专利名称：一种新型的铈(Ce)系纯铝复合涂层的制作方法
技术领域：
本发明涉及钢铁表面的腐蚀的防护处理技术，特别是的一种新型的Ce(铈)系纯铝复合涂层。以下简称Ce系铝复合涂层。
背景技术：
使用纯铝喷涂层和外加油漆涂料层构成的纯铝复合涂层已成为钢铁表面腐蚀防护的有效技术之一。作为该复合涂层中的基础-纯铝喷涂层，由于具有良好的隔离和牺牲阳极的双重保护作用，而备受广泛关注。另外，在加工过程中，相对于锌涂层而言，对环境的污染和对人体的危害少；材料消耗少，可以降低成本，因而更加得到了人们的赞许。但目前人们通常使用的纯铝复合涂层技术存在以下缺陷1、由于铝钝化快，且钝化膜致密而韧，降低了铝涂层与钢铁基底的附着力，减少了隔离效果；2、因铝钝化膜的电极电位高，影响了牺牲阳极效果；3、热喷涂纯铝涂层时，对钢铁基底的预处理要求很高，不仅增加了成本，而且增加了大面积施工的难度。所有这些因素都会降低整个复合涂层的防护效果和寿命。
环氧乙烯酯漆由于其优异的耐腐蚀性能，在美国已被应用于纯铝涂层的封闭涂层，取得了良好效果，但是其耐冲刷性能较差。
本发明的目的就是针对这些问题，从纯铝合金入手，对其成份进行调整，并且把调整好的铝合金用作热喷涂层；同时对环氧乙烯酯漆的填料进行了结构调整，克服了原技术上的缺点。
发明内容
本发明的构成主要包括铈(Ce)系纯铝涂层和环氧乙烯酯漆涂层，其特征在于所述铈(Ce)系纯铝涂层是以铝为原料，添加铈(Ce)元素的热喷涂层，所述环氧乙烯酯漆涂层为铈Ce铝热喷涂层的封闭层和功能涂层。铈(Ce)系纯铝涂层添加元素铈(Ce)重量百分比为0.05-0.50％(wt)，其他杂质铁+铜+硅≤0.30％(wt)，余量为铝，还可辅助添加元素镁，其重量百分比为0.1～0.40％(wt)。铈(Ce)系纯铝涂层的制作方法为加工制作成线材或者粉末，采用包括但不限于火焰喷涂、电弧喷涂、粉末喷涂的热喷涂技术在钢铁表面制作成Ce铝喷涂层。
所述环氧乙烯酯漆涂层为以环氧乙烯酯树脂为原料，添加炭化硅和铝粉或铝粉浆。
所述铈Ce铝热喷涂层的封闭层为将环氧乙烯酯漆直接涂于铈Ce铝热喷涂层上以封闭Ce铝喷涂层的孔隙，所述功能涂层包括两层，一层为在环氧乙烯酯漆中添加碳化硅成为耐冲蚀、耐磨蚀的中间层；另一层为在环氧乙烯酯漆中添加铝粉或其它颜料以增加腐蚀介质所通过的路径成为增加隔离效果表面层。
环氧乙烯酯漆作为Ce系铝涂层的封闭层、中间层和表面层，也还可以其它油漆涂料代替其中的某一层或者全部。
复合涂层结构厚度为Ce铝热喷涂层50-200μm，封闭层干膜厚度10-40μ，中间层干膜厚度80-200μm，表面层干膜厚度40-80μm。
本发明的这种复合涂层可以应用于各类气氛环境，包括但不限于田野大气、工业大气、城市大气、海洋大气、化工产品气相，使用温度≤600，压力≤15MPa，而不论其流速和气体中所带的磨粒。还可以应用于各类液相环境，包括但不限于食用水、海水、污水、油类、酒类、苯、酮，使用温度≤120，压力≤10MPa。
本发明的Ce系纯铝涂层优点是(1)耐腐蚀性更好，尤其在耐海水腐蚀上更为突出；(2)涂层与钢铁基底的附着力比一般涂层提高1-3倍，达到38N以上；(3)涂层孔隙率低，尤其是电弧喷涂制作的涂层孔隙率只有1-4％；(4)负电极电位比较稳定，涂层牺牲阳极效果有所提高；(5)力学性能有所提高，尤其在耐冷-热冲击上更为突出。
