超细粉体混合物与所述混合溶液的质量比为1:(0.5~2)。
优选地,所述亚微米级羟基化氮化硅的粒径为0.3~0.8um。
优选地,所述亚微米级羟基化氮化硅是按以下方法制备的:
将氮化硅粉体超声分散到去离子水中,制成悬浮液;
向所述悬浮液中加入硝酸,在135~145℃下反应6~8h;
反应产物过滤分离后用去离子水清洗干净,之后干燥。
优选地,所述悬浮液中氮化硅粉体的质量浓度为16~24mg/mL。
优选地,反应体系中所述硝酸与所述悬浮液的体积比为(0.6~1):1。
优选地,所述双酚A型环氧树脂是通过机械球磨的方法将粒径在5um以上的双酚A型环氧树脂颗粒球磨至粒径在1um~5um之间。
本发明还提供一种超细粉体增强型金属涂层材料的制备方法,包括以下步骤:
将所述超细粉体混合物溶解分散到所述混合溶液中制成第一防腐涂料,将所述第一防腐涂料均匀涂装到金属工件表面,干燥固化后形成所述内层防腐蚀层;
将配方量的所述双酚A型环氧树脂、所述亚微米级羟基化氮化硅、所述甲基丙烯酸甲酯、所述烷基磺酸钠溶解分散到水中制成第二防腐涂料,将所述第二防腐涂料均匀涂装到所述内层防腐蚀层的表面,干燥固化后形成所述外层防腐蚀层。
优选地,所述内层防腐蚀层的厚度为25~40um,所述外层防腐蚀层的厚度为20~50um。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
本发明的一种超细粉体增强型金属涂层材料的内层防腐蚀层以硅酸钙和硅酸铝作为防锈主体材料,利用聚羧酸钠盐的静电稳定作用和空间位阻作用可使得防锈主体材料在混合溶液中分散均匀,有效抑制防锈主体材料颗粒间的团聚;另一方面,本发明通过在内层防腐蚀层中添加中粒径的珍珠岩、蛭石颗粒以及更小粒径的炭黑颗粒,使得不同粒径的颗粒间相互填充,形成一种大粒径颗粒-中粒径颗粒-小粒径颗粒的空间阻隔效应,进而增大作为大粒径颗粒的防锈主体材料相邻两个粒子之间的距离,减弱它们之间相互吸引的范德华力,进一步抑制防锈主体材料颗粒间的团聚,使得超细粉体材料可以均匀地分散到混合溶液中,进而可使涂装后形成的内层防腐蚀厚度分布更均匀,表观防腐蚀面更光滑平整,使其具有更好的抗破坏和防腐蚀能力。此外,本发明使用的珍珠岩、蛭石和炭黑均具有良好的防腐蚀能力,可与防锈主体材料协同配合,进一步提高内层防腐蚀层的防腐蚀能力。
本发明的一种超细粉体增强型金属涂层材料的外层防腐蚀层以水为溶剂,不使用有机溶剂,制备过程绿色环保;且在外层防腐蚀层中添加了亚微米级羟基化氮化硅,可以增强外层防腐蚀层的强度、硬度、耐磨损和抗氧化等性能,使得外层防腐蚀能具有更好的抗破坏和防腐蚀能力。
本发明的一种超细粉体增强型金属涂层材料在内层防腐蚀层和外层防腐蚀层的共同作用下,可对金属工件表面起到优异的防护作用,使其具有优异的防腐蚀能力。
本发明的一种超细粉体增强型金属涂层材料的制备方法简单,易于操作,适于规模化生产。
本发明的附加优点、目的以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述,且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显,或者可以根据本发明的实践而获知。本领域技术人员将会理解的是,能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述,并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
须知,下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置。
