CN117645804A - 一种钢铁材料表面复合涂层及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢铁材料表面复合涂层及其制备方法，涉及表面涂层技术领域，由以下成分构成：铝粉、锌粉、硅粉、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、固化剂、氧化铬粉、改性石墨烯粉、全烷基丙烯酸酯共聚乳液：本发明的有益效果为：氧化铬、改性石墨烯粉、全烷基丙烯、酸酯共聚乳液，能够形成具有较高的硬度和较好的耐腐蚀耐磨层，具有能够防水防油和其他腐蚀物质的侵入的功能，通过环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、可以形成防油和耐寒性、防化学性腐蚀的防护层，从而延长钢铁材料的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及表面涂层技术领域，具体为一种钢铁材料表面复合涂层及其制备方法。
背景技术
在海洋高湿热、高盐雾、高氯离子浓度环境下，钢铁材料的腐蚀极其严重，各种钢铁材质的运动构件由于长期受到摩擦磨损，使得腐蚀现象更为严重，腐蚀不仅缩短了构件的寿命、降低使用率、大幅增加维护维修的费用和工作强度，而且对使用安全造成严重的威胁，所以通常采用涂层技术解决钢铁材料在海洋气候下的耐磨耐蚀问题。目前，钢铁构件的表面涂层耐腐蚀技术主要有涂漆、电镀/化学镀、热喷涂、冷喷涂、涂油等，涂漆是现阶段最常用的耐海洋气候腐蚀表面防护措施，但由于运动够件处于摩擦工况，漆面容易出现脱落、划伤及磨损等现象，严重影响构件的耐蚀性能；镀铬、复合镀Ni-SiC等工艺虽然耐磨性好，但难以满足海洋气候下的耐蚀性要求，镀镉等工艺虽耐蚀性较好，但镉为高致癌性物质，制造、维修过程对人员及环境危害极大，且镉镀层存在质软不耐磨损、高温易粉化、对氢脆敏感等严重缺陷；采用等离子喷涂、超音速火焰喷涂、电弧喷涂等热喷涂工艺制备的涂层耐磨效果显著，但由于孔隙率较高而耐蚀性能有限；冷喷涂铝涂层具有极佳的耐蚀性能，但其质软而不耐磨，难以直接用于运动构件表面耐蚀耐磨防护。涂油是解决运动构件耐蚀耐磨问题的简单方法，但需要定期涂油保养，保障费时费力，为此，我们提出一种钢铁材料表面复合涂层及其制备方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种钢铁材料表面复合涂层及其制备方法，解决了上述背景技术中提出的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种钢铁材料表面复合涂层及其制备方法，由以下成分构成：铝粉、锌粉、硅粉、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、固化剂、氧化铬粉、改性石墨烯粉、全烷基丙烯酸酯共聚乳液。上述所述原料的重量份数为：铝粉50份至55份，锌粉40份至45份，硅粉1份至2份，环氧树脂30份至40份，丙烯酸树脂20份至30份，聚氨酯树脂30份至40份，固化剂5份至15份，氧化铬粉100份至200份，改性石墨烯粉3至13份，全烷基丙烯酸酯共聚乳液5至10份。
一种钢铁材料表面复合涂层及其制备方法，包括以下步骤：
步骤一：按照配方量，提取所需的原料：铝粉50份至55份，锌粉40份至45份，硅粉1份至2份，环氧树脂30份至40份，丙烯酸树脂20份至30份，聚氨酯树脂30份至40份，固化剂5份至15份，氧化铬粉100份至200份，改性石墨烯粉3至13份，全烷基丙烯酸酯共聚乳液5至10份；
步骤二：第一混合料制取：铝粉50份至55份，锌粉40份至45份，硅粉1份至2份，放入第一混合机中进行混合；