用改进后的环氧乙烯酯漆作为Ce铝热喷涂的封闭层和功能涂层的优点是直接把环氧乙烯酯漆作为封闭漆，涂刷在Ce铝喷涂层上，利用它的流动性、渗透性，可充分填充到所有的孔隙中去，达到最好的封闭效果。为了提高整个涂层的耐蚀性和力学性能，本发明通过改变涂料层的组成结构，使之成为功能涂层。即增加了中间层和表面层，这种三层式的油漆涂层与Ce铝喷涂层构成的复合涂层无论在防腐效果上，还是在力学性能上都到了本质上的改进。
具体实施例方式
实施例一对污染比较严重，河床污泥厚度大，河水中有一定的氯离子含量，而且潮起潮落带有泥沙的悬臂式闸门、底槛及预埋件的防腐处理。在钢构件的表面喷涂以下成分的Ce系铝合金，具体成分是Ce0.20％(wt)，有害杂质Fe+Cu+Si≤0.3％(wt)，余量为Al；先将上述成分通过冶炼浇注成锭，然后挤压、拉拔成Φ3.0mm的线材。利用该线材，经过热喷涂工艺把它喷涂到经过处理的钢铁表面上，形成厚度为120-150μm的涂层。其涂层表面呈银白色，厚度基本均匀的毛糙表面。由于铝粉是片状结构，封闭效果不是最好。为了达到最好的封闭效果，提高整个涂层的耐蚀性和力学性能直接在Ce铝涂层上涂刷环氧乙烯酯油漆作为封闭层，利用它的流动性、渗透性，可充分填充到所有的孔隙中去以封闭Ce系铝涂层的孔隙，达到最好的封闭效果。减少阴极面积，提高铝涂层的寿命，同时起到替铝涂层隔离电解液对铝涂层的直接腐蚀，该封闭层的厚度为30μm；在封闭涂层上涂刷添加碳化硅成分的环氧乙烯酯漆作为中间功能层，利用碳化硅的优异的耐磨性能，使该层成为一个耐冲蚀、耐磨蚀的中间层，其厚度为150μm；表面层为添加铝粉的环氧乙烯酯漆，利用铝粉是薄片状结构，且铝粉表面都有一层薄的钝化膜的特征，增加了腐蚀介质所通过的“路径”，也就增加了隔离效果，其厚度为40μm。由于整个油漆层都是环氧乙烯酯，所以在整个空间上结合成为一体，无论在耐腐蚀，还是在耐冲刷，耐磨蚀方面都很好。
实施例二对炼油厂的油水分离器进行防腐处理，与上一实施例相同，所不同的是作为热喷涂层材料Ce系铝合金线材的成分为Ce0.05-0.50％(wt)，有害杂质Fe+Cu+Si≤0.3％(wt)，余量为Al；其涂层制作工艺是首先清理内壁，严格喷砂，使钢铁表面清洁度达到Sa3.0级；然后喷纯锌涂层，厚度为50μm；再喷涂Ce系纯铝涂层，厚度为100μm；使用添加铝粉的环氧乙烯酯漆作为封闭层和表面层，厚度为150μm。能耐H2S和氯离子的腐蚀，而且还能耐流水的冲刷和120的高温。
实施例三对海水闸门进行处理，由于海洋环境腐蚀十分严重，使用其它涂料，甚至是喷涂锌，钢铁仍然短时间会被腐蚀。同时实施例一相同，所不同的是选用。其作为热喷涂层材料Ce系铝合金线材具体成分是Ce0.10％(wt)；Mg0.05％(wt)；Fe+Cu+Si≤0.3％(wt)，余量为Al。使用连注连拉工艺生产Ce系铝线材，然后用火焰气喷涂枪把Ce系铝线材熔化，用压缩空气再进行雾化、喷涂到钢铁基底上，厚度为120μm；在Ce铝涂层表面使用的是环氧乙烯酯漆为封闭层；添加碳化硅粉的环氧乙烯酯漆为功能层，再使用酚醛磁漆为面漆表面层，总厚度为150μm.。
权利要求
1.一种铈(Ce)系纯铝复合涂层，主要包括铈(Ce)系纯铝涂层和环氧乙烯酯漆涂层，其特征在于所述铈(Ce)系纯铝涂层是以铝为原料，添加铈(Ce)元素的热喷涂层，所述环氧乙烯酯漆涂层为铈Ce铝热喷涂层的封闭层和功能涂层。