此外应理解,本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤,除非另有说明;而且,除非另有说明,各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具,而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容的情况下,当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明实施例提供一种超细粉体增强型金属涂层材料,该涂层材料包括内层防腐蚀层和外层防腐蚀层;其中,内层防腐蚀层由超细粉体混合物分散到混合溶液中制成,超细粉体混合物含有以下重量份成分:5um~15um的硅酸钙 40~45份,2um~15um的硅酸铝40~45份,0.5um~5um的珍珠岩3~6份,0.5um~5um的蛭石3~6份,0.1um~2um的炭黑3~6份,聚羧酸钠盐0.5~2份;所述混合溶液含有以下重量份成分:乙二醇 20~30份,水70~80份;优选地,超细粉体混合物与混合溶液的质量比为1:(0.5~2)。
外层防腐蚀层含有以下重量份成分:1um~5um双酚A型环氧树脂 30~40份,亚微米级羟基化氮化硅5~10份,甲基丙烯酸甲酯30~40份,烷基磺酸钠0.5~2份,水50~60份。优选地,亚微米级羟基化氮化硅的粒径为0.3~0.8um。
内层防腐蚀层中,以硅酸钙和硅酸铝为防锈主体材料,硅酸钙和硅酸铝具有极佳的化学稳定性,通过硅氧键合力可在金属表面形成致密稳定的涂层,降低水、氧气及腐蚀性电解质的渗透率,进而可避免金属基材因发生氧化还原反应而遭受腐蚀。然而,超细粉体虽然更利于在金属工件表面形成更薄的涂覆层,但超细粉体颗粒间极易相互粘黏、团聚,造成涂覆形成的腐蚀层厚度分布范围很宽,各点厚度均匀性差,防腐蚀面粗糙不平整,使得防腐蚀层很容易遭受外力破坏,进而降低其防腐蚀性能。为了改善超细粉体间的团聚,本发明利用可溶解在混合溶液中的聚羧酸钠盐的静电稳定作用和空间位阻作用,使得防锈主体材料在混合溶液中分散均匀,可有效抑制防锈主体材料颗粒间的团聚。另一方面,本发明通过在内层防腐蚀层中添加中粒径的珍珠岩、蛭石颗粒以及更小粒径的炭黑颗粒,使得不同粒径的颗粒间相互填充,形成一种大粒径颗粒(硅酸钙、硅酸铝颗粒)-中粒径颗粒(珍珠岩、蛭石颗粒)-小粒径颗粒(炭黑颗粒)的空间阻隔效应,进而增大作为大粒径颗粒的防锈主体材料相邻两个粒子之间的距离,减弱它们之间相互吸引的范德华力,进一步抑制防锈主体材料颗粒间的团聚,使得超细粉体材料可以均匀地分散到混合溶液中,进而可使涂装后形成的内层防腐蚀厚度分布更均匀,表观防腐蚀面更光滑平整,使其具有更好的抗破坏和防腐蚀能力。此外,本发明使用的珍珠岩、蛭石和炭黑均具有良好的防腐蚀能力,可与防锈主体材料协同配合,进一步提高内层防腐蚀层的防腐蚀能力。
优选地,本发明的一种超细粉体增强型金属涂层材料的内层防腐蚀层的厚度为25~40um,外层防腐蚀层的厚度为20~50um。
优选地,亚微米级羟基化氮化硅是按以下方法制备的:
(1)将氮化硅原料在100~110℃烘箱中干燥12~24h以去除氮化硅原料表面吸附的水份。
(2)将干燥后的氮化硅粉体超声分散到去离子水中,制成悬浮液;优选地,悬浮液中氮化硅粉体的质量浓度为16~24mg/mL。
(3)向悬浮液中加入硝酸,在135~145℃下反应6~8h;优选地,反应体系中硝酸与悬浮液的体积比为(0.6~1):1。
(4)反应产物过滤分离后用去离子水清洗干净,之后干燥。
