專利名稱：一種新型的鈰(Ce)系純鋁復(fù)合涂層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼鐵表面的腐蝕的防護(hù)處理技術(shù)，特別是的一種新型的Ce(鈰)系純鋁復(fù)合涂層。以下簡(jiǎn)稱Ce系鋁復(fù)合涂層。
背景技術(shù)：
使用純鋁噴涂層和外加油漆涂料層構(gòu)成的純鋁復(fù)合涂層已成為鋼鐵表面腐蝕防護(hù)的有效技術(shù)之一。作為該復(fù)合涂層中的基礎(chǔ)-純鋁噴涂層，由于具有良好的隔離和犧牲陽(yáng)極的雙重保護(hù)作用，而備受廣泛關(guān)注。另外，在加工過(guò)程中，相對(duì)于鋅涂層而言，對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)人體的危害少；材料消耗少，可以降低成本，因而更加得到了人們的贊許。但目前人們通常使用的純鋁復(fù)合涂層技術(shù)存在以下缺陷1、由于鋁鈍化快，且鈍化膜致密而韌，降低了鋁涂層與鋼鐵基底的附著力，減少了隔離效果；2、因鋁鈍化膜的電極電位高，影響了犧牲陽(yáng)極效果；3、熱噴涂純鋁涂層時(shí)，對(duì)鋼鐵基底的預(yù)處理要求很高，不僅增加了成本，而且增加了大面積施工的難度。所有這些因素都會(huì)降低整個(gè)復(fù)合涂層的防護(hù)效果和壽命。
環(huán)氧乙烯酯漆由于其優(yōu)異的耐腐蝕性能，在美國(guó)已被應(yīng)用于純鋁涂層的封閉涂層，取得了良好效果，但是其耐沖刷性能較差。
本發(fā)明的目的就是針對(duì)這些問(wèn)題，從純鋁合金入手，對(duì)其成份進(jìn)行調(diào)整，并且把調(diào)整好的鋁合金用作熱噴涂層；同時(shí)對(duì)環(huán)氧乙烯酯漆的填料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)調(diào)整，克服了原技術(shù)上的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的構(gòu)成主要包括鈰(Ce)系純鋁涂層和環(huán)氧乙烯酯漆涂層，其特征在于所述鈰(Ce)系純鋁涂層是以鋁為原料，添加鈰(Ce)元素的熱噴涂層，所述環(huán)氧乙烯酯漆涂層為鈰Ce鋁熱噴涂層的封閉層和功能涂層。鈰(Ce)系純鋁涂層添加元素鈰(Ce)重量百分比為0.05-0.50％(wt)，其他雜質(zhì)鐵+銅+硅≤0.30％(wt)，余量為鋁，還可輔助添加元素鎂，其重量百分比為0.1～0.40％(wt)。鈰(Ce)系純鋁涂層的制作方法為加工制作成線材或者粉末，采用包括但不限于火焰噴涂、電弧噴涂、粉末噴涂的熱噴涂技術(shù)在鋼鐵表面制作成Ce鋁噴涂層。
所述環(huán)氧乙烯酯漆涂層為以環(huán)氧乙烯酯樹(shù)脂為原料，添加炭化硅和鋁粉或鋁粉漿。
所述鈰Ce鋁熱噴涂層的封閉層為將環(huán)氧乙烯酯漆直接涂于鈰Ce鋁熱噴涂層上以封閉Ce鋁噴涂層的孔隙，所述功能涂層包括兩層，一層為在環(huán)氧乙烯酯漆中添加碳化硅成為耐沖蝕、耐磨蝕的中間層；另一層為在環(huán)氧乙烯酯漆中添加鋁粉或其它顏料以增加腐蝕介質(zhì)所通過(guò)的路徑成為增加隔離效果表面層。
環(huán)氧乙烯酯漆作為Ce系鋁涂層的封閉層、中間層和表面層，也還可以其它油漆涂料代替其中的某一層或者全部。
復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)厚度為Ce鋁熱噴涂層50-200μm，封閉層干膜厚度10-40μ，中間層干膜厚度80-200μm，表面層干膜厚度40-80μm。
本發(fā)明的這種復(fù)合涂層可以應(yīng)用于各類氣氛環(huán)境，包括但不限于田野大氣、工業(yè)大氣、城市大氣、海洋大氣、化工產(chǎn)品氣相，使用溫度≤600，壓力≤15MPa，而不論其流速和氣體中所帶的磨粒。還可以應(yīng)用于各類液相環(huán)境，包括但不限于食用水、海水、污水、油類、酒類、苯、酮，使用溫度≤120，壓力≤10MPa。
本發(fā)明的Ce系純鋁涂層優(yōu)點(diǎn)是(1)耐腐蝕性更好，尤其在耐海水腐蝕上更為突出；(2)涂層與鋼鐵基底的附著力比一般涂層提高1-3倍，達(dá)到38N以上；(3)涂層孔隙率低，尤其是電弧噴涂制作的涂層孔隙率只有1-4％；(4)負(fù)電極電位比較穩(wěn)定，涂層犧牲陽(yáng)極效果有所提高；(5)力學(xué)性能有所提高，尤其在耐冷-熱沖擊上更為突出。
