一種金屬表面耐磨防腐塗層的製備方法與流程

2023-05-30 12:40:41 1

本發明涉及化學技術領域，具體涉及一種塗層的製備方法，特別涉及一種金屬表面耐磨防腐塗層的製備方法。

背景技術：

金屬材料的主要損失方式為磨損和腐蝕，其造成的經濟損失非常巨大，據統計每年全世界有1/10鋼材是通過腐蝕、磨損而損耗掉。就我國而言，每年因腐蝕和磨損造成的損失近達4000億元。因此，為了提高鋼材的抗腐蝕耐磨損性能，在金屬表面製備防腐耐磨強化的塗層是一種經濟且有效的途徑。

目前，金屬材料的耐磨防腐塗層的製備，一般採用高分子、水泥、特氟龍、搪瓷片等材料在金屬材料表層冷噴塗或者其他處理一層塗層，從而使金屬材料與外界隔離而達到耐磨防腐的效果。但這些材料都具有相應的缺點，高分子材料不耐磨；水泥的防腐性效果低；特氟龍防腐性好，但耐磨性以及牢度性能差；搪瓷片不連續，在粘結處易受腐蝕和磨損，且容易爆瓷等。熱噴技術也越來越成為熱點，熱噴技術有等離子噴塗、超音速噴塗、電弧噴塗、火焰槍噴塗等。等離子與超音速噴塗不利於現場施工，且成本較高；電弧噴塗只能噴塗導電的金屬絲材，而金屬防腐效果不理想；火焰槍噴塗適用性強，成本較低，且可以噴塗各種粉體，例如：金屬粉體、合金粉體、金屬氧化物粉體等。目前所用的噴塗粉體一般為金屬粉或合金噴塗在金屬表面，這種塗層易被氧化且耐磨性不好；單一的金屬氧化物粉體熔點較高，例如al2o3熔點2054℃，la2o3熔點2217℃，zro2熔點2700℃，而火焰噴塗只能噴塗熔點較低的金屬或者金屬氧化物，而一般而言，熔點越低，化學穩定性能、機械性能越差，反之亦然。火焰噴塗噴塗高熔點的物質成為一個難題。

技術實現要素：

鑑於上述金屬材料的耐磨防腐塗層的缺陷，本發明提供一種金屬表面耐磨防腐塗層的製備方法。

為解決上述技術問題，本發明提供的金屬表面耐磨防腐塗層的製備方法技術方案，包括如下步驟：

(1)製備al-la-zr粉體，包括如下步驟：

a-1將粉體la2o3、zro2和al2o3按照重量比2～12：1～6：2～12加去離子水混合均勻，然後球磨，得到分散均勻的漿料，

a-2將前述得到漿料通過噴霧乾燥得到al-la-zr球形粉體，

(2)al-la-zr粉體對金屬材料進行噴塗處理，包括如下步驟：

b-1將前述製備得到的al-la-zr球形粉體通過火焰噴槍，噴塗到金屬材料的表面，粉體在金屬材料表面形成一層塗層，

b-2將噴塗好的金屬材料，浸泡在矽溶膠裡面一段時間，然後在一定溫度保溫後緩慢降溫，得到密封和表面光滑的陶瓷塗層。

本發明的一優選技術方案中，a-1步驟中，在球磨時加入分散劑，所述分散劑選自pva或聚乙醇6000，分散劑固含量為0.2～0.5％。

本發明的一優選技術方案中，粉體la2o3、zro2和al2o3按照重量比2～5：1～3：2～5加去離子水混合均勻，然後球磨1～12h，得到分散均勻的漿料；更優選地，粉體la2o3、zro2和al2o3按照重量比2：1：2加去離子水混合均勻。

本發明的一優選技術方案中，a-2步驟中得到的al-la-zr粉體粒徑範圍為2～100μm，優選為10～35μm。

本發明的一優選技術方案中，在步驟b-1前，先將待噴塗的金屬材料通過噴砂處理，去除金屬表面附著有油脂、灰塵及氧化皮等汙物，且得到的金屬表面粗糙適當。

本發明的一優選技術方案中，步驟b-1中，粉體在金屬材料表面形成0.05～0.5mm的塗層。

本發明的一優選技術方案中，步驟b-2中，將噴塗好的金屬材料，浸泡在矽溶膠裡面30min～3h，然後在100℃～300℃保溫1h～6h後緩慢降溫，從而得到密封和表面光滑的陶瓷塗層。優選地，步驟b-2中，將噴塗好的金屬材料，浸泡在矽溶膠裡面30min～1h，然後在200℃～300℃保溫5h～6h後緩慢降溫，從而得到密封和表面光滑的陶瓷塗層。

