專利名稱：一種高抗腐電弧噴涂純鋁涂層封孔劑與制備工藝及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種涂層封孔劑與制備工藝及其應(yīng)用，尤其是一種高抗腐電弧噴涂純鋁涂層封孔劑與制備工藝及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代表面技術(shù)的發(fā)展，具有很高性能價(jià)格比的熱噴涂涂層已經(jīng)獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。尤其電弧噴涂技術(shù)是一種低成本、高效、節(jié)能、操作靈活及涂層質(zhì)量穩(wěn)定、涂層結(jié)合強(qiáng)度高的技術(shù)，近些年在國(guó)內(nèi)迅猛發(fā)展，自身的優(yōu)點(diǎn)為其在防腐領(lǐng)域發(fā)揮作用提供了前提條件，為其在更廣闊的領(lǐng)域得到推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。電弧噴涂技術(shù)日益成熟，目前國(guó)內(nèi)外純鋅、純鋁或Al-Mg、Al-Zn等各種復(fù)合涂層主要以鋼板等為基體，廣泛應(yīng)用到了各種陸地設(shè)施如管道、油筒、燃料罐、鍋爐、橋梁以及海岸設(shè)施如船體等等，可以顯著提高其耐磨性、抗沖擊、耐腐蝕性等性能。然而，噴涂后的涂層具有一定的孔隙，其孔隙對(duì)涂層的使用效果和使用壽命有一定的影響。尤其電弧噴涂涂層的形成過(guò)程決定了涂層表面及內(nèi)部存在一定數(shù)量的孔隙，無(wú)法避免的孔隙成為點(diǎn)蝕的發(fā)源地，降低了涂層的耐腐蝕性，噴涂涂層的孔隙率與其抗腐蝕能力直接相關(guān)，孔隙率越大抗腐蝕能力越差。故當(dāng)涂層孔隙率越大時(shí)，其抗腐蝕性能較差，不 能滿足工藝的要求，所以需進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮筇幚恚蕴岣咂淇垢g能力。從而使得對(duì)金屬涂層的封孔處理成為一道必要的工序。目前解決金屬噴涂層的封閉處理方法當(dāng)前主要采用物理封閉的方法進(jìn)行，包括涂料封閉、滲油、耐高溫封閉、擴(kuò)散熱處理等方法，填塞熱噴涂涂層的空隙，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)熱噴涂涂層的封孔處理。到目前為止國(guó)內(nèi)外解決電弧噴涂涂層空隙所采用封孔技術(shù)，主要是是通過(guò)物理的屏蔽處理，亦即將封孔劑涂覆并滲入熱噴涂涂層，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)熱噴涂涂層的封孔處理。國(guó)內(nèi)外所用封孔劑一般分為兩種:有機(jī)類封孔劑和無(wú)機(jī)類封孔劑。典型的有機(jī)類封孔劑主要是一些一元或二元不飽和樹(shù)脂類，比如環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、有機(jī)硅樹(shù)脂等。這些有機(jī)樹(shù)脂類封孔劑只能作用于涂層表面，不能達(dá)到有效的封孔深度。一些無(wú)機(jī)類封孔劑，如硅酸鈉水玻璃、鑰酸鈉等也作為一種涂層常用封孔劑，制作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉。但缺點(diǎn)是在使用過(guò)程中，除了封孔深度受到一定限制外，這些封孔劑在凝固過(guò)程中會(huì)收縮，導(dǎo)致封孔致密度降低。在外力作用下，這些硬化后的封孔介質(zhì)極易脆化，致使涂層封孔效果不佳。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?01210395838.6公開(kāi)了一種熱噴涂涂層的復(fù)合封孔劑及其使用方法，復(fù)合封孔劑為三層，底層封孔劑的組成為:H20+Si02+AL203+Cr03 ;中間層封孔劑的組成為:H20+Cr03 ;頂層封孔劑的組成為:H 20+BN+Cr03，將封孔的熱噴涂涂層在450 500°C溫度下，進(jìn)行1-3小時(shí)的固化處理；然后刷涂中間層封孔劑，再采用相同的固化工藝進(jìn)行固化處理；最后刷涂頂層封孔劑，再采用相同的固化工藝進(jìn)行固化處理。該發(fā)明主要針對(duì)沉沒(méi)輥和穩(wěn)定輥熱噴涂涂層的孔隙進(jìn)行處理，封閉處理溫度高時(shí)間長(zhǎng)。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?01210189684.5公開(kāi)了一種熱噴涂陶瓷涂層表面封孔方法，將有熱噴涂陶瓷涂層的部件置于含Sn2+的酸性溶液中敏化，在含Pd 2+的酸性溶液中活化，最后在含有還原劑和鎳鹽的化學(xué)鍍液中化學(xué)鍍鎳。