氮化硅具有高强度、高硬度、耐高温、耐磨损、抗热震及抗氧化等优点,将其应用到金属的防腐蚀层中将利于提高金属的防腐蚀能力以及抗破坏能力。但市售的亚微米级氮化硅超细粉体在水溶液中的分散性较差,限制了其在水性防腐涂料中的应用,因此,本发明通过硝酸氧化对氮化原料进行表面羟基化改性,使其具有更好的亲水性,进而使其能更好地分散到水溶液中。在硝酸作用下,氮化硅颗粒表面发生水解生成二氧化硅薄膜,二氧化硅薄膜中的不饱和键在加热条件下与水分子之间产生电子转移,在氮化硅颗粒表面生成硅-羟基,氮化硅表面经过羟基化改性后,有利于提高氮化硅颗粒在水相体系中的分散性和稳定性。
本发明的一种超细粉体增强型金属涂层材料的外层防腐蚀层中的双酚A型环氧树脂分子上含有大量的羟基、环氧基和醚键等极性基团,这些基团能够与内层防腐蚀层的界面间形成足够量的氢键作用力和静电吸附力,使得外层防腐蚀层可以很好地粘合在内层防腐蚀层上。外层防腐蚀层中的甲基丙烯酸甲酯可以提高双酚A型环氧树脂涂覆成膜的韧性和光泽度,使得外层防腐蚀层表观更光滑、更平整,有利于提高外层防腐蚀层的抗破坏能力和防腐蚀能力。而且,外层防腐蚀层主要由双酚A型环氧树脂和甲基丙烯酸甲酯这类有机高分子组成,使得外层防腐蚀层具有优良的抗阻性能,可降低电解质中离子的迁移速率,进而起到防腐蚀作用。
优选地,本发明的双酚A型环氧树脂是通过机械球磨的方法将粒径在5um以上的双酚A型环氧树脂颗粒球磨至粒径在1um~5um之间。通过球磨制备的微米级的双酚A型环氧树脂可良好地分散到水溶液中,形成双酚A型环氧树脂乳液,这种方法工艺简单,制备成本低,适于大规模生产。
本发明的一种超细粉体增强型金属涂层材料的外层防腐蚀层以水为溶剂,不使用有机溶剂,制备过程绿色环保;且在外层防腐蚀层中添加了亚微米级羟基化氮化硅,可以增强外层防腐蚀层的强度、硬度、耐磨损和抗氧化等性能,使得外层防腐蚀能具有更好的抗破坏和防腐蚀能力。
本发明的一种超细粉体增强型金属涂层材料在内层防腐蚀层和外层防腐蚀层的共同作用下,可对金属工件表面起到优异的防护作用,使其具有优异的防腐蚀能力。
本发明还提供一种超细粉体增强型金属涂层材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将超细粉体混合物溶解分散到混合溶液中制成第一防腐涂料,将第一防腐涂料均匀涂装到金属工件表面,干燥固化后形成内层防腐蚀层;优选地,内层防腐蚀层的厚度为25~40um;
(2)将配方量的双酚A型环氧树脂、亚微米级羟基化氮化硅、甲基丙烯酸甲酯、烷基磺酸钠溶解分散到水中制成第二防腐涂料,将第二防腐涂料均匀涂装到内层防腐蚀层的表面,干燥固化后形成外层防腐蚀层。优选地,外层防腐蚀层的厚度为20~50um。
以下结合具体实施例做进一步说明。
实施例1
本发明实施例1提供一种超细粉体增强型金属涂层材料及其制备方法。
一种超细粉体增强型金属涂层材料,该涂层材料包括内层防腐蚀层和外层防腐蚀层;
内层防腐蚀层由超细粉体混合物分散到混合溶液中制成,超细粉体混合物含有以下重量份成分:5um~15um的硅酸钙 40份,2um~15um的硅酸铝40份,0.5um~5um的珍珠岩3份,0.5um~5um的蛭石3份,0.1um~2um的炭黑3份,聚羧酸钠盐0.5份;混合溶液含有以下重量份成分:乙二醇 20份,水80份;超细粉体混合物与混合溶液的质量比为1:0.5。
外层防腐蚀层含有以下重量份成分:1um~5um双酚A型环氧树脂 30份,0.3~0.8um羟基化氮化硅5份,甲基丙烯酸甲酯30份,烷基磺酸钠0.5份,水50份。
其中,羟基化氮化硅是按以下方法制备的:
(1)将氮化硅原料在110℃烘箱中干燥12h以去除氮化硅原料表面吸附的水份。
(2)将0.8g干燥后的氮化硅粉体超声分散到50ml去离子水中,制成悬浮液;
