專利名稱：涂覆耐蝕涂層的鋼材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種涂覆耐蝕涂層的鋼材，具體地說(shuō)屬于一種涂覆犧牲性陽(yáng)極涂層的鋼材，更具體地說(shuō)是涂覆一種主要成份是無(wú)機(jī)磷酸鹽或鉻酸鹽和金屬粉末組成的耐蝕底涂層的鋼材，其中的金屬粉末主要是鋁(及鋁合金)或鋅(及鋅合金)的粉末。
在現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)中，金屬腐蝕是個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題，特別是在惡劣環(huán)境中使用的大型鋼鐵構(gòu)件，通常采用的涂漆方法不能滿足防護(hù)要求，必須采取更有效的措施。
在鋼鐵構(gòu)件上涂覆具有陰極保護(hù)功能的犧牲性陽(yáng)極涂層，例如在鋼件上涂覆鋁或鋅等金屬涂層，是公認(rèn)的最佳防腐蝕辦法，而大批量生產(chǎn)涂覆這類涂層的鋼材則是最經(jīng)濟(jì)、實(shí)用和有效的措施。
迄今為止批量生產(chǎn)的涂覆犧牲性陽(yáng)極涂層的鋼材，只有熱浸鍍鋅(或鋁鋅合金)的薄鋼板(帶)、小口徑鋼管和鋼絲。受鍍槽尺寸的限制和其他技術(shù)上的困難，阻礙熱浸鍍鋼材的廣泛應(yīng)用。由于熱浸鍍鋅需要將鋼材浸沒(méi)在熔融的鋅液中進(jìn)行鍍敷，這對(duì)于可以自由彎曲的薄鋼板、鋼絲或小尺寸鋼管教容易辦得到，但對(duì)于厚度厚、尺寸大的鋼材，不僅要受到鍍槽尺寸的限制，而且鍍敷工藝技術(shù)的難度也非常大。熱浸鍍鋅對(duì)鋼鐵的保護(hù)性能低于熱浸鍍鋁，但熱浸鍍鋁鍍敷工藝的難度比熱浸鍍鋅更大，至今未能用于批量生產(chǎn)的鋼材，僅在某些加工好的成品鋼鐵零件上少量應(yīng)用。
本實(shí)用新型的目的就是要提供這樣一種涂覆耐蝕涂層的鋼材，在鋼材表面涂覆的犧牲性陽(yáng)極涂層具有優(yōu)于熱浸鍍鋅、鋁或鋁鋅合金涂層的防腐蝕性能，涂覆工藝簡(jiǎn)便，可以涂敷各種形狀和大小的鋼材，不存在涂敷所需工藝設(shè)備尺寸所帶來(lái)的限制(而熱浸鍍要受鍍槽尺寸的限制)，適用于各種鋼材的大批量生產(chǎn)。
美國(guó)專利3248251公開了一種由無(wú)機(jī)磷酸鹽、鉻酸鹽和鋁粉組成的涂層(以下簡(jiǎn)稱無(wú)機(jī)鋁涂層)，該涂層不僅具有鋁對(duì)鋼的卓越的陰極保護(hù)功能，還具有磷酸鹽和鉻酸鹽對(duì)鋼的緩蝕作用，而且該涂層的粘附力和其他理化性能也非常好，因此它對(duì)鋼鐵的防腐蝕性能和綜合保護(hù)性能勝過(guò)同樣厚度的熱浸鍍鋁涂層。但是由于涂料的潤(rùn)濕性能很差，它要求被涂覆的鋼件事先要進(jìn)行極為嚴(yán)格的表面處理，包括徹底的清洗和嚴(yán)格的吹砂，否則涂層粘附不住，其次是涂層固化后需經(jīng)受540℃的高溫烘烤1個(gè)半小時(shí)或采取噴玻璃丸的方法使涂層導(dǎo)電，才具備陰極保護(hù)功能。上述涂覆工藝的難度很大，妨礙了這一涂層的廣泛應(yīng)用，由于這一緣故至今它僅限于在航空發(fā)動(dòng)機(jī)鋼鐵零件上應(yīng)用，無(wú)法用于大型鋼鐵構(gòu)件，更談不上用于大批量生產(chǎn)的鋼材。本實(shí)用新型克服了上述無(wú)機(jī)鋁涂層的缺點(diǎn)。首先是在涂料中添加0.01-0.03％的表面活性劑從而提高涂層對(duì)鋼材的潤(rùn)濕效果，這樣就可免除嚴(yán)格的清洗和吹砂，使工藝簡(jiǎn)化以適應(yīng)大批量生產(chǎn)鋼材的需要。