本發明為克服現有技術存在的缺陷，將al2o3，la2o3，zro2粉體以及分散劑按照一定比例混合進行球磨，通過噴霧乾燥製備al-la-zr粉體，然後通過火焰槍將粉體噴到金屬材質表面，形成一層陶瓷塗層，然後將用矽溶膠、鋁溶膠等將陶瓷塗層的細小孔洞進行封孔，所製備的al-la-zr塗層對金屬材料進行保護，經測試具有高度的防腐性和耐磨性。該製備方法突破了傳統之前塗層處理的耐磨不防腐，防腐不耐磨的缺點。

與現有技術相比，本發明具有如下優點：

1、本發明所使用的al2o3，la2o3，zro2粉體等熔點高，化學性能穩定，機械性能優越。所製備的al-la-zr粉體流動性好，分散性好，不易結塊，生產工藝簡單，穩定性極好，便於操作，易於進行大規模生產。

2、本發明中所得到的塗層，經過w-xm無釉磚耐磨性能測定儀進行測試，所得到的磨損量均小於0.3％，說明al-la-zr粉體在耐磨塗層中可以明顯提升塗層的耐磨性能。

3、本發明中所得到的塗層，經過鹽霧以及耐酸耐鹼試驗後，並沒有發現明顯的損壞。

附圖說明

下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述：

圖1為本發明實施例1的陶瓷塗層耐磨測試；

圖2為本發明實施例2的陶瓷塗層耐磨測試；

圖3為本發明實施例3的陶瓷塗層耐磨測試。

具體實施方式

為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明。但是本發明能夠以很多不同於在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似改進，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在於限制本發明。本文所使用的術語「及/或」包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

以下結合附圖描述本發明具體實施方式。

實施例1：

取la2o3，zro2，al2o3粉體分別為200g，100g，200g，添加80g(5％)pva以及1420g去離子水，添加到球磨機中進行球磨7h，球磨結束後所得到漿料；將漿料通過蠕動泵打到噴霧乾燥機內，進行噴霧乾燥得到球形，顆粒大小在2～100μm的al-la-zr粉體；取所製備的al-la-zr粉體400g，通過火焰槍對噴砂處理過的5塊100*150mm的碳鋼進行噴塗，所得到的0.5mm厚的陶瓷塗層，採用w-xm無釉磚耐磨性能測定儀做產品的耐磨性能試驗，經過w-xm無釉磚耐磨性能測定儀進行耐磨測試2min，結果如圖1。對陶瓷塗層進行耐腐蝕檢測，結果如表1，可以看出，沒有封孔處理的樣品，不具有良好的防腐性能。而五個樣品的陶瓷塗層磨損量平均在0.3％，有較好的耐磨性，且五個樣品的耐磨性較為均一。

表1陶瓷塗層性能指標

實施例2：

取la2o3，zro2，al2o3粉體分別為200g，100g，200g，添加80g(5％)pva以及1420g去離子水，添加到球磨機中進行球磨7h，球磨結束後所得到漿料；將漿料通過蠕動泵打到噴霧乾燥機內，進行噴霧乾燥得到球形，顆粒大小在2～100μm的al-la-zr粉體；取所製備的al-la-zr粉體400g，通過火焰槍對噴砂處理過的5塊100*150mm的碳鋼進行噴塗，所得到的0.1mm厚的陶瓷塗層，降溫後，放在納米矽溶膠浸泡30min，經過300℃保溫4h，後緩慢降溫，得到耐磨防腐的陶瓷塗層，採用w-xm無釉磚耐磨性能測定儀做產品的耐磨性能試驗，經過w-xm無釉磚耐磨性能測定儀進行耐磨測試2min，結果如圖2。對陶瓷塗層進行耐腐蝕檢測，結果如表2，處理較薄的陶瓷塗層，防腐性能一般，五個樣品的陶瓷塗層磨損量平均在0.3％，有較好的耐磨性，且五個樣品的耐磨性較為均一。

表2陶瓷塗層性能指標

實施例3：

取la2o3，zro2，al2o3粉體分別為200g，100g，200g，添加67g(5％)pva以及1100g去離子水，添加到球磨機中進行球磨7h，球磨結束後所得到漿料；將漿料通過蠕動泵打到噴霧乾燥機內，進行噴霧乾燥得到球形，顆粒大小在2～100μm的al-la-zr粉體；取所製備的al-la-zr粉體400g，通過火焰槍對噴砂處理過的5塊100*150mm的碳鋼進行噴塗，所得到的0.5mm厚的陶瓷塗層，降溫後，放在納米矽溶膠浸泡30min，經過300℃保溫4h，後緩慢降溫，得到耐磨防腐的陶瓷塗層，採用w-xm無釉磚耐磨性能測定儀做產品的耐磨性能試驗，經過w-xm無釉磚耐磨性能測定儀進行耐磨測試2min，結果如圖3。對陶瓷塗層進行耐腐蝕檢測，結果如表3，五個樣品的陶瓷塗層磨損量平均在0.3％，有較好的耐磨性，且五個樣品的耐磨性較為均一。

表3陶瓷塗層性能指標

以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實例的限制，上述實例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等同物界定。