CN115011904B - 一种防腐防污金属材料的复合处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防腐防污金属材料的复合处理方法，属于金属处理技术领域，具体包括以下步骤：S1、涂层填料亏制备；S2、将待处理的金属表面进行预处理；S3、涂层处理。本发明中，通过在涂层颗粒中氧氯化锆对ZrC填料的包覆后，在将填料原料与SiC聚合物空心微球进行负载后，实现对涂层填料的充分分散处理效果，从而能够有效提高涂层处理效果，通过SiC聚合物空心微球的负载效果，提高涂层的与基体的结合强度，能够获取质量稳定性能优良的粘接底层。
Description
技术领域
本发明属于金属处理技术领域，尤其涉及一种防腐防污金属材料的复合处理方法。
背景技术
为了保证金属的耐用性和抗腐蚀能力，一般需要对生产后的金属进行表面处理，金属的防腐方法主要包括在金属基体的表面涂油漆、镀锌或采用热喷涂技术喷涂涂层，涂层技术是众多表面改性技术中颇为有效的技术手段之一。通过在基体表面制备一定厚度的涂层，可改善原料基体的原有物理性能，或使基体具备使用的所需要的某些新效果，以拓宽材料的应用范围；
热喷涂技术是20世纪初期发展起来的表面强化技术，特点是在不改变主体材料成分的基础上，仅通过少量的涂层沉积即可有效改善基体材料的性能，甚至能根据材料使用环境的苛刻要求增加一些新性能。根据喷枪热源特点，热喷涂可大致分为：燃烧火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、爆炸喷涂等，等离子喷涂已逐渐成为主要的热喷涂技术手段之一，被广泛应用在各行各业中。
中国专利文献CN107245691A公开了一种金属材料复合热处理表面强化方法。将金属工件加热到780～900℃进行碳氮共渗达到一定深度后降温至650～720℃进行氮碳共渗。氮碳共渗过程后期通过控制氮势消除渗层中的脆性化合物层。然后进行淬火，先置于250～300℃硝盐溶液中等温淬火并保温，再置于120～180℃等温淬火并保温，最后在220～240℃时效处理。该工艺淬火温度低，金属工件变形小，渗层厚度大；而且可以获得无脆性白亮层的表面，极大减小了渗层脆性，同时在经过淬火-分配-回火工艺处理后，材料心部的强韧性得到提高，渗层的强度、硬度也得到了进一步提高，但在实际加工过程中，原料在喷枪送料的过程中送粉容易阻塞，进而导致送料时的拖拽力发生变化，影响到涂层成型后的规则形状，颗粒分布均匀效果不佳，不能很好的满足使用。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决原料在喷枪送料的过程中送粉容易阻塞，进而导致送料时的拖拽力发生变化，影响到涂层成型后的规则形状，颗粒分布均匀效果不佳的问题，而提出的一种防腐防污金属材料的复合处理方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种防腐防污金属材料的复合处理方法，具体包括以下步骤：
S1、涂层填料亏制备，将聚碳硅烷在390-420℃下处理12h去除下分子链后，凝胶块通过研磨机进行研磨，筛分出250-410μm粒径的凝胶粒子，通过将凝胶粒子通过乙醇浸泡和烘干后，通过炉内成球法制备SiC聚合物空心微球，通过加热氧氯化锆的醇水溶液，对溶液中进行微波分散的ZrC填料进行包覆，将钛粉、氧化铝粉和湿润分散剂加热后成型前驱胶体后，将制备的SiC聚合物空心颗粒加入前驱胶体内，通过磁力搅拌器充分搅拌混合后，冷却静置粉碎后获得涂层填料颗粒；
S2、将待处理的金属表面进行预处理，将金属表面进行除油脱脂后，进行喷砂处理粗化后，直到金属基体表面没有金属光泽，用酒精清洗烘干，固定喷涂试样，喷砂朝向为倾斜角度入料；
