一種具有納米複合塗層的耐氯離子腐蝕棒材的製備方法
2023-07-11 10:34:46 1
專利名稱：一種具有納米複合塗層的耐氯離子腐蝕棒材的製備方法
技術領域：
本發明屬於棒材表面塗層的領域，特別涉及一種具有納米複合塗層的耐氯離子腐 蝕棒材的製備方法。
背景技術：
海洋性 環境和海水中存在滲透能力和腐蝕性極強的氯離子，目前常用的海洋工程 防護方法是塗覆防海水腐蝕的海洋塗料。海洋塗料的兩大基礎系列是海洋防汙塗料與海洋 防腐塗料。根據不同設施的使用環境，可分為船舶塗料、海洋工程設施用重防腐塗料等。船 舶塗料按使用部位分為船底防腐和防汙塗料、船殼塗料、甲板塗料、內艙塗料以及各種特種 功能塗料。海洋防腐塗料所包括的範圍非常廣泛且都屬於重防腐塗料的範疇，如防鏽底漆、 船殼漆、甲板漆、內艙漆、貨櫃塗料、海港設施及平臺塗料、油罐塗料、海水冷卻管道及海 上輸油管道用塗料等。隨著人類進入21世紀，海洋經濟和海洋產業進一步升級和向多元化 發展，人們對於海洋工程防護塗料尤其是量大面廣的環氧富鋅塗料的需求量越來越大，也 提出了更高的要求，例如高防護性能、低資源消耗及環境生態友好等。但傳統的海洋工程塗 料的防護性能，尤其是抗氯離子腐蝕方面的性能還不令人滿意。金屬腐蝕在造成經濟損失的同時，也造成了資源和能源的浪費，由於所報廢的設 備或構件有少部分是不能再生的，可以重新也冶煉再生的部分在冶煉過程中也會耗費大量 的能源。目前世界上的資源和能源日益緊張，因此由腐蝕所帶來的問題不僅僅只是一個經 濟損失的問題了。腐蝕對金屬的破壞，有時也會引發災難性的後果，此方面的例子太多了， 所以對金屬腐蝕的研究是利國利民的選擇。由於世界各國對於腐蝕的危害有了深刻的認 識，因此利用各種技術開展了金屬腐蝕學的研究，經過幾十年代努力已經取得了顯著的成 績。當前，我國發展的耐海水腐蝕用鋼有10MnCu、10MnP n6Re、lOCrMoAl、15NiCuP等鋼號， 它們的耐海水腐蝕性均優於低碳鋼。面對巨大的海洋市場需求和資源的巨大消耗，提高棒 材性能，減少建築用棒材用量，尋找一條減少資源消耗、環境友好型、可循環利用的棒材生 產技術路線，已成為今後我國建築用棒材現代化發展的思路。那麼，如何才能賦予海洋塗料高抗氯離子腐蝕性能？關鍵在於進一步提高環氧富 鋅塗料成膜後塗層整體的質量，而高耐海水腐蝕性、抗劃傷性能等是其重要的特徵。然而， 傳統海洋塗料的樹脂已無法滿足人們對海洋工程高抗氯離子腐蝕性能的要求。以環氧富鋅 塗料為例，目前通用的環氧富鋅塗料由樹脂，鋅粉等填料及輔助材料所組成。依據經典的塗 膜腐蝕失效機理，在腐蝕介質中塗膜的腐蝕失效通常有三種形式一是塗層與基體的附著 力差，出現脫落；二是塗層自身受到酸、鹼、鹽等介質的侵蝕而喪失了對基體的保護；三是 塗層存在缺陷(如針孔)或塗層抗滲性差，像Na+、Cr等離子可以通過擴散，從而使塗層的 電阻大大下降造成局部腐蝕。環氧富鋅塗層表面抗劃傷性能主要取決於塗層表面顯微及耐 磨性能。通常提高塗膜耐海水腐蝕性、抗劃傷性性能的主要途徑是採用高性能樹脂和高品 質填料及輔料等。