2.根据权利要求1所述的一种铈(Ce)系纯铝复合涂层，其特征在于所述铈(Ce)系纯铝涂层添加元素铈(Ce)重量百分比为0.05-0.50％(wt)，其他杂质铁+铜+硅≤0.30％(wt)，余量为铝。。
3.根据权利要求1所述的一种铈(Ce)系纯铝复合涂层，其特征在于所述铈(Ce)系纯铝涂层还可辅助添加元素镁，其重量百分比为铈0.05～0.50％(wt)镁0.1～0.40％(wt)，，其他杂质铁+铜+硅≤0.30％(wt)，余量为铝。
4.根据权利要求1、2、3所述的一种铈(Ce)系纯铝复合涂层，其特征在于所述铈(Ce)系纯铝涂层的制作方法为加工制作成线材或者粉末，采用包括但不限于火焰喷涂、电弧喷涂、粉末喷涂的热喷涂技术在钢铁表面制作成Ce铝喷涂层。
5.根据权利要求1所述的一种铈(Ce)系纯铝复合涂层，其特征在于所述环氧乙烯酯漆涂层为以环氧乙烯酯树脂为原料，添加碳化硅和铝粉或铝粉浆。
6.根据权利要求1所述的一种铈(Ce)系纯铝复合涂层，其特征在于所述铈Ce铝热喷涂层的封闭层为将环氧乙烯酯漆直接涂于铈Ce铝热喷涂层上以封闭Ce铝喷涂层的孔隙，所述功能涂层包括两层，一层为在环氧乙烯酯漆中添加碳化硅成为耐冲蚀、耐磨蚀的中间层；另一层为在环氧乙烯酯漆中添加铝粉或其它颜料以增加腐蚀介质所通过的路径成为增加隔离效果表面层。
7.根据权利要求5所述的一种铈(Ce)系纯铝复合涂层，其特征在于环氧乙烯酯漆作为Ce系铝涂层的封闭层、中间层和表面层。
8.根据权利要求5所述的一种铈(Ce)系纯铝复合涂层，其特征在于Ce系铝涂层的封闭层、中间层和表面层还可以其它油漆涂料代替，可以代替其中的某一层或者全部。
9.根据权利要求1、5所述的一种铈(Ce)系纯铝复合涂层，其特征在于复合涂层结构厚度为Ce铝热喷涂层20-200μm，封闭层干膜厚度10-40μ，中间层干膜厚度80-200μm，表面层干膜厚度40-80μm。
10.根据权利要求1、5所述的一种铈(Ce)系纯铝复合涂层，其特征在于这种复合涂层可以应用于各类气氛环境，包括但不限于田野大气、工业大气、城市大气、海洋大气、化工产品气相，使用温度≤600，压力≤15MPa，而不论其流速和气体中所带的磨粒。
11.据权利要求1、5所述的一种铈(Ce)系纯铝复合涂层，其特征在于这种复合涂层可以应用于各类液相环境，包括但不限于食用水、海水、污水、油类、酒类、苯、酮，使用温度≤120，压力≤10MPa。
全文摘要
一种铈(Ce)系纯铝复合涂层，主要包括铈(Ce)系纯铝涂层和环氧乙烯酯漆涂层，所述铈(Ce)系纯铝涂层是以铝为原料，添加铈(Ce)元素的热喷涂层，所述环氧乙烯酯漆涂层为铈Ce铝热喷涂层的封闭层和功能涂层。铈(Ce)系纯铝涂层添加元素铈(Ce)重量百分比为0.05－0.50％(wt)，其它杂质铁+铜+硅≤0.30％(wt)，余量为铝，还可辅助添加元素镁，系纯铝涂层的制作方法为加工制作成线材或者粉末用热喷涂技术在钢铁表面制作成Ce铝喷涂层。所述环氧乙烯酯漆涂层为以环氧乙烯酯树脂为原料，添加炭化硅和铝粉或铝粉浆。环氧乙烯酯漆作为Ce系铝涂层的封闭层、中间层和表面层，也还可以其它油漆涂料代替其中的某一层或者全部。
文档编号C09D1/00GK1566222SQ03129360
公开日2005年1月19日 申请日期2003年6月19日 优先权日2003年6月19日
发明者杨廷萍, 王晨, 王科峰 申请人:杨廷萍