一种抗腐蚀的金属材料及其制备方法与流程

本发明涉及金属材料领域，尤其是涉及一种抗腐蚀的金属材料及其制备方法。

背景技术：

1、金属材料现在广泛的运用在现在生活和工业活动中，在我们社会的发展中起着重要的作用，不仅在科学的研究方面会用到金属材料，在生活和工业中也有很多地方都随处可见。但是金属材料的化学性质很活泼，遇到潮湿的空气或者酸碱性的物质都很容易被腐蚀。可是金属一旦被腐蚀那么实用性就会大大的降低，很多生活和工业中的一些金属制品被腐蚀之后就很难再使用，给我们的生活经济以及工业发展上都带来了损失，因此具备抗腐蚀性能的金属材料得到广泛的应用。现有金属材料的抗腐蚀性能多是通过单一的表面涂层来实现，一些通过自身材料来实现防腐蚀的也存在造价昂贵，不便于推广的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种抗腐蚀的金属材料及其制备方法，以解决上述问题。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种抗腐蚀的金属材料，包括从内向外依次设置的金属基底层、金属防护涂层和非金属防护涂层，金属基底层为钛合金材料，金属防护涂层为镍基金属材料，非金属防护涂层为碳元素复合材料；其中，碳元素复合材料由包括纤维素乙酸酯、煤油、碳黑、环氧树脂、高纯纳米氧化锆粉和固化剂的原料制成。

4、进一步，纤维素乙酸酯、煤油、碳黑、环氧树脂、高纯纳米氧化锆粉和固化剂按质量份数分别计为10-12份、10-12份、50-52份、11-13份、2-4份、12-14份。

5、纤维素乙酸酯作为成膜成分，主要作为抗腐蚀涂层载体，可以使涂层牢固附着于金属防护涂层上，煤油作为溶剂，保证涂料便于喷涂，环氧树脂和高纯纳米氧化锆粉作为主要功能性成分，具有优良的抗腐蚀性能，间苯二胺m-pda作为固化剂，与环氧树脂固化反应形成固化物具有极佳的耐热性(试验表明100℃环境下不发生热变形)，炭黑的加入，增加了涂料的强度和覆盖均匀性，提高了电导率和防静电性能。

6、进一步，高纯纳米氧化锆粉的粒径为10-20nm，固化剂为间苯二胺m-pda。

7、进一步，金属防护涂层的厚度为150-350μm。

8、进一步，非金属防护涂层的厚度为100-400μm。

9、本发明还提供了一种上述抗腐蚀的金属材料的制备方法，该方法包括如下步骤：

10、s1、通过真空熔炼技术制得所需要的钛合金材料的金属基底层；

11、s2、取硫酸与蒸馏水混合制得电解液，其中硫酸与蒸馏水的体积比例控制在1：10以下；

12、s3、将s1中得到的金属基底层表面清洁干净，并置于s2得到的电解液中作为阳极，将镍基金属材料同步置于s2得到的电解液中作为阴极，通电完成金属防护涂层的电镀操作；

13、s4、将纤维素乙酸酯、煤油、碳黑、环氧树脂、高纯纳米氧化锆粉、固化剂混合制得防腐蚀涂料；

14、s5、将s4得到的防腐蚀涂料喷涂在s3中形成的金属防护涂层外层，形成非金属防护涂层，并80℃环境下热烘干2小时，得到所述抗腐蚀的金属材料。

15、进一步，s1中得到的钛合金金属基底层在制备完成后，需要进行表面除油操作。通过除油保证钛合金金属基底层表面的干燥和纯净，避免影响后续的电镀操作。

16、进一步，s2中电解液的硫酸溶液浓度控制在5％-8％，通过控制硫酸溶液的浓度来提高电镀的效果。

17、进一步，s3中的电镀操作中，阴阳两极之间的距离控制在8-18cm，镀液的温度控制在45-55℃，电镀的时间控制在6-7小时。通过控制电镀的过程中，两个极片的距离、镀液的温度和电镀的时长，来保证金属防护涂层的厚度在需要的范围内。