用改進(jìn)后的環(huán)氧乙烯酯漆作為Ce鋁熱噴涂的封閉層和功能涂層的優(yōu)點(diǎn)是直接把環(huán)氧乙烯酯漆作為封閉漆，涂刷在Ce鋁噴涂層上，利用它的流動(dòng)性、滲透性，可充分填充到所有的孔隙中去，達(dá)到最好的封閉效果。為了提高整個(gè)涂層的耐蝕性和力學(xué)性能，本發(fā)明通過(guò)改變涂料層的組成結(jié)構(gòu)，使之成為功能涂層。即增加了中間層和表面層，這種三層式的油漆涂層與Ce鋁噴涂層構(gòu)成的復(fù)合涂層無(wú)論在防腐效果上，還是在力學(xué)性能上都到了本質(zhì)上的改進(jìn)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一對(duì)污染比較嚴(yán)重，河床污泥厚度大，河水中有一定的氯離子含量，而且潮起潮落帶有泥沙的懸臂式閘門、底檻及預(yù)埋件的防腐處理。在鋼構(gòu)件的表面噴涂以下成分的Ce系鋁合金，具體成分是Ce0.20％(wt)，有害雜質(zhì)Fe+Cu+Si≤0.3％(wt)，余量為Al；先將上述成分通過(guò)冶煉澆注成錠，然后擠壓、拉拔成Φ3.0mm的線材。利用該線材，經(jīng)過(guò)熱噴涂工藝把它噴涂到經(jīng)過(guò)處理的鋼鐵表面上，形成厚度為120-150μm的涂層。其涂層表面呈銀白色，厚度基本均勻的毛糙表面。由于鋁粉是片狀結(jié)構(gòu)，封閉效果不是最好。為了達(dá)到最好的封閉效果，提高整個(gè)涂層的耐蝕性和力學(xué)性能直接在Ce鋁涂層上涂刷環(huán)氧乙烯酯油漆作為封閉層，利用它的流動(dòng)性、滲透性，可充分填充到所有的孔隙中去以封閉Ce系鋁涂層的孔隙，達(dá)到最好的封閉效果。減少陰極面積，提高鋁涂層的壽命，同時(shí)起到替鋁涂層隔離電解液對(duì)鋁涂層的直接腐蝕，該封閉層的厚度為30μm；在封閉涂層上涂刷添加碳化硅成分的環(huán)氧乙烯酯漆作為中間功能層，利用碳化硅的優(yōu)異的耐磨性能，使該層成為一個(gè)耐沖蝕、耐磨蝕的中間層，其厚度為150μm；表面層為添加鋁粉的環(huán)氧乙烯酯漆，利用鋁粉是薄片狀結(jié)構(gòu)，且鋁粉表面都有一層薄的鈍化膜的特征，增加了腐蝕介質(zhì)所通過(guò)的“路徑”，也就增加了隔離效果，其厚度為40μm。由于整個(gè)油漆層都是環(huán)氧乙烯酯，所以在整個(gè)空間上結(jié)合成為一體，無(wú)論在耐腐蝕，還是在耐沖刷，耐磨蝕方面都很好。
實(shí)施例二對(duì)煉油廠的油水分離器進(jìn)行防腐處理，與上一實(shí)施例相同，所不同的是作為熱噴涂層材料Ce系鋁合金線材的成分為Ce0.05-0.50％(wt)，有害雜質(zhì)Fe+Cu+Si≤0.3％(wt)，余量為Al；其涂層制作工藝是首先清理內(nèi)壁，嚴(yán)格噴砂，使鋼鐵表面清潔度達(dá)到Sa3.0級(jí)；然后噴純鋅涂層，厚度為50μm；再噴涂Ce系純鋁涂層，厚度為100μm；使用添加鋁粉的環(huán)氧乙烯酯漆作為封閉層和表面層，厚度為150μm。能耐H2S和氯離子的腐蝕，而且還能耐流水的沖刷和120的高溫。
實(shí)施例三對(duì)海水閘門進(jìn)行處理，由于海洋環(huán)境腐蝕十分嚴(yán)重，使用其它涂料，甚至是噴涂鋅，鋼鐵仍然短時(shí)間會(huì)被腐蝕。同時(shí)實(shí)施例一相同，所不同的是選用。其作為熱噴涂層材料Ce系鋁合金線材具體成分是Ce0.10％(wt)；Mg0.05％(wt)；Fe+Cu+Si≤0.3％(wt)，余量為Al。使用連注連拉工藝生產(chǎn)Ce系鋁線材，然后用火焰氣噴涂槍把Ce系鋁線材熔化，用壓縮空氣再進(jìn)行霧化、噴涂到鋼鐵基底上，厚度為120μm；在Ce鋁涂層表面使用的是環(huán)氧乙烯酯漆為封閉層；添加碳化硅粉的環(huán)氧乙烯酯漆為功能層，再使用酚醛磁漆為面漆表面層，總厚度為150μm.。
權(quán)利要求
