一种复合防腐层及其制备方法技术

本发明专利技术一种用于冷喷涂的金属组合物，一种冷喷涂工艺，一种封孔剂；以及以所述金属组合物为喷涂料，通过所述冷喷涂工艺得到的钢铁基材表面的喷涂层，包括所述喷涂层和所述封孔剂形成的封闭层的复合防腐层；本发明专利技术还提供具有所述复合防腐层的钢筋。本发明专利技术所述金属组合物包括：1～5％镍粉、1～5％Al45Mg55合金粉、5～15％不锈钢粉和余量的锌粉。本发明专利技术所述复合防腐层的孔隙率极低，耐腐蚀性能优异。耐腐蚀性能优异。

【技术实现步骤摘要】
一种复合防腐层及其制备方法


[0001]本专利技术属于金属表面工程和防腐
，具体涉及一种包括喷涂层和封闭层的复合防腐层及其制备方法。

技术介绍

[0002]钢筋混凝土是最重要的建筑材料之一，其身影频频出现在铁路桥梁、隧道中。随着铁路建设向高原、沿海挺进，钢筋混凝土的腐蚀是影响工程耐久性、可靠性的至关重要的因素。钢筋混凝土的结构腐蚀包括混凝土的结构腐蚀和钢筋的腐蚀。为了防止钢筋的腐蚀，必须对钢筋进行表面处理，以使钢筋具有防腐层。现有技术中已经出现了通过热喷涂技术在钢筋表面形成合金防腐层的方法。与传统的热喷涂相比，冷喷涂具有沉积温度低、沉积效率高、孔隙率低，以及粉末在沉积过程中不易发生氧化、分解、相变和纳米结构材料的晶粒长大等问题。更值得一提地是，近年来冷喷涂工艺与设备的大力发展使冷喷涂作为一种快速固态成形工艺，在金属增材制造和航空航天等关键零部件的防腐处理、损伤修复中得到应用。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种用于钢铁基材表面，尤其是钢筋表面冷喷涂的金属组合物，一种冷喷涂工艺，以及经由该冷喷涂工艺在钢铁基材表面，尤其是钢筋表面形成的合金喷涂层。基于此，本专利技术还提供一种钢铁基材表面，尤其是钢筋表面的复合防腐层，包括上述合金喷涂层和封闭层。该复合防腐层具有优异的防腐、隔离、耐磨、耐碱性等性能，在中性盐雾中5000h以上无红锈、耐碱性＞5000h。相比较未做防腐处理的钢筋，具有本专利技术所述复合防腐层的钢筋与混凝土的握裹力得到一定程度的提升。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案：
[0005]一种用于冷喷涂的金属组合物，以所述金属组合物的总质量为基准，包括：1～5％镍粉、1～5％Al45Mg55合金粉、5～15％不锈钢粉和余量的锌粉。
[0006]优选地，所述镍粉、Al45Mg55合金粉、不锈钢粉和锌粉的细度为45μm筛余物质量小于5％。
[0007]优选地，所述不锈钢粉选自304不锈钢粉、316L不锈钢粉、430不锈钢粉和310不锈钢粉中的一种或多种。
[0008]本专利技术还提供上述金属组合物的制备方法，包括：
[0009]按照所述质量百分比准备各组分，在密闭的球磨机中依次加入镍粉、Al45Mg55合金粉、不锈钢粉和锌粉，混合均匀后，密闭保存，备用。
[0010]此外，本专利技术还提供一种钢铁基材表面的冷喷涂工艺，包括如下步骤：
[0011]S
‑
1，对钢铁基材表面进行除尘、除锈的处理，以露出所述钢铁基材的金属表面，并使处理后钢铁基材表面粗糙度达到Sa2.5级或以上；
[0012]S
‑
2，将步骤S
‑
1处理后的钢铁基材预热至350～450℃；
[0013]S
‑
3，开启冷喷涂设备，以干燥的压缩空气、氦气、氮气和氩气中的一种为加速气体进行喷涂，喷涂压力0.5～5MPa，加速气体温度350～450℃，喷枪嘴至钢铁基材表面距离控制在15～30mm，喷涂料速率为300～900m/s，喷枪的横向移动速度为10～25mm/s，钢铁基材一面喷涂完毕后，如有必要，将所述钢铁基材翻转180度，继续喷涂一遍，然后自然冷却至室温。
