CN103555104B - 钢铁防腐专用高分子材料及其制备方法和应用工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢铁防腐专用高分子材料，按质量百分比计，由以下组分组成：1%～5%消泡剂，1%～5%分散剂，1%～5%防锈剂，1%～5%防腐剂，30%～60%水性丙烯酸树脂，5%～15%水性饱和聚酯树脂，1%～5%色浆，其余为水。本发明还公开了所述高分子材料的制备方法和应用工艺。本发明所提供的高分子材料能够高效地利用钢铁工件加工后的残余热量，通过气相沉积及热聚合反应在钢铁工件表面获得一层附着力强、致密性好的高分子薄膜，从而提高钢铁工件的耐腐蚀性。本发明所提供的高分子材料制备方法操作简易；应用工艺简单，可与锻造设备及热处理设备配套生产，降低生产劳动强度，减少能耗，提高效率，且成本低、安全环保。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁防腐技术领域，具体涉及一种钢铁防腐专用高分子材料及其制备方法和应用工艺。
背景技术
钢铁工件经过锻造工艺后，往往需要进行防锈防腐处理，以此来提高工件的防腐蚀性。传统的工艺为碱煮发蓝，即利用NaOH、NaNO2、Na3PO4等强氧化剂在钢铁表面形成一层Fe3O4薄膜，这层薄膜能够阻止钢铁内部的氧化腐蚀，从而起到保护工件的作用。然而，碱煮发蓝的工艺前处理工序非常繁琐，工艺耗能大，效率低，同时工作环境恶略，污染严重。目前，碱煮发蓝工艺已经逐渐被更加节能环保的余温发黑工艺所取代。
余温发黑，即利用热处理工艺中工件的余热和高分子物质的热聚合反应在钢铁表面快速形成一层膜层，从而减缓或阻止金属的腐蚀，增强金属的防腐能力。余温发黑工艺能够高效的利用热处理工艺中工件所携带的残余热量，节能高效，同时工艺简单，安全环保。基于以上的优点，余温发黑工艺目前得到了广泛的运用。但是，余温发黑的运用也有值得改善之处，主要是此工艺所得到的薄膜附着力往往不是很理想，同时薄膜的致密性不稳定。
发明内容
本发明的目的是提供一种钢铁防腐专用高分子材料，解决现有技术中余温发黑工艺中所得到的薄膜附着力不高，同时薄膜的致密性不稳定等不足。本发明还提供了该高分子材料的制备方法和应用工艺。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种钢铁防腐专用高分子材料，按质量百分比计，由以下组分组成：1%～5%消泡剂，1%～5%分散剂，1%～5%防锈剂，1%～5%防腐剂，30%～60%水性丙烯酸树脂，5%～15%水性饱和聚酯树脂，1%～5%色浆，其余为水，其中，水性丙烯酸树脂的粘度为500～5000mPa·s，玻璃化温度为70～100℃；水性饱和聚酯树脂的粘度为3500～5500mpa·s。
上述钢铁防腐专用高分子材料的制备方法，包括如下步骤：加入配方量的水，之后加入配方量的消泡剂搅拌5～10min，加入配方量的分散剂搅拌10～30min，加入配方量的防锈剂搅拌10～30min，加入配方量的防腐剂搅拌10～30min，加入配方量的水性丙烯酸树脂搅拌30～90min，加入配方量的水性饱和聚酯树脂搅拌30～60min，加入配方量的色浆搅拌60～120min。
上述钢铁防腐专用高分子材料的应用工艺，包括如下步骤：
步骤一、将所述钢铁防腐专用高分子材料用水稀释，其中钢铁防腐专用高分子材料的质量浓度为8％～12％；
步骤二、钢铁工件经过锻造加工后，直接将钢铁工件浸入到步骤一得到的钢铁防腐专用高分子材料的溶液中2～5min，其中锻造加工温度为700～1000℃；或者钢铁工件经过回火工艺后，直接将钢铁工件浸入到步骤一得到的钢铁防腐专用高分子材料的溶液中20s～2min，其中回火工艺温度为200℃～550℃；
步骤三、将步骤二得到的钢铁工件利用120℃～150℃热风进行烘干。
本发明的有益效果：
1、本发明利用有机高分子在高温下雾化后得气相沉积工艺，以此来保证所得薄膜的高致密性；同时利用热量为驱动力，使高分子成膜组分发生热聚合反应，使得所获得的薄膜牢牢的吸附在钢铁工件表面，即提高薄膜的附着力，从而提高钢铁工件的耐腐蚀性。同时本发明高分子材料不受颜色限制。
