專利名稱：涂覆耐蝕涂層的鋼材的制作方法

　　技術領域：

　　本實用新型屬于一種涂覆耐蝕涂層的鋼材，具體地說屬于一種涂覆犧牲性陽極涂層的鋼材，更具體地說是涂覆一種主要成份是無機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。

　　在現代工業社會中，金屬腐蝕是個嚴重問題，特別是在惡劣環境中使用的大型鋼鐵構件，通常采用的涂漆方法不能滿足防護要求，必須采取更有效的措施。

　　在鋼鐵構件上涂覆具有陰極保護功能的犧牲性陽極涂層，例如在鋼件上涂覆鋁或鋅等金屬涂層，是公認的最佳防腐蝕辦法，而大批量生產涂覆這類涂層的鋼材則是最經濟、實用和有效的措施。

　　迄今為止批量生產的涂覆犧牲性陽極涂層的鋼材，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上的困難，阻礙熱浸鍍鋼材的廣泛應用。由于熱浸鍍鋅需要將鋼材浸沒在熔融的鋅液中進行鍍敷，這對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，而且鍍敷工藝技術的難度也非常大。熱浸鍍鋅對鋼鐵的保護性能低于熱浸鍍鋁，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的鋼材，僅在某些加工好的成品鋼鐵零件上少量應用。

　　本實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極涂層具有優于熱浸鍍鋅、鋁或鋁鋅合金涂層的防腐蝕性能，涂覆工藝簡便，可以涂敷各種形狀和大小的鋼材，不存在涂敷所需工藝設備尺寸所帶來的限制(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。

　　美國專利3248251公開了一種由無機磷酸鹽、鉻酸鹽和鋁粉組成的涂層(以下簡稱無機鋁涂層)，該涂層不僅具有鋁對鋼的卓越的陰極保護功能，還具有磷酸鹽和鉻酸鹽對鋼的緩蝕作用，而且該涂層的粘附力和其他理化性能也非常好，因此它對鋼鐵的防腐蝕性能和綜合保護性能勝過同樣厚度的熱浸鍍鋁涂層。但是由于涂料的潤濕性能很差，它要求被涂覆的鋼件事先要進行極為嚴格的表面處理，包括徹底的清洗和嚴格的吹砂，否則涂層粘附不住，其次是涂層固化后需經受540℃的高溫烘烤1個半小時或采取噴玻璃丸的方法使涂層導電，才具備陰極保護功能。上述涂覆工藝的難度很大，妨礙了這一涂層的廣泛應用，由于這一緣故至今它僅限于在航空發動機鋼鐵零件上應用，無法用于大型鋼鐵構件，更談不上用于大批量生產的鋼材。本實用新型克服了上述無機鋁涂層的缺點。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鋼材的潤濕效果，這樣就可免除嚴格的清洗和吹砂，使工藝簡化以適應大批量生產鋼材的需要。固化后的涂層采用冷擠壓法使涂層中的鋁粉連通，從而使涂層獲得導電性，具備陰極保護功能或者采用快速加熱的方法使鋼材表面的涂層瞬間達到或接近鋁的熔點(550-660℃)，從而使涂層導電。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械性能，并提高生產效率。經過這樣改進后涂覆無機鋁涂層鋼材的大批量生產成為可能，本實用新型的目的得以實現。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、固化和導電的無機涂料[例如無機磷酸鹽或鉻酸鹽和鋅粉、包鋅鋁粉或無氧化膜的鋁(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。下面舉例說明本實用新型的實施方法一、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。

　　以上配方僅是本實用新型所采用的犧牲性陽極涂料的一個典型例子，不應理解為對本實用新型的限制，實際上各種配方的以無機磷酸鹽或鉻酸鹽為粘結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100微米。涂料中可添加有機成膜物、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過清除掉松動氧化皮的熱軋鋼材(可以采用高壓水除鱗技術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(根據不同需要，選擇涂層的厚度，厚的涂層應采用多次涂覆的辦法獲得)。然后在80-360℃的溫度范圍內烘烤，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到所需溫度而導電)方法，使涂層表面瞬間達到或接近金屬粉末的熔點溫度，使涂層導電。鋼材冷卻后用歐姆表檢查涂層表面相距20-30mm距離內任意兩點間的電阻，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。

　　根據鋼材的特點和不同需要，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或無機涂層。

　　附

　　圖1-8是本實用新型的結構斷面示意圖附

　　圖1是本實用新型的鋼板附圖2是附

　　圖1A-A部位的放大示意圖附圖3是在本實用新型上再涂覆其他有機涂層和無機涂層的鋼材附圖4是附圖3B-B部位的放大示意圖附圖5本實用新型的鋼管附圖6是本實用新型的槽鋼附圖7是本實用新型的角鋼附圖8是本實用新型的工字鋼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——在本實用新型鋼材上再涂敷其他有機(或無機)涂層本實用新型的優點和效果本實用新型的實施成功，為大批量生產涂覆犧牲性陽極涂層的各種類型鋼材開辟了一條經濟、有效和實用的途徑，適應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，主要有以下優點。

　　解決了熱浸鍍無法涂覆各種大尺寸和厚重的鋼材的難題，按本實用新型的鋼材可以在600℃溫度下長期工作，也可在870℃短期工作，熱浸鍍鋅只耐400℃以下的溫度。在海洋環境中使用本實用新型的鋼材其保護性能和使用壽命至少高出鍍鋅鋼材四倍以上。采用本實用新型來制作鋼鐵構件，免除了鋼件的涂前處理和涂覆底漆的工序，生產成本下降、效率提高，有明顯的經濟效果。鋼材可以焊接，焊逢處涂層的損傷部位很容易通過補涂使防護性能得到完全的恢復(而熱浸鍍鋅層焊接燒損處的防護性能很難得到恢復)，這也是本實用新型的一大優點。采用本實用新型的鋼構件其使用壽命可達30-50年，比普通涂漆的鋼構件高10倍以上。

　　權利要求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機磷酸鹽或鉻酸鹽和金屬粉末為主要成份的涂層。

　　2.按權利要求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.按權利要求2所述的鋁粉和鋁合金粉是無氧化膜的金屬粉末或退氧化膜的金屬粉末。

　　4.按權利要求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.按權利要求1所述的鋼材，其底涂層的厚度是2-1000微米。

　　7.按權利要求1所述的鋼材，其底涂層中添加有金屬緩蝕劑、有機成膜物、助劑和顏料。

　　8.按權利要求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.按權利要求1所述的鋼材，其底涂層中含有表面活性劑。

　　10.按權利要求1所述的鋼材，其底涂層上再涂覆其他的有機或無機涂層。

　　專利摘要一種涂覆由無機磷酸鹽和鋁、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境或高溫環境中使用的各種鋼鐵構件,鋼材可以焊接,經焊接后焊縫處涂層燒損部位很容易修補并恢復原有的防護性能,本實用新型有廣泛的適用性。

　　文檔編號C09D5/10GK2401548SQ9822869

　　公開日2000年10月18日 申請日期1998年4月22日 優先權日1998年4月22日

　　發明者趙全璽 申請人:趙全璽