18、进一步，s5中的喷涂操作之前需要对金属材料表面进行清理操作，避免金属材料表面的灰尘影响到的非金属防护涂层得喷涂效果。

19、相对于现有技术，本发明所述的抗腐蚀的金属材料具有以下优势：

20、本发明所述的抗腐蚀的金属材料采用钛合金材料作为金属基底层，提高基材自身的抗腐蚀性能，同时在金属基底层表面附着上镍基金属材料，通过镍基金属对次氯酸盐、氯化盐溶液、醋酸、强氧化盐、湿氧等介质都拥有很好的耐腐蚀性，进一步提高金属材料的抗腐蚀性能；另外通过加入碳元素复合材料，使金属材料的外表面形成一种强度高、耐热性好、抗腐蚀性能好的表面防护涂层，这类材料具有耐酸碱、耐盐、在常温下不和氧气发生反应等特点，大大提高了金属材料的使用寿命。

技术特征：

1.一种抗腐蚀的金属材料，其特征在于：包括从内向外依次设置的金属基底层、金属防护涂层和非金属防护涂层，金属基底层为钛合金材料，金属防护涂层为镍基金属材料，非金属防护涂层为碳元素复合材料；其中，碳元素复合材料由包括纤维素乙酸酯、煤油、碳黑、环氧树脂、高纯纳米氧化锆粉和固化剂的原料制成。

2.根据权利要求1所述的抗腐蚀的金属材料，其特征在于：纤维素乙酸酯、煤油、碳黑、环氧树脂、高纯纳米氧化锆粉和固化剂按质量份数计分别为10-12份、10-12份、50-52份、11-13份、2-4份、12-14份。

3.根据权利要求1所述的抗腐蚀的金属材料，其特征在于：高纯纳米氧化锆粉的粒径为10-20nm，固化剂为间苯二胺m-pda。

4.根据权利要求1所述的抗腐蚀的金属材料，其特征在于：金属防护涂层的厚度为150-350μm。

5.根据权利要求1所述的抗腐蚀的金属材料，其特征在于：非金属防护涂层的厚度为100-400μm。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的抗腐蚀的金属材料的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的抗腐蚀的金属材料的制备方法，其特征在于：s1中得到的钛合金金属基底层在制备完成后，需要进行表面除油操作。

8.根据权利要求6所述的抗腐蚀的金属材料的制备方法，其特征在于：s2中电解液的硫酸溶液浓度控制在5％-8％。

9.根据权利要求6所述的抗腐蚀的金属材料的制备方法，其特征在于：s3中的电镀操作中，阴阳两极之间的距离控制在8-18cm，镀液的温度控制在45-55℃，电镀的时间控制在6-7小时。

10.根据权利要求6所述的抗腐蚀的金属材料的制备方法，其特征在于：s5中的喷涂操作之前需要对金属材料表面进行清理操作。

技术总结
本发明提供了一种抗腐蚀的金属材料，包括金属基底层、金属防护涂层和非金属防护涂层，金属基底层为钛合金材料，金属防护涂层为镍基金属材料，非金属防护涂层为碳元素复合材料，其中，碳元素复合材料由包括纤维素乙酸酯、煤油、碳黑、环氧树脂、高纯纳米氧化锆粉和固化剂的原料制成。本发明所述的金属材料采用钛合金材料作为金属基底层，提高基材自身的抗腐蚀性能，在金属基底层表面附着上镍基金属材料，进一步提高金属材料的抗腐蚀性能；通过加入碳元素复合材料，使金属材料的外表面形成一种强度高、耐热性好、抗腐蚀性能好的表面防护涂层，大大提高了金属材料的使用寿命。

技术研发人员：刘磊,陈建军,吴鑫,李二红,郭俊宝,赵勇
受保护的技术使用者：山西柴油机工业有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19