S3、涂层处理，打开等离子喷涂设备整流电源进行预热处理，将制备完成的涂层填料颗粒送入等离子喷涂设备送粉器内，将喷枪与基体之间进行喷涂预热，将基体表面控制在200-300℃，同时控制喷涂距离，根据喷涂参数喷涂打底层后调节参数升温后喷涂表面层，通过等离子喷涂技术在金属材料进行喷涂，工作气体为Ar和H2，通过室温下冷却至常温后等待喷涂完成的防腐防污层固化，通过微晶石蜡对涂层表面进行封孔处理，复合处理完成。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述喷砂处理中喷砂料为白玉砂。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述S2中，Ar气压为0.80-0.98MPa，H2气压为0.52-0.72MPa，所述等离子电流为400-600A，电压为48-52V。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述填料由以下组分按重量份计：SiC聚合物空心微球5-10份、钛粉5-8份、氧化铝粉5-10份、氧氯化锆3-5份和湿润分散剂2-5份。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述湿润分散剂为阴离子型润湿剂或非离子型润湿剂中的一种。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述S2中金属表面除油脱脂包括首先通过乳化液进行清理，将清洗后的金属件通过碱性清洗剂进行喷淋清洗。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述乳化液包括有机溶剂、表面活性剂和水。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述金属基体表面非喷涂表面进行薄铜皮保护，同时对键槽内填充石棉绳进行保护。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明中，通过在涂层颗粒中氧氯化锆对ZrC填料的包覆后，在将填料原料与SiC聚合物空心微球进行负载后，实现对涂层填料的充分分散处理效果，从而能够有效提高涂层处理效果，SiC聚合物空心微球的抗腐蚀、抗磨损性能以及耐高温抗氧化能力较强，在添加后能够增强金属涂层表面的抗腐蚀抗温能力，通过SiC聚合物空心微球的负载效果，提高涂层的与基体的结合强度，能够获取质量稳定性能优良的粘接底层，涂层界面结合良好，满足使用需要。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：一种防腐防污金属材料的复合处理方法，具体包括以下步骤：
S1、涂层填料亏制备，将聚碳硅烷在390℃下处理12h去除下分子链后，凝胶块通过研磨机进行研磨，筛分出250μm粒径的凝胶粒子，通过将凝胶粒子通过乙醇浸泡和烘干后，通过炉内成球法制备SiC聚合物空心微球，通过加热氧氯化锆的醇水溶液，对溶液中进行微波分散的ZrC填料进行包覆，将钛粉、氧化铝粉和湿润分散剂加热后成型前驱胶体后，将制备的SiC聚合物空心颗粒加入前驱胶体内，通过磁力搅拌器充分搅拌混合后，冷却静置粉碎后获得涂层填料颗粒；
S2、将待处理的金属表面进行预处理，将金属表面进行除油脱脂后，进行喷砂处理粗化后，直到金属基体表面没有金属光泽，用酒精清洗烘干，固定喷涂试样，喷砂朝向为倾斜角度入料；
S3、涂层处理，打开等离子喷涂设备整流电源进行预热处理，将制备完成的涂层填料颗粒送入等离子喷涂设备送粉器内，将喷枪与基体之间进行喷涂预热，将基体表面控制在200℃，同时控制喷涂距离，根据喷涂参数喷涂打底层后调节参数升温后喷涂表面层，通过等离子喷涂技术在金属材料进行喷涂，工作气体为Ar和H2，通过室温下冷却至常温后等待喷涂完成的防腐防污层固化，通过微晶石蜡对涂层表面进行封孔处理，复合处理完成；
所述喷砂处理中喷砂料为白玉砂，所述S2中，Ar气压为0.80MPa，H2气压为0.52Pa，所述等离子电流为400A，电压为48V，所述填料由以下组分按重量份计：SiC聚合物空心微球5份、钛粉5份、氧化铝粉5份、氧氯化锆3份和湿润分散剂2份，所述湿润分散剂为阴离子型润湿剂或非离子型润湿剂中的一种，所述S2中金属表面除油脱脂包括首先通过乳化液进行清理，将清洗后的金属件通过碱性清洗剂进行喷淋清洗，所述乳化液包括有机溶剂、表面活性剂和水，所述金属基体表面非喷涂表面进行薄铜皮保护，同时对键槽内填充石棉绳进行保护。