該方法只能針對(duì)陶瓷涂層封孔，應(yīng)用范圍具有局限性。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?01210084157.8公開(kāi)了一種耐高溫堿蒸汽腐蝕電弧噴涂鋁涂層封孔劑及其使用方法，該方法中封孔劑的重量份比組成為:聚酯改性有機(jī)硅樹(shù)脂40-60份、固化劑10-30份、氧化鋁1-5份、硫酸鋇10-30份、鈦白粉5_15份、炭黑1-5份、溶劑10-15份。封孔劑刷涂于鋁涂層表面，厚度應(yīng)均勻，且確保無(wú)氣孔、刮傷等缺陷，可以在室溫下短時(shí)間內(nèi)固化，具有良好的耐高溫堿蒸汽腐蝕性能，但是此方法雖然較普通封孔劑性能更好，但機(jī)理仍為傳統(tǒng)的物理屏蔽作用。另外中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?01110137702.0公開(kāi)的一種超音速火焰噴涂鐵基非晶涂層的封孔劑及其應(yīng)用，應(yīng)用范圍局限于超音速火焰噴涂涂層，其使用刷涂或浸泡方法將封孔劑均勻涂覆于涂層表面，室溫靜置12小時(shí)，然后將封孔的噴涂涂層依次在100°C、200°C、250°C溫度下各保溫2小時(shí)的方法如大范圍工業(yè)應(yīng)用，效率仍然較低，且為物理封孔。尤其對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件，用傳統(tǒng)的封孔劑進(jìn)行封閉處理時(shí)，有些地方不易涂覆到位，影啊了封孔效果，而且封孔劑的干燥需要較長(zhǎng)時(shí)間，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。上述封孔劑的物理屏障作用在對(duì)電弧噴涂涂層的空隙進(jìn)行完全的填補(bǔ)和工作效率方面均有不足。為了滿足工業(yè)材料對(duì)電弧噴涂涂層的耐蝕性能提高的需要，本發(fā)明提出了專門(mén)應(yīng)用與電弧噴涂純鋁涂層的高抗腐封孔劑及封孔工藝，對(duì)電弧噴涂純鋁涂層進(jìn)行封孔處理，封孔處理后電弧噴涂純鋁涂層表面反應(yīng)并能夠形成結(jié)合良好的化學(xué)氧化膜，能夠顯著降低電弧噴涂純鋁涂層的孔隙率，有效提高電弧噴涂純鋁涂層的抗腐蝕性能，經(jīng)本發(fā)明的電弧噴涂純鋁涂層封孔劑及處理工藝處理的電弧噴涂純鋁涂層與傳統(tǒng)的物理屏蔽作用的傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)和有機(jī)封孔劑處理后比較具有更好的抗腐蝕能力，并且封孔劑環(huán)保無(wú)污染
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有傳統(tǒng)電弧噴涂純鋁涂層封孔技術(shù)中的有機(jī)樹(shù)脂類封孔劑不能達(dá)到有效的封孔深度，無(wú)機(jī)類封孔劑凝固過(guò)程收縮，導(dǎo)致封孔致密度降低，涂層封孔效果不佳等問(wèn)題。提供一種能有效提高電弧噴涂純鋁涂層抗腐蝕能力的高抗腐封孔劑與制備工藝及其應(yīng)用，其能夠?qū)y(tǒng)電弧噴涂純鋁涂層進(jìn)行封孔處理，而在經(jīng)封孔劑封孔處理后在其表面結(jié)合形成化學(xué)氧化膜，能顯著降低電弧噴涂純鋁涂層的孔隙率，提高電弧噴涂純鋁涂層的抗腐蝕能力，并且封孔劑環(huán)保無(wú)污染。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
一種高抗腐電弧噴涂純鋁涂層封孔劑，以I升所述封孔劑為基準(zhǔn)，包括以下組分，硝酸鋪14-21克/升，Y-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基二甲氧基娃燒6_9克/升,二乙烯二胺16-20暈升/升，聞猛酸鉀2-4克/升,余量為水。該封孔劑按以下步驟配制:
1)將硝酸鈰加入到IOOml水中，攪拌使得硝酸鈰溶解于水中，混勻；
2)再緩慢加入Y_(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷混勻；
3)然后加入二乙烯三胺混勻；
4)再加入高錳酸鉀混勻；5 )最后緩慢加入水，達(dá)到基準(zhǔn)體積，混勻即完成封孔劑的配制。電弧噴涂純鋁涂層封孔劑的應(yīng)用，
將帶有電弧噴涂純鋁涂層的部件水洗，選擇水的溫度為30 45°C，然后去除部件表面的水分；
然后通過(guò)浸泡方式，將帶有電弧噴涂純鋁涂層的部件浸入到所述封孔劑的溶液中，并使所述部件表面均勻分布封孔劑；選擇封孔劑浸泡溶液溫度為50 70°C，時(shí)間為2 4min ；