步骤三：第二混合料制取：氧化铬粉100份至200份，改性石墨烯粉3份至13份，全烷基丙烯酸酯共聚乳液5份至10份，放入至第二混合机中进行混合；
步骤四：第三混合料制取；环氧树脂30份至40份，丙烯酸树脂20份至30份，聚氨酯树脂30份至40份，固化剂5份至15份，放入第三混合机中进行混合；
步骤五：将第一混合料涂抹于钢铁表面，然后形成铝合金微弧氧化层；
步骤六：将第二混合料涂抹于铝合金微弧氧化层外侧，然后形成陶瓷层；
步骤七：将第三混合料喷涂于陶瓷层外侧进行烘干形成外保护层。
可选的，所述步骤二：第一混合料制取：铝粉50份至55份，锌粉40份至45份，硅粉1份至2份，放入第一混合机中进行混合中，混合条件设置为1700～2000r/min的条件下搅拌30～40分钟。
可选的，所述步骤三：第二混合料制取：氧化铬粉100份至200份，改性石墨烯粉3份至13份，全烷基丙烯酸酯共聚乳液5份至10份放入第三混合机中进行混合，混合条件为转速600～800r/min的条件下搅拌20～25分钟。
可选的，所述步骤四：第三混合料制取；环氧树脂30份至40份，丙烯酸树脂20份至30份，聚氨酯树脂30份至40份，固化剂5份至15份，放入至第二混合机中，混合条件为转速为800～1000r/min的条件下搅拌10～15分钟。
可选的，所述步骤五：将第一混合料涂抹于钢铁表面，然后采用双极性微弧氧化工艺形成铝合金微弧氧化层。
可选的，所述步骤六：将第二混合料涂抹于铝合金微弧氧化层外侧，然后通过双极性微弧氧化工艺形成陶瓷层。
可选的，将第三混合料喷涂于陶瓷层外侧进行烘干形成外保护层。
本发明提供了一种钢铁材料表面复合涂层及其制备方法，具备以下有益效果：
1、该钢铁材料表面复合涂层及其制备方法，通过氧化铬、改性石墨烯粉、全烷基丙烯、酸酯共聚乳液，能够形成具有较高的硬度和较好的耐腐蚀耐磨层，能够防水防油和其他腐蚀物质的侵入的功能，通过环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、可以形成防油和耐寒性、防化学性腐蚀的防护层，从而延长钢铁材料的使用寿命。
具体实施方式
下面将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。
本发明提供一种技术方案：一种钢铁材料表面复合涂层及其制备方法，由以下成分构成：铝粉、锌粉、硅粉、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、固化剂、氧化铬粉、改性石墨烯粉、全烷基丙烯酸酯共聚乳液。上述原料的重量份数为：铝粉50份至55份，锌粉40份至45份，硅粉1份至2份，环氧树脂30份至40份，丙烯酸树脂20份至30份，聚氨酯树脂30份至40份，固化剂5份至15份，氧化铬粉100份至200份，改性石墨烯粉3至13份，全烷基丙烯酸酯共聚乳液5至10份。
一种钢铁材料表面复合涂层及其制备方法，包括以下步骤：
步骤一：按照配方量，提取所需的原料：铝粉50份至55份，锌粉40份至45份，硅粉1份至2份，环氧树脂30份至40份，丙烯酸树脂20份至30份，聚氨酯树脂30份至40份，固化剂5份至15份，氧化铬粉100份至200份，改性石墨烯粉3至13份，全烷基丙烯酸酯共聚乳液5至10份；
步骤二：第一混合料制取：铝粉50份至55份，锌粉40份至45份，硅粉1份至2份，放入第一混合机中进行混合；
步骤三：第二混合料制取：氧化铬粉100份至200份，改性石墨烯粉3份至13份，全烷基丙烯酸酯共聚乳液5份至10份，放入至第二混合机中进行混合；
步骤四：第三混合料制取；环氧树脂30份至40份，丙烯酸树脂20份至30份，聚氨酯树脂30份至40份，固化剂5份至15份，放入第三混合机中进行混合；