(3)向悬浮液中加入50mL硝酸,在140℃下反应6h;
(4)反应产物过滤分离后用去离子水清洗干净,之后110℃干燥8h。
本发明实施例还提供一种超细粉体增强型金属涂层材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将上述配方量的超细粉体混合物溶解分散到混合溶液中制成第一防腐涂料,将第一防腐涂料均匀涂装到金属工件表面,室温干燥固化后形成内层防腐蚀层;
(2)将上述配方量的双酚A型环氧树脂、羟基化氮化硅、甲基丙烯酸甲酯、烷基磺酸钠溶解分散到水中制成第二防腐涂料,将第二防腐涂料均匀涂装到内层防腐蚀层的表面,110℃干燥固化1h后形成外层防腐蚀层。
经检测,内层防腐蚀层的厚度为25~40um,且85%以上的厚度集中在30~35um之间;外层防腐蚀层的厚度为20~50um,且85%以上的厚度集中在35~45um之间。表明本发明实施例制备的超细粉体增强型金属涂层材料在金属工件表面分布均匀,涂层表面光滑性、平整度好。
将经过防腐涂装后的金属工件置于40%的硫酸中,在25~30℃环境下浸泡30天后,观察涂层表面无裂纹、起泡或剥落现象。表明本发明实施例制备的超细粉体增强型金属涂层材料具有优异的防腐蚀能力。
实施例2
本发明实施例2提供一种超细粉体增强型金属涂层材料及其制备方法。
一种超细粉体增强型金属涂层材料,该涂层材料包括内层防腐蚀层和外层防腐蚀层;
内层防腐蚀层由超细粉体混合物分散到混合溶液中制成,超细粉体混合物含有以下重量份成分:5um~15um的硅酸钙 40份,2um~15um的硅酸铝45份,0.5um~5um的珍珠岩5份,0.5um~5um的蛭石5份,0.1um~2um的炭黑3份,聚羧酸钠盐1份;混合溶液含有以下重量份成分:乙二醇 30份,水70份;超细粉体混合物与混合溶液的质量比为1:1。
外层防腐蚀层含有以下重量份成分:1um~5um双酚A型环氧树脂 40份,0.3~0.8um羟基化氮化硅8份,甲基丙烯酸甲酯35份,烷基磺酸钠1.5份,水60份。
其中,羟基化氮化硅是按以下方法制备的:
(1)将氮化硅原料在110℃烘箱中干燥12h以去除氮化硅原料表面吸附的水份。
(2)将1g干燥后的氮化硅粉体超声分散到50ml去离子水中,制成悬浮液;
(3)向悬浮液中加入40mL硝酸,在135℃下反应8h;
(4)反应产物过滤分离后用去离子水清洗干净,之后110℃干燥8h。
本发明实施例的一种超细粉体增强型金属涂层材料的制备方法同实施例1。
经检测,内层防腐蚀层的厚度为25~40um,且85%以上的厚度集中在28~36um之间;外层防腐蚀层的厚度为20~50um,且85%以上的厚度集中在35~42um之间。表明本发明实施例制备的超细粉体增强型金属涂层材料在金属工件表面分布均匀,涂层表面光滑性、平整度好。
将经过防腐涂装后的金属工件置于40%的硫酸中,在25~30℃环境下浸泡40天后,观察涂层表面无裂纹、起泡或剥落现象。表明本发明实施例制备的超细粉体增强型金属涂层材料具有优异的防腐蚀能力。
实施例3
本发明实施例32提供一种超细粉体增强型金属涂层材料及其制备方法。
一种超细粉体增强型金属涂层材料,该涂层材料包括内层防腐蚀层和外层防腐蚀层;
内层防腐蚀层由超细粉体混合物分散到混合溶液中制成,超细粉体混合物含有以下重量份成分:5um~15um的硅酸钙 45份,2um~15um的硅酸铝45份,0.5um~5um的珍珠岩6份,0.5um~5um的蛭石6份,0.1um~2um的炭黑6份,聚羧酸钠盐2份;混合溶液含有以下重量份成分:乙二醇 30份,水70份;超细粉体混合物与混合溶液的质量比为1:2。