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種具有納米複合塗層的耐氯離子腐蝕棒材 的製備方法，該方法工藝簡單，成本低，利於工業化，經過塗覆複合納米塗層的棒材，普通碳 鋼的耐氯離子腐蝕性能有顯著的提高，甚至可以與合金化的鋼種相比，具有良好的應用前景。本發明的一種具有納米複合塗層的耐氯離子腐蝕棒材的製備方法，包括(1)將棒材用無水乙醇、丙酮依次清洗後，乾燥；(2)將10 16g/L納米Cr粉體、5 llg/L納米Mo粉體和5 8g/L納米氧氮化 矽鋁粉體加入有機溶劑中，超聲分散得納米複合液；(3)將上述納米複合液噴塗到棒材表面，厚度為5 20 μ m，自然風乾，得表面塗覆 有複合納米塗層的棒材。所述步驟(1)中的碳素鋼板的型號為Q275。所述步驟(2)中的有機溶劑為體積比為1 4的乙醇和丁醇的混合溶液。所述步驟(2)中的超聲分散時間為30min。有益效果本發明工藝簡單，成本低，利於工業化，經過塗覆複合納米塗層的棒材，普通碳鋼 的耐氯離子腐蝕性能有顯著的提高，甚至可以與合金化的鋼種相比，具有良好的應用前景。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明 而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人 員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定 的範圍。實施例1取普通碳素鋼板Q275(規格20 X 10 X 2. Omm)若干片，表面用金相砂紙打磨，經無
水乙醇、丙酮依次清洗後，乾燥，放置於乾燥器中備用。納米Cr-Mo複合液成分為納米Cr粉體10g/L，納米Mo粉體5g/L，納米氧氮化矽 鋁粉體5g/L，乙醇丁醇=1 4。超聲分散該複合液30min。將配製好的納米複合液通過 納米噴鍍機組噴塗到碳鋼板表面，自然風乾，複合納米塗層厚度為5 μ m。將表面處理後的合金化層複合結構的碳鋼進行塗層厚度測量，觀察顯微緻密度， 定電壓下於35度人工海水中進行48h極化，在極化後取試樣上在沒有發生腐蝕的場合下， 把電位設定在較高壓時進行同樣地極化試驗，把這種操作反覆進行，求出發生裂隙腐蝕的 最低電位，同時進行鹽霧實驗，並測試其極化曲線。測試結果見表1。實施例2取普通碳素鋼板Q275(規格20 X 10 X 2. Omm)若干片，表面用金相砂紙打磨，經無
水乙醇、丙酮依次清洗後，乾燥，放置於乾燥器中備用。納米Cr-Mo複合液成分為納米Cr粉體12g/L，納米Mo粉體7g/L，納米氧氮化矽 鋁粉體6g/L，乙醇丁醇=1 4。超聲分散該複合液30min。將配製好的納米複合液噴塗 到碳鋼板表面，自然風乾，複合納米塗層厚度為10 μ m。
將表面處理後的合金化層複合結構的碳鋼進行塗層厚度測量，觀察顯微緻密度， 定電壓下於35度人工海水中進行48h極化，在極化後取試樣上在沒有發生腐蝕的場合下， 把電位設定在較高壓時進行同樣地極化試驗，把這種操作反覆進行，求出發生裂隙腐蝕的 最低電位，同時進行鹽霧實驗，並測試其極化曲線。測試結果見表1。實施例3
取普通碳素鋼板Q275(規格20 X 10 X 2. Omm)若干片，表面用金相砂紙打磨，經無