2、替代传统碱性发蓝工艺，无排放，为清洁生产工艺，简便实用，比老工艺节能节水、消除污染，每处理1t工件可节电100～150kW·h，节约用水10m3，减排酸碱废水7～8m3，同时消除了亚硝酸盐等有害物质对人体的危害，成本为老工艺的1/6～1/5，经济效益、环境效益显著。
3、本发明为水性体系，因此调节浓度时所用的稀释剂为水，简单、无污染。
4、本发明高效地利用锻造加工后工件和回火工艺所携带的残余热量，降低能耗。
5、本发明使用工艺简单，可与锻造加工设备或热处理设备配套生产，效率高，成本低。
6、使用本发明，钢铁工件处理前不用酸洗，处理后不用冲洗，无三废排放，安全环保。
7、利用本发明处理后的钢铁工件使用温度范围不受限制，抗老化能力强。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做更进一步的解释。下列实施例仅用于说明本发明，但并不用来限定本发明的实施范围。
一种钢铁防腐专用高分子材料，按质量百分比计，由以下组分组成：1%～5%消泡剂，1%～5%分散剂，1%～5%防锈剂，1%～5%防腐剂，30%～60%水性丙烯酸树脂，5%～15%水性饱和聚酯树脂，1%～5%色浆，其余为水。
水性丙烯酸树脂的粘度为500～5000mPa·s，玻璃化温度为70～100℃，实施例采用的是佛山四喜环保材料有限公司提供的SX-0804。水性饱和聚酯树脂的粘度为3500～5500mpa·s，实施例采用的是广州产协高分子公司提供的wp530。
以下实施例，消泡剂采用的是道康宁公司提供的1410或1530、分散剂采用的是陶氏公司提供的AEO-10、防锈剂采用的是陶氏公司提供的TEA、防腐剂为苯甲酸钠、色浆采用的是苏州世名科技股份有限公司提供的L360-84。
上述钢铁防腐专用高分子材料生产工艺流程如下：加入配方量的水，之后加入配方量的消泡剂搅拌5～10min，加入配方量的分散剂搅拌10～30min，加入配方量的防锈剂搅拌10～30min，加入配方量的防腐剂搅拌10～30min，加入配方量的水性丙烯酸树脂搅拌30～90min，加入配方量的水性聚氨酯树脂搅拌30～60min，加入配方量的色浆搅拌60～120min。
上述钢铁防腐专用高分子材料的应用工艺，包括如下步骤：
步骤一、将所述钢铁防腐专用高分子材料用水稀释，其中钢铁防腐专用高分子材料的质量浓度为8％～12％，具体适合浓度须根据实际生产情况而定；
步骤二、钢铁工件经过锻造加工后，直接将钢铁工件浸入到步骤一得到的钢铁防腐专用高分子材料的溶液中进行防腐处理2～5min，其中锻造加工温度为700～1000℃；或者钢铁工件经过回火工艺后，直接将钢铁工件浸入到步骤一得到的钢铁防腐专用高分子材料的溶液中进行防腐处理20s～2min，其中回火工艺温度为200℃～550℃；
步骤三、将步骤二得到的钢铁工件利用120℃～150℃热风进行烘干。
钢铁工件的保护色可根据色浆自行调配，得到的膜层均匀且薄，约15-20um。
实施例1
一种钢铁防腐专用高分子材料，按质量百分比计，由以下组分组成：3%消泡剂，4%分散剂，2%防锈剂，3%防腐剂，50%水性丙烯酸树脂，10%水性饱和聚酯树脂，3%色浆，其余为水。
上述钢铁防腐专用高分子材料用于钢铁工件防腐处理，包括如下步骤：
步骤一、将所述钢铁防腐专用高分子材料用水稀释，其中钢铁防腐专用高分子材料的质量浓度为10％；
步骤二、钢铁工件经过锻造加工后，直接将钢铁工件浸入到步骤一得到的钢铁防腐专用高分子材料的溶液中进行防腐处理5min，其中锻造加工温度为1000℃；
步骤三、将步骤二得到的钢铁工件利用140℃热风进行烘干。
本实施例制备的膜层均匀，平均厚度为17.5um。
实施例2
一种钢铁防腐专用高分子材料，按质量百分比计，由以下组分组成：1%消泡剂，5%分散剂，5%防锈剂，1%防腐剂，40%水性丙烯酸树脂，10%水性饱和聚酯树脂，3%色浆，其余为水。
上述钢铁防腐专用高分子材料用于钢铁工件防腐处理，包括如下步骤：