实施例2
本发明提供一种技术方案：一种防腐防污金属材料的复合处理方法，具体包括以下步骤：
S1、涂层填料亏制备，将聚碳硅烷在410℃下处理12h去除下分子链后，凝胶块通过研磨机进行研磨，筛分出360μm粒径的凝胶粒子，通过将凝胶粒子通过乙醇浸泡和烘干后，通过炉内成球法制备SiC聚合物空心微球，通过加热氧氯化锆的醇水溶液，对溶液中进行微波分散的ZrC填料进行包覆，将钛粉、氧化铝粉和湿润分散剂加热后成型前驱胶体后，将制备的SiC聚合物空心颗粒加入前驱胶体内，通过磁力搅拌器充分搅拌混合后，冷却静置粉碎后获得涂层填料颗粒；
S2、将待处理的金属表面进行预处理，将金属表面进行除油脱脂后，进行喷砂处理粗化后，直到金属基体表面没有金属光泽，用酒精清洗烘干，固定喷涂试样，喷砂朝向为倾斜角度入料；
S3、涂层处理，打开等离子喷涂设备整流电源进行预热处理，将制备完成的涂层填料颗粒送入等离子喷涂设备送粉器内，将喷枪与基体之间进行喷涂预热，将基体表面控制在250℃，同时控制喷涂距离，根据喷涂参数喷涂打底层后调节参数升温后喷涂表面层，通过等离子喷涂技术在金属材料进行喷涂，工作气体为Ar和H2，通过室温下冷却至常温后等待喷涂完成的防腐防污层固化，通过微晶石蜡对涂层表面进行封孔处理，复合处理完成；
所述喷砂处理中喷砂料为白玉砂，所述S2中，Ar气压为0.80-0.98MPa，H2气压为0.52-0.72MPa，所述等离子电流为500A，电压为50V，所述填料由以下组分按重量份计：SiC聚合物空心微球8份、钛粉6份、氧化铝粉8份、氧氯化锆4份和湿润分散剂4份，所述湿润分散剂为阴离子型润湿剂或非离子型润湿剂中的一种，所述S2中金属表面除油脱脂包括首先通过乳化液进行清理，将清洗后的金属件通过碱性清洗剂进行喷淋清洗，所述乳化液包括有机溶剂、表面活性剂和水，所述金属基体表面非喷涂表面进行薄铜皮保护，同时对键槽内填充石棉绳进行保护。
实施例3
本发明提供一种技术方案：一种防腐防污金属材料的复合处理方法，具体包括以下步骤：
S1、涂层填料亏制备，将聚碳硅烷在420℃下处理12h去除下分子链后，凝胶块通过研磨机进行研磨，筛分出410μm粒径的凝胶粒子，通过将凝胶粒子通过乙醇浸泡和烘干后，通过炉内成球法制备SiC聚合物空心微球，通过加热氧氯化锆的醇水溶液，对溶液中进行微波分散的ZrC填料进行包覆，将钛粉、氧化铝粉和湿润分散剂加热后成型前驱胶体后，将制备的SiC聚合物空心颗粒加入前驱胶体内，通过磁力搅拌器充分搅拌混合后，冷却静置粉碎后获得涂层填料颗粒；
S2、将待处理的金属表面进行预处理，将金属表面进行除油脱脂后，进行喷砂处理粗化后，直到金属基体表面没有金属光泽，用酒精清洗烘干，固定喷涂试样，喷砂朝向为倾斜角度入料；
S3、涂层处理，打开等离子喷涂设备整流电源进行预热处理，将制备完成的涂层填料颗粒送入等离子喷涂设备送粉器内，将喷枪与基体之间进行喷涂预热，将基体表面控制在300℃，同时控制喷涂距离，根据喷涂参数喷涂打底层后调节参数升温后喷涂表面层，通过等离子喷涂技术在金属材料进行喷涂，工作气体为Ar和H2，通过室温下冷却至常温后等待喷涂完成的防腐防污层固化，通过微晶石蜡对涂层表面进行封孔处理，复合处理完成；
所述喷砂处理中喷砂料为白玉砂，所述S2中，Ar气压为0.98MPa，H2气压为0.72MPa，所述等离子电流为600A，电压为52V，所述填料由以下组分按重量份计：SiC聚合物空心微球10份、钛粉8份、氧化铝粉10份、氧氯化锆5份和湿润分散剂5份，所述湿润分散剂为阴离子型润湿剂或非离子型润湿剂中的一种，所述S2中金属表面除油脱脂包括首先通过乳化液进行清理，将清洗后的金属件通过碱性清洗剂进行喷淋清洗，所述乳化液包括有机溶剂、表面活性剂和水，所述金属基体表面非喷涂表面进行薄铜皮保护，同时对键槽内填充石棉绳进行保护。
将实施例1-3工艺制备的不同试样块进行试验，并购置市售离子喷涂涂层的耐磨金属板做对比例，参考GB/T1768-2006，采用泰伯尔磨耗试验仪5135，负载为1000g，磨轮型号为CS-17，圈数为2000转，测试平均质量损失和平均减薄度；
