[發明專利]一種用于金屬管道及管件的多元合金復合防腐涂層

無效

• 申請號: 201110302166.5
• 申請日: 2011-10-09
• 公開（公告）號: CN102418831A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: 李軍;宋延琦;王恩清;周波;張永杰;信紹廣;綦曉平
• 申請（專利權）人: 新興鑄管股份有限公司
• 主分類號: F16L58/08
• 分類號: F16L58/08;C23C30/00;C22C18/04
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 米文智

技術領域

本發明涉及一種防腐涂層，尤其是一種用于金屬管道及管件的多元合金復合防腐涂層。

背景技術

離心球墨鑄鐵管是城鎮供水、燃氣管網的理想管材，集強度高、塑性好、耐腐蝕性強的優點，具有鐵的本質、鋼的性能，是傳統鑄鐵管和普通鋼管的更新換代產品。目前離心球墨鑄鐵管表面防護層主要采用電弧噴鋅層。鋅涂層的主要優點在于能夠對鋼鐵起到陰極保護作用，而且具有一定的自愈合能力，主要表現在以下三方面：1)鋅涂層將鋼鐵基體腐蝕介質分開，避免它們直接接觸。2)當鋅涂層因腐蝕或機械損傷后露出鋼鐵基體時，基體與鋅涂層就會構成微電池。由于鋅比較活潑，所以鋅涂層充當陽極首先被腐蝕，對基體起到犧牲陽極的保護作用。3)當鋅涂層因選擇性溶解出現較小的不連續間隙時，鋅涂層因為形成腐蝕產物而體積膨脹，使得間隙愈合從而阻礙電化學反應進一步發展，即表現為一定的自愈合性。其缺點主要表現為鋅涂層孔隙率較大，而且鋅腐蝕產物易溶解而減弱其自愈合能力，導致其防腐性能較差，在海水中或有氯離子存在時會出現點蝕、不均勻腐蝕。其原理如下：首先在鋅層表面形成ZnO，然后發生水化或快速碳酸化反應，生成氫氧化鋅和一些堿式鹽，在NaCl溶液的浸蝕下，局部氯離子逐漸積累并在潮濕氣氛共同作用下，難溶、密集的碳酸鹽化合物被疏松、易于溶解的氯鹽化合物所取代，此反應具有較快的動力學過程，導致鋅層腐蝕速率高。其次鋅層腐蝕產物的易溶性是鋅涂層耐腐蝕性能不高的一個重要原因，同時腐蝕產物還會引起涂層起泡，減低涂層的附著力。另外，環境污染是熱噴涂鋅面臨的最大問題。在噴涂過程中高度霧化的金屬離子以及氧化產生的ZnO粉塵對環境造成嚴重污染，使得空氣中懸浮顆粒增加。ZnO粉塵有較強的毒性，少量吸入就會使人頭暈、惡心、發燒，大量吸入甚至會導致死亡。因此，熱噴涂鋅涂層的應用呈現減少的趨勢，正在逐漸被其合金涂層所取代。

發明內容

本發明提供了一種用于金屬管道及管件的多元合金復合防腐涂層，具有孔隙率低、防腐性能優等優點。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：

一種用于金屬管道及管件的多元合金復合防腐涂層，包括Zn-Al-Mg-RE多元合金層和封孔終飾層，所述封孔終飾層涂覆在Zn-Al-Mg-RE多元合金層的表面。

所述Zn-Al-Mg-RE多元合金層重量百分比組成為：Zn?56-83%，Al?16-41%，Mg?0.05-2.0%，Re?0.05-1.0%。

所述Zn-Al-Mg-RE多元合金層單位面積上的重量為130-400g/m²，優選為200g/m²。

所述封孔終飾層為有機或無機涂料層，厚度為100-150μm。

將單一噴鋅方式改為噴涂多元合金復合防腐涂層，目前研究表明噴涂多元合金復合防腐涂層的耐蝕性遠優于單金屬涂層，稀土與鋅、鋁、鎂等元素形成金屬間化合物，這些金屬間化合物硬度高且呈網狀分布于晶界，可阻礙蠕變滑移，因而起到了強化的作用，在涂層凝固過程中，添加的稀土元素使結晶核心增加進而使晶粒細化，消除鍍層表面裸露點。稀土還可提高合金液滴的流動性，并對合金液滴起凈化雜質的作用，降低液滴的表面張力，從而改善了對球鐵基材的浸潤性。由于Mg的加人，Mg和A1形成的Al-?Mg氫氧化物薄膜除了起到鈍化膜的作用外，腐蝕后也生成相應的具有自封閉能力的腐蝕產物，與Zn的腐蝕產物一起堵塞涂層中的缺陷，形成更加致密的腐蝕產物層，加強了涂層的自封閉效果，使得涂層在腐蝕后期的耐蝕性能大大提高。物理機械實驗結果表明，由于Mg和RE的加入，多元合金復合防腐涂層的附著力和孔隙率得到明顯改善，電化學實驗研究表明，其膜電阻明顯高于純鋅涂層或鋅鋁合金涂層，其腐蝕電流明顯低于純鋅或鋅鋁合金涂層，因此，其防腐性能得到大幅度提高。

雖然多元合金復合防腐涂層的孔隙率相對于鋅涂層明顯改善，但內部的孔隙的存在同樣會影響Zn-Al-Mg-RE多元合金層的防腐性能，所以在多元合金層外涂覆封孔終飾層。封孔終飾層兼有封孔、防腐和裝飾的作用。

本發明的多元合金復合防腐涂層，可以用于各種有色金屬和黑色金屬管道及管件，尤其適用于黑色金屬管道及管件。

1、生產工藝

（1）管道表面處理

熱噴涂前對金屬管道及管件表面處理，除去油、水、灰塵等雜質。

（2）電弧噴涂合金涂層