1.一種鈰(Ce)系純鋁復(fù)合涂層，主要包括鈰(Ce)系純鋁涂層和環(huán)氧乙烯酯漆涂層，其特征在于所述鈰(Ce)系純鋁涂層是以鋁為原料，添加鈰(Ce)元素的熱噴涂層，所述環(huán)氧乙烯酯漆涂層為鈰Ce鋁熱噴涂層的封閉層和功能涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鈰(Ce)系純鋁復(fù)合涂層，其特征在于所述鈰(Ce)系純鋁涂層添加元素鈰(Ce)重量百分比為0.05-0.50％(wt)，其他雜質(zhì)鐵+銅+硅≤0.30％(wt)，余量為鋁。。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鈰(Ce)系純鋁復(fù)合涂層，其特征在于所述鈰(Ce)系純鋁涂層還可輔助添加元素鎂，其重量百分比為鈰0.05～0.50％(wt)鎂0.1～0.40％(wt)，，其他雜質(zhì)鐵+銅+硅≤0.30％(wt)，余量為鋁。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的一種鈰(Ce)系純鋁復(fù)合涂層，其特征在于所述鈰(Ce)系純鋁涂層的制作方法為加工制作成線材或者粉末，采用包括但不限于火焰噴涂、電弧噴涂、粉末噴涂的熱噴涂技術(shù)在鋼鐵表面制作成Ce鋁噴涂層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鈰(Ce)系純鋁復(fù)合涂層，其特征在于所述環(huán)氧乙烯酯漆涂層為以環(huán)氧乙烯酯樹(shù)脂為原料，添加碳化硅和鋁粉或鋁粉漿。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鈰(Ce)系純鋁復(fù)合涂層，其特征在于所述鈰Ce鋁熱噴涂層的封閉層為將環(huán)氧乙烯酯漆直接涂于鈰Ce鋁熱噴涂層上以封閉Ce鋁噴涂層的孔隙，所述功能涂層包括兩層，一層為在環(huán)氧乙烯酯漆中添加碳化硅成為耐沖蝕、耐磨蝕的中間層；另一層為在環(huán)氧乙烯酯漆中添加鋁粉或其它顏料以增加腐蝕介質(zhì)所通過(guò)的路徑成為增加隔離效果表面層。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鈰(Ce)系純鋁復(fù)合涂層，其特征在于環(huán)氧乙烯酯漆作為Ce系鋁涂層的封閉層、中間層和表面層。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鈰(Ce)系純鋁復(fù)合涂層，其特征在于Ce系鋁涂層的封閉層、中間層和表面層還可以其它油漆涂料代替，可以代替其中的某一層或者全部。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、5所述的一種鈰(Ce)系純鋁復(fù)合涂層，其特征在于復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)厚度為Ce鋁熱噴涂層20-200μm，封閉層干膜厚度10-40μ，中間層干膜厚度80-200μm，表面層干膜厚度40-80μm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、5所述的一種鈰(Ce)系純鋁復(fù)合涂層，其特征在于這種復(fù)合涂層可以應(yīng)用于各類氣氛環(huán)境，包括但不限于田野大氣、工業(yè)大氣、城市大氣、海洋大氣、化工產(chǎn)品氣相，使用溫度≤600，壓力≤15MPa，而不論其流速和氣體中所帶的磨粒。
11.據(jù)權(quán)利要求1、5所述的一種鈰(Ce)系純鋁復(fù)合涂層，其特征在于這種復(fù)合涂層可以應(yīng)用于各類液相環(huán)境，包括但不限于食用水、海水、污水、油類、酒類、苯、酮，使用溫度≤120，壓力≤10MPa。
全文摘要
一種鈰(Ce)系純鋁復(fù)合涂層，主要包括鈰(Ce)系純鋁涂層和環(huán)氧乙烯酯漆涂層，所述鈰(Ce)系純鋁涂層是以鋁為原料，添加鈰(Ce)元素的熱噴涂層，所述環(huán)氧乙烯酯漆涂層為鈰Ce鋁熱噴涂層的封閉層和功能涂層。鈰(Ce)系純鋁涂層添加元素鈰(Ce)重量百分比為0.05－0.50％(wt)，其它雜質(zhì)鐵+銅+硅≤0.30％(wt)，余量為鋁，還可輔助添加元素鎂，系純鋁涂層的制作方法為加工制作成線材或者粉末用熱噴涂技術(shù)在鋼鐵表面制作成Ce鋁噴涂層。所述環(huán)氧乙烯酯漆涂層為以環(huán)氧乙烯酯樹(shù)脂為原料，添加炭化硅和鋁粉或鋁粉漿。環(huán)氧乙烯酯漆作為Ce系鋁涂層的封閉層、中間層和表面層，也還可以其它油漆涂料代替其中的某一層或者全部。
文檔編號(hào)C09D1/00GK1566222SQ03129360
公開(kāi)日2005年1月19日 申請(qǐng)日期2003年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月19日
發(fā)明者楊廷萍, 王晨, 王科峰 申請(qǐng)人:楊廷萍