[发明专利]一种金属防腐涂层、其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种金属防腐涂层，此图层为无机涂层，用于金属防腐。此涂层具有双层结构，包括外层的搪瓷涂层和内层的基体氧化物涂层，同时基体金属氧化物的含量由内层向外层递减，从而造成涂层的热膨胀系数由内层向外层递增，保证了涂层的整体热膨胀系数与各种基体金属协调一致。外层的搪瓷涂层的成分按重量计包括硅1～40份，钠1～30份，钾1～20份，钙2～20份，氟0.5～15份，钴0.3～10份，镍0.2～10份，硼1～18份，磷0.5～10份，镁0.1～8份，其余为氧；内层的基体氧化物涂层的成分包括基体金属和氧。还公开了一种低温烧结形成的双层致密金属防腐涂层的制备工艺，包括以下步骤：1）研磨；2）制备混料；3）研磨；4）高温反应；5)研磨；6）涂覆；7）烧结。本发明的涂层具有耐腐蚀性能提高14倍以上的优势，具有延性高，可以与钢筋协同拉伸变形的优势，具有热膨胀系数梯度，可以适用于不同金属以及同一金属的不同型号的优点。

技术领域

本发明属于金属防腐材料领域，尤其涉及一种金属防腐涂层、其制备方法和用途。

背景技术

进入21世纪，中国已经迈入沿海经济大发展的时代，将会有大批海港码头、跨海桥梁、隧道等会使用钢筋混凝土结构。其中，钢筋被锈蚀的问题是影响钢筋混凝土耐久性的一项主要因素。不仅在海边，在盐碱地区的电线杆、潮湿环境下的管桩、桥墩等钢混结构也都会遭受到锈蚀的影响。因此，对恶劣环境中(如酸雨、海洋环境、除冰盐、高低温环境、潮湿环境等)的钢筋混凝土建筑结构，必须采取有效的防腐措施，以保证建筑达到设计使用的寿命。

无机涂层包括磷酸盐涂层、硅酸盐涂层、搪瓷涂层等。其中搪瓷涂层在制作过程中必然要经过烧结的过程，而烧结会产生两个先天缺点：1)涂层与基体金属热膨胀系数无法实现协调一致，使得涂层与基体金属的变形不一致，进而造成涂层产生裂缝；2)烧结中水汽蒸发造成的通孔。所述的基体金属的指需要防腐的金属，例如，钢筋、铝板、铜板等。所述的协调一致是指涂层的热膨胀系数等于或适当大于基体金属的热膨胀系数，随基体金属热膨胀系数的变化而变化，才能确保涂层在高温下不产生裂缝，提高涂层的耐腐蚀性能。

现有技术中，有的技术仅针对热膨胀系数问题，有的技术仅针对通孔问题，但是，到目前为止热膨胀问题和通孔问题都还没有很好地解决，更没有能够同时解决这两个问题的技术方案被报道。此外，金属防腐涂层的普适性问题也未见相关研究报道，所述的普适性问题是指如何使得一种金属防腐涂层能够适应不同种类或不同型号的金属的热膨胀系数。众所周知，不同金属的热膨胀系数差别很大，例如镁的热膨胀系数是24×10^-6/℃，而铁的热膨胀系仅有12×10^-6/℃，现有技术的金属防腐涂层无法适用于热膨胀系数差别较大的各种金属。

中国专利CN106116438A公开了一种磷酸镁基钢筋防护涂层材料及其制备方法，此涂层是以酸碱中和反应为基础形成化学键而产生强度的胶凝材料。但是成本高昂并且耐腐蚀的性能也并不优越。中国专利CN105131660B公开了一种钢筋防腐涂料及其涂覆方法,其中通过引入纤维使得防腐涂层在断裂过程中吸收能量从而达成延缓开裂的目的。中国专利CN105238105B公开了一种用于钢筋防腐的韧性涂料及其涂覆方法，其中通过加入长石粉，粘土，氟石等原料使得涂层有突出的抗腐蚀能力，极高的韧性以及较高的耐久性。中国专利CN105819691A公开了一种用于钢筋防腐的小孔径无机涂层及其涂覆方法，这使得防腐涂层的内部孔径减小从而提升防腐性能。中国专利CN105585883B公开了一种用于钢筋防腐的低温烧结涂料及其涂覆方法，这使得涂层在400-550度的温度中可以烧结。中国专利CN105670366公开了一种用于钢筋防腐的低通孔率涂层及其涂覆方法，这使得涂层的通孔率得到降低，从而起到提升防腐性能的作用。2014年阳东方在其硕士论文《钢筋表面防腐蚀与增强钢筋/水泥结合力的玻璃涂层研究》中提及了一种耐腐蚀的玻璃涂层，其具有良好的耐腐蚀性以及与混凝土的粘结力。但是以上的专利主要关注涂层配方的改进，并没有对涂层的结构进行优化改进，而涂层结构对材料的耐腐蚀性能起着决定性作用，因此，上述专利中对于耐腐蚀性能没有革命性的提升。