固化后的涂層采用冷擠壓法使涂層中的鋁粉連通，從而使涂層獲得導(dǎo)電性，具備陰極保護(hù)功能或者采用快速加熱的方法使鋼材表面的涂層瞬間達(dá)到或接近鋁的熔點(diǎn)(550-660℃)，從而使涂層導(dǎo)電。可以采用高頻加熱、激光掃射、火焰掃射或其它方法使鋼材表面的涂層受熱，而鋼材的內(nèi)部溫度仍處于較低的范圍，避免加熱引起鋼材變形或改變機(jī)械性能，并提高生產(chǎn)效率。經(jīng)過(guò)這樣改進(jìn)后涂覆無(wú)機(jī)鋁涂層鋼材的大批量生產(chǎn)成為可能，本實(shí)用新型的目的得以實(shí)現(xiàn)。改變涂料的成份，例如用鋁合金粉、鋅粉、鋅合金粉、鋁鋅合金粉、鋁鋅硅合金粉、滲鋅鋁粉、包鋅鋁粉或鋅鎳合金粉代替鋁粉，可以改善或改變涂層的性能，以適應(yīng)不同的需要。采用能夠在室溫或較低溫度下烘烤干燥、固化和導(dǎo)電的無(wú)機(jī)涂料[例如無(wú)機(jī)磷酸鹽或鉻酸鹽和鋅粉、包鋅鋁粉或無(wú)氧化膜的鋁(或鋁合金)粉末配成的涂料]能夠降低固化溫度或免掉加熱烘烤的工序。下面舉例說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方法一、涂料配方舉例磷酸[H3PO4(85％)] 20ml氧化鎂(MgO) 5g磷酸二氫鎂[Mg(H2PO4)2·3H2O] 5g重鉻酸鎂[MgCr2O7·6H2O] 5g非離子表面活性劑 0.02g水(H2O) 加至 100ml上述溶液100ml加80g粒徑為5-10微米的鋁粉。
以上配方僅是本實(shí)用新型所采用的犧牲性陽(yáng)極涂料的一個(gè)典型例子，不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制，實(shí)際上各種配方的以無(wú)機(jī)磷酸鹽或鉻酸鹽為粘結(jié)劑主成分和選自鋁粉、鋁合金粉、鋅粉、鋅合金粉、鋁鋅合金粉、鋁鋅硅合金粉、滲鋅鋁粉、包鋅鋁粉或鋅鎳合金粉配成的涂料均可作為本實(shí)用新型的涂層。涂料所用的金屬粉末的粒徑，按不同的需要可以在0.3-100微米范圍內(nèi)選擇，也可以采用鱗片狀的金屬粉末，鱗片的平面直徑可超過(guò)100微米。涂料中可添加有機(jī)成膜物、金屬緩蝕劑、顏料、助劑、硅酸乙酯或部分水解硅酸乙酯。二、涂覆耐蝕涂層鋼材制作程序冷軋鋼材或經(jīng)過(guò)清除掉松動(dòng)氧化皮的熱軋鋼材(可以采用高壓水除鱗技術(shù)或其他方法除氧化皮)采用刷、噴、浸或滾等方法在鋼材表面涂覆一層厚度為2-1000微米的涂層(根據(jù)不同需要，選擇涂層的厚度，厚的涂層應(yīng)采用多次涂覆的辦法獲得)。然后在80-360℃的溫度范圍內(nèi)烘烤，使涂層固化(或在室溫下干燥和固化涂層)。涂層固化后通過(guò)冷擠壓或快速加熱(可采用高頻加熱、激光加熱或火焰掃射等加熱方法，也可采用其他加熱方法使涂層達(dá)到所需溫度而導(dǎo)電)方法，使涂層表面瞬間達(dá)到或接近金屬粉末的熔點(diǎn)溫度，使涂層導(dǎo)電。鋼材冷卻后用歐姆表檢查涂層表面相距20-30mm距離內(nèi)任意兩點(diǎn)間的電阻，其阻值小于10KΩ即合格。室溫固化的涂層，其阻值小于10MΩ即合格。
根據(jù)鋼材的特點(diǎn)和不同需要，可以在已涂覆上述耐蝕涂層的鋼材的底涂層上再涂覆其他有機(jī)或無(wú)機(jī)涂層。
附


圖1-8是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)斷面示意圖附
圖1是本實(shí)用新型的鋼板附圖2是附