水乙醇、丙酮依次清洗後，乾燥，放置於乾燥器中備用。納米Cr-Mo複合液成分為納米Cr粉體14g/L，納米Mo粉體9g/L，氧氮化矽鋁粉 體7g/L，乙醇丁醇=1 4。超聲分散該複合液30min。將配製好的納米複合液噴塗到碳 鋼板表面，自然風乾，複合納米塗層厚度為15 μ m。將表面處理後的合金化層複合結構的碳鋼進行塗層厚度測量，觀察顯微緻密度， 定電壓下於35度人工海水中進行48h極化，在極化後取試樣上在沒有發生腐蝕的場合下， 把電位設定在較高壓時進行同樣地極化試驗，把這種操作反覆進行，求出發生裂隙腐蝕的 最低電位，同時進行鹽霧實驗，並測試其極化曲線。測試結果見表1。實施例4按取普通碳素鋼板Q275(規格20X 10X 2. Omm)若干片，表面用金相砂紙打磨，經
無水乙醇、丙酮依次清洗後，乾燥，放置於乾燥器中備用。納米Cr-Mo複合液成分為納米Cr粉體16g/L，納米Mo粉體1 lg/L，氧氮化矽鋁粉 體8g/L，乙醇丁醇=1 4。超聲分散該複合液30min。將配製好的納米複合液噴塗到碳 鋼板表面，自然風乾，複合納米塗層厚度為20 μ m。將表面處理後的合金化層複合結構的碳鋼進行塗層厚度測量，觀察顯微緻密度， 定電壓下於35度人工海水中進行48h極化，在極化後取試樣上在沒有發生腐蝕的場合下， 把電位設定在較高壓時進行同樣地極化試驗，把這種操作反覆進行，求出發生裂隙腐蝕的 最低電位，同時進行鹽霧實驗，並測試其極化曲線。測試結果見表1。表1不同處理條件下獲得的性能測試結果
權利要求
1.一種具有納米複合塗層的耐氯離子腐蝕棒材的製備方法，包括(1)將棒材用無水乙醇、丙酮依次清洗後，乾燥；(2)將10 16g/L納米Cr粉體、5 llg/L納米Mo粉體和5 8g/L納米氧氮化矽鋁 粉體加入有機溶劑中，超聲分散得納米複合液；(3)將上述納米複合液噴塗到棒材表面，厚度為5 20μ m，自然風乾，得表面塗覆有復 合納米塗層的棒材。
2.根據權利要求1所述的一種具有納米複合塗層的耐氯離子腐蝕棒材的製備方法，其 特徵在於所述步驟(1)中的碳素鋼板的型號為Q275。
3.根據權利要求1所述的一種具有納米複合塗層的耐氯離子腐蝕棒材的製備方法，其 特徵在於所述步驟O)中的有機溶劑為體積比為1 4的乙醇和丁醇的混合溶液。
4.根據權利要求1所述的一種具有納米複合塗層的耐氯離子腐蝕棒材的製備方法，其 特徵在於所述步驟O)中的超聲分散時間為30min。
全文摘要
本發明涉及一種具有納米複合塗層的耐氯離子腐蝕棒材的製備方法，包括(1)將棒材用無水乙醇、丙酮依次清洗後，乾燥；(2)將10～16g/L納米Cr粉體、5～11g/L納米Mo粉體和5～8g/L納米氧氮化矽鋁粉體加入有機溶劑中，超聲分散得納米複合液；(3)將上述納米複合液噴塗到棒材表面，厚度為5～20μm，自然風乾，得表面塗覆有複合納米塗層的棒材。本發明工藝簡單，成本低，利於工業化，經過塗覆複合納米塗層的棒材，普通碳鋼的耐氯離子腐蝕性能有顯著的提高，甚至可以與合金化的鋼種相比，具有良好的應用前景。
文檔編號B05D1/02GK102133571SQ201110025079
公開日2011年7月27日 申請日期2011年1月24日 優先權日2011年1月24日
發明者劉衛東, 盧鑫華, 楊志強, 羅檢, 鍾慶東 申請人:上海大學, 南通寶鋼鋼鐵有限公司