外层防腐蚀层含有以下重量份成分:1um~5um双酚A型环氧树脂 35份,0.3~0.8um羟基化氮化硅10份,甲基丙烯酸甲酯40份,烷基磺酸钠2份,水60份。
其中,羟基化氮化硅是按以下方法制备的:
(1)将氮化硅原料在110℃烘箱中干燥12h以去除氮化硅原料表面吸附的水份。
(2)将1.2g干燥后的氮化硅粉体超声分散到50ml去离子水中,制成悬浮液;
(3)向悬浮液中加入50mL硝酸,在145℃下反应6h;
(4)反应产物过滤分离后用去离子水清洗干净,之后110℃干燥8h。
本发明实施例的一种超细粉体增强型金属涂层材料的制备方法同实施例1。
经检测,内层防腐蚀层的厚度为25~40um,且85%以上的厚度集中在29~35um之间;外层防腐蚀层的厚度为20~50um,且85%以上的厚度集中在32~41um之间。表明本发明实施例制备的超细粉体增强型金属涂层材料在金属工件表面分布均匀,涂层表面光滑性、平整度好。
将经过防腐涂装后的金属工件置于40%的硫酸中,在25~30℃环境下浸泡40天后,观察涂层表面无裂纹、起泡或剥落现象。表明本发明实施例制备的超细粉体增强型金属涂层材料具有优异的防腐蚀能力。
本发明的保护范围不限于上述的实施例,显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围,则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (10)

1.一种超细粉体增强型金属涂层材料,其特征在于,所述涂层材料包括内层防腐蚀层和外层防腐蚀层;
所述内层防腐蚀层由超细粉体混合物分散到混合溶液中制成,所述超细粉体混合物含有以下重量份成分:5 μ m ~15μ m 的硅酸钙 40~45份,2μ m ~15μ m 的硅酸铝40~45份,0.5μ m ~5μ m 的珍珠岩3~6份,0.5μ m ~5μ m 的蛭石3~6份,0.1μ m ~2μ m 的炭黑3~6份,聚羧酸钠盐0.5~2份;所述混合溶液含有以下重量份成分:乙二醇 20~30份,水70~80份;
所述外层防腐蚀层含有以下重量份成分:1μ m ~5μ m 双酚A型环氧树脂 30~40份,亚微米级羟基化氮化硅5~10份,甲基丙烯酸甲酯30~40份,烷基磺酸钠0.5~2份,水50~60份。
2.根据权利要求1所述的一种超细粉体增强型金属涂层材料,其特征在于,所述内层防腐蚀层的厚度为25~40μ m ,所述外层防腐蚀层的厚度为20~50μ m 。
3.根据权利要求1所述的一种超细粉体增强型金属涂层材料,其特征在于,所述超细粉体混合物与所述混合溶液的质量比为1:(0.5~2)。
4.根据权利要求1所述的一种超细粉体增强型金属涂层材料,其特征在于,所述亚微米级羟基化氮化硅的粒径为0.3~0.8μ m 。
5.根据权利要求4所述的一种超细粉体增强型金属涂层材料,其特征在于,所述亚微米级羟基化氮化硅是按以下方法制备的:
将氮化硅粉体超声分散到去离子水中,制成悬浮液;
向所述悬浮液中加入硝酸,在135~145℃下反应6~8h;
反应产物过滤分离后用去离子水清洗干净,之后干燥。
6.根据权利要求5所述的一种超细粉体增强型金属涂层材料,其特征在于,所述悬浮液中氮化硅粉体的质量浓度为16~24mg/mL。
7.根据权利要求6所述的一种超细粉体增强型金属涂层材料,其特征在于,反应体系中所述硝酸与所述悬浮液的体积比为(0.6~1):1。
8.根据权利要求1所述的一种超细粉体增强型金属涂层材料,其特征在于,所述双酚A型环氧树脂是通过机械球磨的方法将粒径在5μ m 以上的双酚A型环氧树脂颗粒球磨至粒径在1μ m ~5μ m 之间。