圖1A-A部位的放大示意圖附圖3是在本實(shí)用新型上再涂覆其他有機(jī)涂層和無(wú)機(jī)涂層的鋼材附圖4是附圖3B-B部位的放大示意圖附圖5本實(shí)用新型的鋼管附圖6是本實(shí)用新型的槽鋼附圖7是本實(shí)用新型的角鋼附圖8是本實(shí)用新型的工字鋼1——鋼材基體2——磷酸鹽和金屬粉末組成的涂層3——涂層中的金屬粉末顆粒4——在本實(shí)用新型鋼材上再涂敷其他有機(jī)(或無(wú)機(jī))涂層本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和效果本實(shí)用新型的實(shí)施成功，為大批量生產(chǎn)涂覆犧牲性陽(yáng)極涂層的各種類型鋼材開辟了一條經(jīng)濟(jì)、有效和實(shí)用的途徑，適應(yīng)了鋼材防腐蝕的迫切需要。以涂覆磷酸鹽鋁粉涂層的鋼材為例，和熱浸鍍鋼材相比，主要有以下優(yōu)點(diǎn)。
解決了熱浸鍍無(wú)法涂覆各種大尺寸和厚重的鋼材的難題，按本實(shí)用新型的鋼材可以在600℃溫度下長(zhǎng)期工作，也可在870℃短期工作，熱浸鍍鋅只耐400℃以下的溫度。在海洋環(huán)境中使用本實(shí)用新型的鋼材其保護(hù)性能和使用壽命至少高出鍍鋅鋼材四倍以上。采用本實(shí)用新型來(lái)制作鋼鐵構(gòu)件，免除了鋼件的涂前處理和涂覆底漆的工序，生產(chǎn)成本下降、效率提高，有明顯的經(jīng)濟(jì)效果。鋼材可以焊接，焊逢處涂層的損傷部位很容易通過(guò)補(bǔ)涂使防護(hù)性能得到完全的恢復(fù)(而熱浸鍍鋅層焊接燒損處的防護(hù)性能很難得到恢復(fù))，這也是本實(shí)用新型的一大優(yōu)點(diǎn)。采用本實(shí)用新型的鋼構(gòu)件其使用壽命可達(dá)30-50年，比普通涂漆的鋼構(gòu)件高10倍以上。
權(quán)利要求1.一種涂覆耐腐蝕涂層的鋼材，包括涂覆耐蝕涂層的各類鋼板(帶)、鋼管和型鋼，其特征在于所涂覆的耐蝕涂層其底涂層是以無(wú)機(jī)磷酸鹽或鉻酸鹽和金屬粉末為主要成份的涂層。
2.按權(quán)利要求1所述的鋼材，其底涂層中的金屬粉末是選自鋁粉、鋁合金粉、鋅粉、鋅合金粉、鋁鋅合金粉、鋁鋅硅合金粉、滲鋅鋁粉、包鋅鋁粉或鋅鎳合金粉。
3.按權(quán)利要求2所述的鋁粉和鋁合金粉是無(wú)氧化膜的金屬粉末或退氧化膜的金屬粉末。
4.按權(quán)利要求1所述的鋼材，其底涂層中的金屬粉末的粒徑是0.3微米到100微米。
5.按權(quán)利要求1所述的鋼材，其底涂層中的金屬粉末是鱗片狀金屬粉末。
6.按權(quán)利要求1所述的鋼材，其底涂層的厚度是2-1000微米。
7.按權(quán)利要求1所述的鋼材，其底涂層中添加有金屬緩蝕劑、有機(jī)成膜物、助劑和顏料。
8.按權(quán)利要求1所述的鋼材，其底涂層中添加有硅酸乙酯或部分水解硅酸乙酯。
9.按權(quán)利要求1所述的鋼材，其底涂層中含有表面活性劑。
10.按權(quán)利要求1所述的鋼材，其底涂層上再涂覆其他的有機(jī)或無(wú)機(jī)涂層。
專利摘要一種涂覆由無(wú)機(jī)磷酸鹽和鋁、鋅或鋁鋅合金等金屬的粉末組成的耐腐蝕涂層的鋼材,它主要包括涂覆這種涂層的各類鋼材,如鋼板(帶)、鋼管和型鋼等,這種鋼材適用于制造在惡劣腐蝕環(huán)境或高溫環(huán)境中使用的各種鋼鐵構(gòu)件,鋼材可以焊接,經(jīng)焊接后焊縫處涂層燒損部位很容易修補(bǔ)并恢復(fù)原有的防護(hù)性能,本實(shí)用新型有廣泛的適用性。
文檔編號(hào)C09D5/10GK2401548SQ9822869
公開日2000年10月18日 申請(qǐng)日期1998年4月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月22日
發(fā)明者趙全璽 申請(qǐng)人:趙全璽