步骤五：将第一混合料涂抹于钢铁表面，然后形成铝合金微弧氧化层；
步骤六：将第二混合料涂抹于铝合金微弧氧化层外侧，然后形成陶瓷层；
步骤七：将第三混合料喷涂于陶瓷层外侧进行烘干形成外保护层。
进一步，步骤二：第一混合料制取：取出铝粉50份至55份，锌粉40份至45份，硅粉1份至2份，放入第一混合机中进行混合中，混合条件设置为1700～2000r/min的条件下搅拌30～40分钟。
进一步，步骤三：第二混合料制取：取出氧化铬粉100份至200份，改性石墨烯粉3份至13份，全烷基丙烯酸酯共聚乳液5份至10份放入第三混合机中进行混合，混合条件为转速600～800r/min的条件下搅拌20～25分钟。
进一步，步骤四：第三混合料制取；取出环氧树脂30份至40份，丙烯酸树脂20份至30份，聚氨酯树脂30份至40份，固化剂5份至15份，放入至第二混合机中，混合条件为转速为800～1000r/min的条件下搅拌10～15分钟。
进一步，步骤五：将第一混合料涂抹于钢铁表面，然后采用双极性微弧氧化工艺形成铝合金微弧氧化层。
进一步，步骤六：将第二混合料涂抹于铝合金微弧氧化层外侧，然后通过双极性微弧氧化工艺形成陶瓷层。
进一步，将第三混合料喷涂于陶瓷层外侧进行烘干形成外保护层。
实施例一
本发明提供一种技术方案：按照配方量，提取所需的原料：铝粉55份，锌粉45份，硅粉2份，环氧树脂40份，丙烯酸树脂30份，固化剂5份至15份，聚氨酯树脂40份，氧化铬粉200份，改性石墨烯粉13份，全烷基丙烯酸酯共聚乳液10份；
第一混合料制取：取出铝粉55份，锌粉45份，硅粉2份，放入第一混合机中进行混合中，混合条件设置为2000r/min的条件下搅拌40分钟。
第二混合料制取：取出氧化铬粉200份，改性石墨烯粉13份，全烷基丙烯酸酯共聚乳液10份放入第三混合机中进行混合，混合条件为转速800r/min的条件下搅拌25分钟。
第三混合料制取；取出环氧树脂40份，丙烯酸树脂30份，聚氨酯树脂40份，固化剂15份，放入至第二混合机中，混合条件为转速为1000r/min的条件下搅拌15分钟。
步骤五：将第一混合料涂抹于钢铁表面，然后采用双极性微弧氧化工艺形成铝合金微弧氧化层，将第二混合料涂抹于铝合金微弧氧化层外侧，然后通过双极性微弧氧化工艺形成陶瓷层，将第三混合料喷涂于陶瓷层外侧进行烘干形成外保护层。
制备完成后，置于后烘箱内烘干，所得复合涂层的外观呈灰色，结合强度为40MPa，表面限位氏硬度可达1300HV，中性盐雾试验2000h无腐蚀，人造海水试验2000h无腐蚀，载荷8kg下MM200摩擦磨损试验的磨损量为6mg/h。
实施例二
本发明提供一种技术方案：按照配方量，提取所需的原料铝粉50份，锌粉40份，硅粉1份，环氧树脂30份，丙烯酸树脂20份，聚氨酯树脂30份，固化剂5份，氧化铬粉100份，改性石墨烯粉3份，全烷基丙烯酸酯共聚乳液5份；
第一混合料制取：取出铝粉50，锌粉40，硅粉1份，放入第一混合机中进行混合中，混合条件设置为1700r/min的条件下搅拌30分钟。
第二混合料制取：取出氧化铬粉100份，改性石墨烯粉3份，全烷基丙烯酸酯共聚乳液5份放入第三混合机中进行混合，混合条件为转速600r/min的条件下搅拌20分钟。
第三混合料制取；取出环氧树脂30份，丙烯酸树脂20份，聚氨酯树脂30份，固化剂5份，放入至第二混合机中，混合条件为转速为800r/min的条件下搅拌10分钟。
步骤五：将第一混合料涂抹于钢铁表面，然后采用双极性微弧氧化工艺形成铝合金微弧氧化层，将第二混合料涂抹于铝合金微弧氧化层外侧，然后通过双极性微弧氧化工艺形成陶瓷层，将第三混合料喷涂于陶瓷层外侧进行烘干形成外保护层。