電弧噴涂純鋁涂層經(jīng)以上封孔劑浸泡處理后，烘干15-20min，烘干溫度為80_90°C。所述水的溫度為40°C。所述浸泡溶液溫度為60°C。所述浸泡溶液時(shí)間為3min。所述烘干時(shí)間為17min。所述烘干溫度為85°C。本發(fā)明中，采用硝酸鈰，其會(huì)在熱噴涂金屬涂層表面生成稀土氧化膜，有效地阻止電子和氧在金屬表面溶液之間的轉(zhuǎn)移和傳遞，從而起到抗腐蝕的作用。Y - (2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，與硝酸鈰結(jié)合使用，表面形成的膜層更均勻有效的對(duì)熱噴涂金屬涂層進(jìn)行封孔，更加有效的抑制了涂層腐蝕速率。稀土鈰能更大程度地降低陰極電流和提高阻抗。 高錳酸鉀為配合使用的氧化劑，通過(guò)高錳酸鉀的協(xié)同配合使用，在金屬噴涂涂層表面反應(yīng)生成的膜，與涂層基體結(jié)合牢固且有微孔結(jié)構(gòu)，具有良好的吸附性能，結(jié)合二乙烯三胺使用，填充了微孔結(jié)構(gòu)，在表面形成一層具有較強(qiáng)的化學(xué)膜層。添加高錳酸鉀能增加封孔液體的氧化性，有利于加速氧化膜的形成。這種結(jié)合二乙烯三胺取得的協(xié)同效應(yīng)更夠極大提高氧化膜的耐腐蝕性和與基體的結(jié)合力，使得封孔的化學(xué)膜層更加均勻致密，起到更好的防腐蝕效果。性能比較:
按照ISO 9227-2006鹽霧試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行中性鹽霧測(cè)試出現(xiàn)白銹時(shí)間
權(quán)利要求
1.一種高抗腐電弧噴涂純鋁涂層封孔劑，其特征是，以I升所述封孔劑為基準(zhǔn)，包括以下組分，硝硝酸鈰14-21克/升，Y _(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷6-9克/升，二乙烯三胺16-20暈升/升，聞猛酸鉀2-4克/升,余量為水。
2.如權(quán)利要求1所述封孔劑的制備方法，其特征是，按以下步驟配制: 1)將硝酸鈰加入到IOOml水中，混勻； 2)再緩慢加入Y_(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷混勻； 3)然后加入二乙烯三胺混勻； 4)再加入高錳酸鉀混勻； 5 )最后緩慢加入水，達(dá)到基準(zhǔn)體積，混勻即完成封孔劑的配制。
3.如權(quán)利要求1所述封孔劑用于電弧噴涂純鋁涂層的應(yīng)用，其特征是， 將帶有電弧噴涂純鋁涂層的部件水洗，選擇水的溫度為30 45°C，然后去除部件表面的水分； 然后通過(guò)浸泡方式，將帶有電弧噴涂純鋁涂層的部件浸入到所述封孔劑的溶液中，并使所述部件表面均勻分布封孔劑；選擇封孔劑浸泡溶液溫度為50 70°C，時(shí)間為2 4min ； 電弧噴涂純鋁涂層經(jīng)以上封孔劑浸泡處理后，烘干15-20min，烘干溫度為80_90°C。
4.如權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征是，所述水的溫度為40°C。
5..如權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征是，所述浸泡溶液溫度為60°C。
6.如權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征是，所述浸泡溶液時(shí)間為3min。
7.如權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征是，所述烘干時(shí)間為17min。
8.如權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征是，所述烘干溫度為85°C。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高抗腐電弧噴涂純鋁涂層封孔劑，以1升所述封孔劑為基準(zhǔn)，包括以下組分，硝酸鈰14-21克/升，γ-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷6-9克/升，二乙烯三胺16-20毫升/升，高錳酸鉀2-4克/升，余量為水。本發(fā)明同時(shí)還公開(kāi)了該封孔劑的制備方法及其應(yīng)用。本發(fā)明能夠?qū)y(tǒng)電弧噴涂純鋁涂層進(jìn)行封孔處理，而在經(jīng)封孔劑封孔處理后在其表面結(jié)合形成化學(xué)氧化膜，能顯著降低電弧噴涂純鋁涂層的孔隙率，提高電弧噴涂純鋁涂層的抗腐蝕能力，并且封孔劑環(huán)保無(wú)污染。
文檔編號(hào)C23C4/18GK103243290SQ20131018713
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月20日
發(fā)明者李麗, 邢士波, 李曉剛, 董超芳 申請(qǐng)人:李麗