步骤一、将所述钢铁防腐专用高分子材料用水稀释，其中钢铁防腐专用高分子材料的质量浓度为10％；
步骤二、钢铁工件经过回火工艺后，直接将钢铁工件浸入到步骤一得到的钢铁防腐专用高分子材料的溶液中进行防腐处理2min，其中回火工艺温度为550℃；
步骤三、将步骤二得到的钢铁工件利用140℃热风进行烘干。
本实施例制备的膜层均匀，平均厚度为17um。
实施例3
一种钢铁防腐专用高分子材料，按质量百分比计，由以下组分组成：1%消泡剂，1%分散剂，1%防锈剂，1%防腐剂，30%水性丙烯酸树脂，5%水性饱和聚酯树脂，1%色浆，其余为水。
上述钢铁防腐专用高分子材料用于钢铁工件防腐处理，包括如下步骤：
步骤一、将所述钢铁防腐专用高分子材料用水稀释，其中钢铁防腐专用高分子材料的质量浓度为8％；
步骤二、钢铁工件经过锻造加工后，直接将钢铁工件浸入到步骤一得到的钢铁防腐专用高分子材料的溶液中进行防腐处理2min，其中锻造加工温度为700℃；
步骤三、将步骤二得到的钢铁工件利用120℃热风进行烘干。
本实施例制备的膜层均匀，平均厚度为16.5um。
实施例4
一种钢铁防腐专用高分子材料，按质量百分比计，由以下组分组成：5%消泡剂，5%分散剂，5%防锈剂，5%防腐剂，60%水性丙烯酸树脂，15%水性聚氨酯树脂，5%色浆，其余为水。
上述钢铁防腐专用高分子材料用于钢铁工件防腐处理，包括如下步骤：
步骤一、将所述钢铁防腐专用高分子材料用水稀释，其中钢铁防腐专用高分子材料的质量浓度为12％；
步骤二、钢铁工件经过回火工艺后，直接将钢铁工件浸入到步骤一得到的钢铁防腐专用高分子材料的溶液中进行防腐处理20s，其中回火工艺温度为200℃；
步骤三、将步骤二得到的钢铁工件利用150℃热风进行烘干。
本实施例制备的膜层均匀，平均厚度为18.5um。
性能测试
对实施例1～4处理后的钢铁工件进行如下性能测试。
致密性、防锈性、防腐蚀性参照国家标准GB/T15519-2002：
致密性：各实施例处理后的钢铁工件用质量分数为3%硫酸铜溶液点滴保持12min，均无红斑。
防锈性：各实施例处理后的钢铁工件用质量分数为3%氯化钠溶液浸60min，均无锈斑。
防腐蚀性：各实施例处理后的钢铁工件用质量分数为5%草酸溶液点滴保持12min，均无腐蚀斑点。
附着力：按参照国家标准GB/T9286-1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》，经检验各实施例等级均为0级。
Claims (3)
1.一种钢铁防腐专用高分子材料，其特征在于，按质量百分比计，由以下组分组成：1%～5%消泡剂，1%～5%分散剂，1%～5%防锈剂，1%～5%防腐剂，30%～60%水性丙烯酸树脂，5%～15%水性饱和聚酯树脂，1%～5%色浆，其余为水，其中，水性丙烯酸树脂的粘度为500～5000mPa·s，玻璃化温度为70～100℃；水性饱和聚酯树脂的粘度为3500～5500mPa·s。
2.权利要求1所述钢铁防腐专用高分子材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：加入配方量的水，之后加入配方量的消泡剂搅拌5～10min，加入配方量的分散剂搅拌10～30min，加入配方量的防锈剂搅拌10～30min，加入配方量的防腐剂搅拌10～30min，加入配方量的水性丙烯酸树脂搅拌30～90min，加入配方量的水性饱和聚酯树脂搅拌30～60min，加入配方量的色浆搅拌60～120min。
3.权利要求1所述钢铁防腐专用高分子材料的应用工艺，包括如下步骤：
步骤一、将所述钢铁防腐专用高分子材料用水稀释，其中钢铁防腐专用高分子材料的质量浓度为8％～12％；
步骤二、钢铁工件经过锻造加工后，直接将钢铁工件浸入到步骤一得到的钢铁防腐专用高分子材料的溶液中2～5min；或者钢铁工件经过回火工艺后，直接将钢铁工件浸入到步骤一得到的钢铁防腐专用高分子材料的溶液中20s～2min；
步骤三、将步骤二得到的钢铁工件热风烘干。
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