制备完成后，置于后烘箱内烘干，所得复合涂层的外观呈灰色，结合强度为38MPa，表面限位氏硬度可达1200HV，中性盐雾试验2000h无腐蚀，人造海水试验2000h无腐蚀，载荷8kg下MM200摩擦磨损试验的磨损量为7mg/h。
以上，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 (8)
1.一种钢铁材料表面复合涂层及其制备方法，其特征在于：由以下成分构成：铝粉、锌粉、硅粉、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、固化剂、氧化铬粉、改性石墨烯粉、全烷基丙烯酸酯共聚乳液；
上述所述原料的重量份数为：铝粉50份至55份，锌粉40份至45份，硅粉1份至2份，环氧树脂30份至40份，丙烯酸树脂20份至30份，聚氨酯树脂30份至40份，固化剂5份至15份，氧化铬粉100份至200份，改性石墨烯粉3份至13份，全烷基丙烯酸酯共聚乳液5份至10份。
2.一种钢铁材料表面复合涂层及其制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：按照配方量，提取所需的原料：铝粉50份至55份，锌粉40份至45份，硅粉1份至2份，环氧树脂30份至40份，丙烯酸树脂20份至30份，聚氨酯树脂30份至40份，固化剂5份至15份，氧化铬粉100份至200份，改性石墨烯粉3至13份，全烷基丙烯酸酯共聚乳液5至10份；
步骤二：第一混合料制取：铝粉50份至55份，锌粉40份至45份，硅粉1份至2份，放入第一混合机中进行混合；
步骤三：第二混合料制取：氧化铬粉100份至200份，改性石墨烯粉3至13份，全烷基丙烯酸酯共聚乳液5至10份，放入至第二混合机中进行混合；
步骤四：第三混合料制取；环氧树脂30份至40份，丙烯酸树脂20份至30份，聚氨酯树脂30份至40份，固化剂5份至15份，放入第三混合机中进行混合；
步骤五：将第一混合料涂抹于钢铁表面，然后形成铝合金微弧氧化层；
步骤六：将第二混合料涂抹于铝合金微弧氧化层外侧，然后形成陶瓷层；
步骤七：将第三混合料喷涂于陶瓷层外侧进行烘干形成外保护层。
3.根据权利要求2所述的一种钢铁材料表面复合涂层及其制备方法，其特征在于：所述步骤二：第一混合料制取：铝粉50份至55份，锌粉40份至45份，硅粉1份至2份，放入第一混合机中进行混合中，混合条件设置为1700～2000r/min的条件下搅拌30～40分钟。
4.根据权利要求2所述的一种钢铁材料表面复合涂层及其制备方法，其特征在于：所述步骤三：第二混合料制取：氧化铬粉100份至200份，改性石墨烯粉3份至13份，全烷基丙烯酸酯共聚乳液5份至10份放入第三混合机中进行混合，混合条件为转速600～800r/min的条件下搅拌20～25分钟。
5.根据权利要求2所述的一种钢铁材料表面复合涂层及其制备方法，其特征在于：所述步骤四：第三混合料制取；环氧树脂30份至40份，丙烯酸树脂20份至30份，聚氨酯树脂30份至40份，固化剂5份至15份放入至第二混合机中，混合条件为转速为800～1000r/min的条件下搅拌10～15分钟。
6.根据权利要求2所述的一种钢铁材料表面复合涂层及其制备方法，其特征在于：所述步骤五：将第一混合料涂抹于钢铁表面，然后采用双极性微弧氧化工艺形成铝合金微弧氧化层。
7.根据权利要求2所述的一种钢铁材料表面复合涂层及其制备方法，其特征在于：所述步骤六：将第二混合料涂抹于铝合金微弧氧化层外侧，然后通过双极性微弧氧化工艺形成陶瓷层。
8.根据权利要求2所述的一种钢铁材料表面复合涂层及其制备方法，其特征在于：所述步骤三：将第三混合料喷涂于陶瓷层外侧进行烘干形成外保护层。
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