一种钢铁材料表面复合涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钢铁材料表面复合涂层及其制备方法，该复合涂层由以下重量份的原料制备而成：二氧化锆100～200份、改性石墨烯3～13份、全烷基丙烯酸酯共聚乳液5～10份。本发明专利技术所得的复合涂层具有较高的硬度和较好的耐蚀耐磨性，能抑制水、油和其它腐蚀性物质的侵入的功能，从而得到一个无尘、致密的整体，从根本上减缓或者阻止钢铁材料的腐蚀，延长钢铁材料的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种钢铁材料表面复合涂层及其制备方法
本专利技术涉及复合材料领域，尤其是一种钢铁材料表面复合涂层及其制备方法。
技术介绍
目前，钢铁构件的耐蚀表面防护措施主要有涂漆、电镀/化学镀、热喷涂、冷喷涂、涂油等。涂漆是现阶段最常用的钢铁构建表面防护措施，但由于运动部件处于摩擦工况，漆面容易出现脱落、划伤及磨损等现象，严重影响构件的耐蚀性能；镀铬、复合镀Ni-SiC等工艺虽然耐磨性好，但难以满足较为恶劣气候条件下的耐蚀性要求，镀镉等工艺虽耐蚀性较好，但镉为高致癌性物质，制造、维修过程对人员及环境危害极大，且镉镀层存在质软不耐磨损、高温易粉化、对氢脆敏感等严重缺陷；采用等离子喷涂、超音速火焰喷涂、电弧喷涂等热喷涂工艺制备的涂层耐磨效果显著，但由于孔隙率较高而耐蚀性能有限；冷喷涂铝涂层具有极佳的耐蚀性能，但其质软而不耐磨，难以直接用于运动构件表面耐蚀耐磨防护。涂油是解决运动构件耐蚀耐磨问题的简单方法，但需要定期涂油保养，保障费时费力。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种钢铁材料表面复合涂层及其制备方法，所得的复合涂层具有较高的硬度和较好的耐蚀耐磨性，能抑制水、油和其它腐蚀性物质的侵入的功能，从而得到一个无尘、致密的整体，从根本上减缓或者阻止钢铁材料的腐蚀，延长钢铁材料的使用寿命。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案如下。一种钢铁材料表面复合涂层，由以下重量份的原料制备而成：二氧化锆100～200份、改性石墨烯3～13份、全烷基丙烯酸酯共聚乳液5～10份。优选地，由以下重量份的原料制备而成：二氧化锆200份、改性石墨烯13份、全烷基丙烯酸酯共聚乳液10份。优选地，由以下重量份的原料制备而成：二氧化锆100份、改性石墨烯3份、全烷基丙烯酸酯共聚乳液5份。优选地，由以下重量份的原料制备而成：二氧化锆150份、改性石墨烯8份、全烷基丙烯酸酯共聚乳液7.5份。优选地，所述改性石墨烯由石墨烯经偶联剂改性所得。本专利技术还提供了上述一种钢铁材料表面复合涂层的制备方法，包括如下步骤：S1、按上述的配方称取各组分；S2、将称取的二氧化锆、改性石墨烯和全烷基丙烯酸酯共聚乳液混合搅拌均匀，得基底液；S3、于钢铁材料的表面涂覆所述基底液；S4、采用双极性微弧氧化工艺在基底液层上原位生成陶瓷层；具体包括如下步骤：S41：将涂覆有基地液的钢铁材料与微弧氧化设备的电源正极相连；S42：将其浸没于电解液中，接通电源完成陶瓷层制备。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所得的复合涂层具有较高的硬度和较好的耐蚀耐磨性，能抑制水、油和其它腐蚀性物质的侵入的功能，从而得到一个无尘、致密的整体，从根本上减缓或者阻止钢铁材料的腐蚀，延长钢铁材料的使用寿命。具体实施方式为了使本专利技术的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。以下实施例中所使用的改性石墨烯由石墨烯经偶联剂改性所得实施例1S1、按质量份称取：二氧化锆200份、改性石墨烯13份、全烷基丙烯酸酯共聚乳液10份；S2、将称取的二氧化锆、改性石墨烯和全烷基丙烯酸酯共聚乳液混合搅拌均匀，得基底液；S3、于钢铁材料的表面涂覆所述基底液；S4、将涂覆有基地液的钢铁材料与微弧氧化设备的电源正极相连；然后将其浸没于电解液中，接通电源完成陶瓷层制备。制备完成后，将上述试件置于流动的冷水中清洗5min后，置于烘箱内烘干，所得复合涂层的外观呈灰色，结合强度为42MPa，表面显微维氏硬度可达1350HV，中性盐雾试验2000h无腐蚀，人造海水试验2000h无腐蚀，载荷8kg下MM200摩擦磨损试验的磨损量为5mg/h。实施例2S1、按质量份称取：二氧化锆100份、改性石墨烯3份、全烷基丙烯酸酯共聚乳液5份；S2、将称取的二氧化锆、改性石墨烯和全烷基丙烯酸酯共聚乳液混合搅拌均匀，得基底液；S3、于钢铁材料的表面涂覆所述基底液；S4、将涂覆有基地液的钢铁材料与微弧氧化设备的电源正极相连；然后将其浸没于电解液中，接通电源完成陶瓷层制备。制备完成后，将上述试件置于流动的冷水中清洗5min后，置于烘箱内烘干，所得复合涂层的外观呈灰色，结合强度为38MPa，表面显微维氏硬度可达1300HV，中性盐雾试验2000h无腐蚀，人造海水试验2000h无腐蚀，载荷8kg下MM200摩擦磨损试验的磨损量为7mg/h。实施例2S1、按质量份称取：二氧化锆150份、改性石墨烯8份、全烷基丙烯酸酯共聚乳液7.5份；S2、将称取的二氧化锆、改性石墨烯和全烷基丙烯酸酯共聚乳液混合搅拌均匀，得基底液；S3、于钢铁材料的表面涂覆所述基底液；S4、将涂覆有基地液的钢铁材料与微弧氧化设备的电源正极相连；然后将其浸没于电解液中，接通电源完成陶瓷层制备。制备完成后，将上述试件置于流动的冷水中清洗5min后，置于烘箱内烘干，所得复合涂层的外观呈灰色，结合强度为40MPa，表面显微维氏硬度可达1300HV，中性盐雾试验2000h无腐蚀，人造海水试验2000h无腐蚀，载荷8kg下MM200摩擦磨损试验的磨损量为6mg/h。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢铁材料表面复合涂层，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：二氧化锆100～200份、改性石墨烯3～13份、全烷基丙烯酸酯共聚乳液5～10份。

【技术特征摘要】
1.一种钢铁材料表面复合涂层，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：二氧化锆100～200份、改性石墨烯3～13份、全烷基丙烯酸酯共聚乳液5～10份。2.如权利要求1所述的一种钢铁材料表面复合涂层，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：二氧化锆200份、改性石墨烯13份、全烷基丙烯酸酯共聚乳液10份。3.如权利要求1所述的一种钢铁材料表面复合涂层，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：二氧化锆100份、改性石墨烯3份、全烷基丙烯酸酯共聚乳液5份。4.如权利要求1所述的一种钢铁材料表面复合涂层，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：二氧化锆150份、改性石墨烯8份、全烷基丙烯酸酯共聚乳液7...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊琛，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62