[0014]优选地，所述步骤S
‑
1中，所述处理包括使用直径为0.1～0.3mm的钢丸对钢铁基材表面进行抛丸处理，或用粒径0.6mm～1.18mm石英砂对钢铁基材表面进行喷砂处理。
[0015]优选地，所述步骤S
‑
3中，所述喷涂料为本专利技术所述的用于冷喷涂的金属组合物。
[0016]由此，本专利技术提供一种钢铁基材表面的喷涂层，以本专利技术所述的用于冷喷涂的金属组合物为喷涂料，通过上述冷喷涂工艺在钢铁基材表面形成。
[0017]优选地，所述喷涂层厚度为30～70μm。
[0018]作为本专利技术的一个优选的实施方案，本专利技术提供一种钢筋表面的喷涂层，以本专利技术所述的用于冷喷涂的金属组合物为喷涂料，经过如下工艺步骤得到：
[0019]S
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1，使用直径为0.1～0.3mm的钢丸对钢筋表面进行抛丸处理，或用粒径0.6mm～1.18mm石英砂对钢筋表面进行喷砂处理，以露出所述钢筋的金属表面，并使处理后钢筋表面粗糙度达到Sa2.5级或以上；
[0020]S
‑
2，将步骤S
‑
1处理后的钢筋预热至350～450℃；
[0021]S
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3，开启冷喷涂设备，以干燥的压缩空气、氦气、氮气和氩气中的一种为加速气体进行喷涂，喷涂压力0.5～5MPa，加速气体温度350～450℃，喷枪嘴至钢筋表面距离控制在15～30mm，喷涂料速率为300～900m/s，喷枪的横向移动速度为10～25mm/s，钢筋一面喷涂完毕后，立刻将所述钢筋翻转180度，继续喷涂一遍，然后自然冷却至室温。
[0022]因此，本专利技术还提供一种具有上述喷涂层的钢筋。
[0023]为了降低喷涂层的孔隙率，现有技术采用喷涂数次喷涂料的方法，其后果是每层之间的结合力较差。本专利技术采用喷涂一道工艺，避免了多层之间的结合问题。同时在冷喷涂时对钢筋进行预热，增加了喷涂料塑性变形后与钢筋的结合力。本专利技术采用的喷涂料细度较小，使得喷涂料塑性变形后堆叠更加致密。因此，本专利技术的喷涂层孔隙率可以达到0.5％以下。
[0024]本专利技术还提供一种封孔剂，以所述封孔剂的总质量为基准，包括：1～5％水溶性钼酸盐、5～15％聚羧酸、1～5％强碱、5～15％硅烷偶联剂、5～15％乙醇和余量的水。
[0025]优选地，所述水溶性钼酸盐选自钼酸钾、钼酸钠和钼酸镁中的一种或多种。
[0026]优选地，所述聚羧酸选自三元聚羧酸、二元聚羧酸和一元聚羧酸中的一种或多种。
[0027]优选地，所述强碱选自氢氧化钠、三乙醇胺和氢氧化钾中的一种或多种。
[0028]优选地，所述硅烷偶联剂选自氨丙基三乙氧基硅烷、γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、铝酸酯偶联剂、铝钛复合偶联剂、四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯中的一种或多种。
[0029]本专利技术还提供上述封孔剂的制备方法，包括如下步骤：
[0030]I.按照所述配比准备各组分；
[0031]II.将聚羧酸溶解于水中，搅拌至均匀分散状态后，搅拌下加入强碱，至完全溶解，得到溶液I；
[0032]II.将硅烷偶联剂和乙醇混合，搅拌至完全溶解，向得到的溶液中加入步骤I得到的所述溶液I，搅拌均匀，得到溶液II；
[0033]III.向步骤II得到所述溶液II中加入水溶性钼酸盐，搅拌至完全溶解，即得。
[0034]本专利技术还提供一种钢铁基材表面的复合防腐层，包括钢铁基材表面的喷涂层和封闭层，所述封闭层由本专利技术所述封孔剂形成；所述喷涂层被设置于所述钢铁基材和所述封闭层之间。