9.根据权利要求1~8任一项所述的一种超细粉体增强型金属涂层材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将所述超细粉体混合物溶解分散到所述混合溶液中制成第一防腐涂料,将所述第一防腐涂料均匀涂装到金属工件表面,干燥固化后形成所述内层防腐蚀层;
将配方量的所述双酚A型环氧树脂、所述亚微米级羟基化氮化硅、所述甲基丙烯酸甲酯、所述烷基磺酸钠溶解分散到水中制成第二防腐涂料,将所述第二防腐涂料均匀涂装到所述内层防腐蚀层的表面,干燥固化后形成所述外层防腐蚀层。
10.根据权利要求9所述的一种超细粉体增强型金属涂层材料的制备方法,其特征在于,所述内层防腐蚀层的厚度为25~40μ m ,所述外层防腐蚀层的厚度为20~50μ m 。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61204283A (ja) * 1985-03-08 1986-09-10 Kansai Paint Co Ltd 無機質系亜鉛含有被覆組成物
CN205350610U (zh) * 2016-03-03 2016-06-29 湖北环亚塑胶科技有限公司 室外耐老化抗腐蚀pe给水管
CN107362959A (zh) * 2016-12-26 2017-11-21 漯河医学高等专科学校 用于金属工件表面的高防腐蚀复合涂层及制备方法
CN107446093A (zh) * 2017-08-25 2017-12-08 青岛桥海陶瓷新材料科技有限公司 纳米氮化硅改性环氧丙烯酸酯乳液、水性防腐涂料及制备方法
CN107597528A (zh) * 2016-07-06 2018-01-19 关西涂料株式会社 省工序防蚀重涂施工方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61204283A (ja) * 1985-03-08 1986-09-10 Kansai Paint Co Ltd 無機質系亜鉛含有被覆組成物
CN205350610U (zh) * 2016-03-03 2016-06-29 湖北环亚塑胶科技有限公司 室外耐老化抗腐蚀pe给水管
CN107597528A (zh) * 2016-07-06 2018-01-19 关西涂料株式会社 省工序防蚀重涂施工方法
CN107362959A (zh) * 2016-12-26 2017-11-21 漯河医学高等专科学校 用于金属工件表面的高防腐蚀复合涂层及制备方法
CN107446093A (zh) * 2017-08-25 2017-12-08 青岛桥海陶瓷新材料科技有限公司 纳米氮化硅改性环氧丙烯酸酯乳液、水性防腐涂料及制备方法

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Denomination of invention: A ultrafine powder reinforced metal coating material and its preparation method

Effective date of registration: 20230424

Granted publication date: 20211112

Pledgee: Zhejiang Deqing Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Xinshi sub branch

Pledgor: ZHEJIANG SHENJIU METAL PRODUCTS CO.,LTD.

Registration number: Y2023980038855