选取每种样品的标准样板做荧光紫外灯耐候试验，试验参考GB/T23987-2009中方法A进行试验，光源为UVB-313，光照段为60℃+4h，冷凝段为40℃+4h交替进行吗。试验设备为紫外线/冷凝老化试验箱ATLAS UVCON，试验后参考GB/T1766-2008对涂层的破坏、失光、变色、粉化、开裂、起泡、生锈、剥落进行评定。
依据GB/T1771-2007，对试样进行5000h中性盐雾试验项目的检验。试验设备为湿热盐雾试验箱WKNE-0185，试验温度为35℃，氯化钠溶液的质量浓度为50g/L，pH值为6.5～7.2，盐雾沉降量为1～2ml/80cm2/h，样品放置方式为垂直悬挂四。全浸渍腐蚀。将试样喷有涂层的面暴露在外，其余三面用石蜡包裹，同时制备尺寸同样的金属基体试件。试样放入10％HC溶液和10％NOH溶液中，进行室温全浸泡振动腐蚀试验。采用质量表示腐蚀速度，用腐蚀前后试样的质量变化来评价涂层的耐蚀性能，利用TG328A分析天平称量各腐蚀试样(测量精度为00001g)，5次试验取平均值。每种试样累计腐蚀时间为48h，每次称重前用煤油、汽油冲洗三次并经40C烘干；
其中，－代表无变化，由上表可知实施例2制备的样品块涂层抗物理磨耗以及涂层化学腐蚀能力较强，为本发明的优先实施例；
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种防腐防污金属材料的复合处理方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1、涂层填料制备，将聚碳硅烷在390-420℃下处理12h去除小分子链后，凝胶块通过研磨机进行研磨，筛分出250-410μm粒径的凝胶粒子，通过将凝胶粒子通过乙醇浸泡和烘干后，通过炉内成球法制备SiC聚合物空心微球，通过加热氧氯化锆的醇水溶液，对溶液中进行微波分散的ZrC填料进行包覆，将钛粉、氧化铝粉和湿润分散剂加热后形成前驱胶体后，将制备的SiC聚合物空心颗粒和氧氯化锆的醇水溶液包覆的ZrC填料加入前驱胶体内，通过磁力搅拌器充分搅拌混合后，冷却静置粉碎后获得涂层填料颗粒；
所述填料由以下组分按重量份计：SiC聚合物空心微球5-10份、钛粉5-8份、氧化铝粉5-10份、氧氯化锆3-5份和湿润分散剂2-5份；
S2、将待处理的金属表面进行预处理，将金属表面进行除油脱脂后，进行喷砂处理粗化后，直到金属基体表面没有金属光泽，用酒精清洗烘干，固定喷涂试样，喷砂朝向为倾斜角度入料；
S3、涂层处理，打开等离子喷涂设备整流电源进行预热处理，将制备完成的涂层填料颗粒送入等离子喷涂设备送粉器内，将喷枪与基体之间进行喷涂预热，将基体表面控制在200-300℃，同时控制喷涂距离，根据喷涂参数喷涂打底层后调节参数升温后喷涂表面层，通过等离子喷涂技术在金属材料进行喷涂，工作气体为Ar和H2，通过室温下冷却至常温后等待喷涂完成的防腐防污层固化，通过微晶石蜡对涂层表面进行封孔处理，复合处理完成。
2.根据权利要求1所述的一种防腐防污金属材料的复合处理方法，其特征在于，所述喷砂处理中喷砂料为白玉砂。
3.根据权利要求1所述的一种防腐防污金属材料的复合处理方法，其特征在于，所述S3中，Ar气压为0.80-0.98MPa，H2气压为0.52-0.72MPa，所述等离子电流为400-600A，电压为48-52V。
4.根据权利要求1所述的一种防腐防污金属材料的复合处理方法，其特征在于，所述湿润分散剂为阴离子型润湿剂或非离子型润湿剂中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种防腐防污金属材料的复合处理方法，其特征在于，所述S2中金属表面除油脱脂包括首先通过乳化液进行清理，将清洗后的金属件通过碱性清洗剂进行喷淋清洗。
6.根据权利要求5所述的一种防腐防污金属材料的复合处理方法，其特征在于，所述乳化液包括有机溶剂、表面活性剂和水。
7.根据权利要求1所述的一种防腐防污金属材料的复合处理方法，其特征在于，所述金属基体表面非喷涂表面进行薄铜皮保护，同时对键槽内填充石棉绳进行保护。
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