[0035]优选地，所述封闭层厚度为5～10μm。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于冷喷涂的金属组合物，以所述金属组合物的总质量为基准，包括：1～5％镍粉、1～5％Al45Mg55合金粉、5～15％不锈钢粉和余量的锌粉；优选地，所述镍粉、Al45Mg55合金粉、不锈钢粉和锌粉的细度为45μm筛余物质量小于5％；优选地，所述不锈钢粉选自304不锈钢粉、316L不锈钢粉、430不锈钢粉和310不锈钢粉中的一种或多种。2.权利要求1所述金属组合物的制备方法，包括：按照所述质量百分比准备各组分，在密闭的球磨机中依次加入镍粉、Al45Mg55合金粉、不锈钢粉和锌粉，混合均匀后，密闭保存，备用。3.一种钢铁基材表面的冷喷涂工艺，包括如下步骤：S
‑
1，对钢铁基材表面进行除尘、除锈的处理，以露出所述钢铁基材的金属表面，并使处理后钢铁基材表面粗糙度达到Sa2.5级或以上；S
‑
2，将步骤S
‑
1处理后的钢铁基材预热至350～450℃；S
‑
3，开启冷喷涂设备，以干燥的压缩空气、氦气、氮气和氩气中的一种为加速气体进行喷涂，喷涂压力0.5～5MPa，加速气体温度350～450℃，喷枪嘴至钢铁基材表面距离控制在15～30mm，喷涂料速率为300～900m/s，喷枪的横向移动速度为10～25mm/s，钢铁基材一面喷涂完毕后，如有必要，将所述钢铁基材翻转180度，继续喷涂一遍，然后自然冷却至室温；优选地，所述步骤S
‑
1中，所述处理包括使用直径为0.1～0.3mm的钢丸对钢铁基材表面进行抛丸处理，或用粒径0.6mm～1.18mm石英砂对钢铁基材表面进行喷砂处理。4.根据权利要求3所述的冷喷涂工艺，其特征在于，所述步骤S
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3中，所述喷涂料为权利要求1所述的用于冷喷涂的金属组合物。5.一种钢铁基材表面的喷涂层，以权利要求1所述的用于冷喷涂的金属组合物为喷涂料，通过权利要求3所述的冷喷涂工艺在钢铁基材表面形成；优选地，所述喷涂层厚度为30～70μm。6.一种钢筋表面的喷涂层，以权利要求1所述的用于冷喷涂的金属组合物为喷涂料，经过如下工艺步骤得到：S
‑
1，使用直径为0.1～0.3mm的钢丸对钢筋表面进行抛丸处理，或用粒径0.6mm～1.18mm石英砂对钢筋表面进行喷砂处理，以露出所述钢筋的金属表面，并使处理后钢筋表面粗糙度达到Sa2.5级或以上；S
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2，将步骤S
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1处理后的钢筋预热至350～450℃；S
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3，开启冷喷涂设备，以干燥的压缩空气、氦气、氮气和氩气中的一种为加速气体进行喷涂，喷涂压力0.5～5MPa，加速气体温度350～450℃，喷枪嘴至钢筋表面距离控制在15～30mm，喷涂料速率为300～9...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾恒琼，王涛，吴韶亮，石振平，魏曌，王玮，祝和权，杜存山，王晨阳，孙旭文，袁磊，史懿，杜玮，伊钟毓，南阳，张喆，
申请(专利权)人：铁科金化检测中心有限公司中国铁道科学研究院集团有限公司金属及化学研究所铁科金化科技有限公司中国铁道科学研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：