一种金属管道镍基复合耐蚀涂层及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于金属管道的镍基耐蚀涂层及其制备方法，其包括下列重量百分比组分：35‑45%的Ni、30‑40%Zn，5‑10%Al，其余为NiO、Ni2O3和Al2O3的混合物。所述方法包括下列步骤：（1）管道表面处理；（2）热喷涂镍基耐蚀涂层；（3）涂覆封孔终饰层：采用喷涂、刷涂或辊涂的方式对耐蚀涂层进行封孔处理，典型喷涂方式为高压无气喷涂，涂层厚度为60‑150微米；（4）涂层检验：涂层外观平整，颜色均匀，厚度一致，采用无损检测仪器检测涂层厚度，厚度合格管子进入成品包装程序。所制备涂层具有结合力强、抗破坏性好及防腐性能高等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种金属管道复合防腐涂层及其制备方法，尤其是一种镍基耐蚀防腐涂层及其制备方法。
技术介绍
目前金属管道的热喷涂涂层应用最为广泛的是锌(Zn)涂层，Zn涂层虽然具有较好的动态电化学保护性能，但是锌涂层具有如下一些缺点：其一，Zn涂层的孔隙率较高，减弱其防腐性能；其二，在常规大气环境中，Zn涂层腐蚀产物主要由较难溶于水的氧化锌、碱式氢氧化锌和碱式碳酸盐组成，此类腐蚀产物具有一定自封闭能力而阻隔潮气等腐蚀介质的侵入，但是在氯离子含量较高的环境中，由于氯离子的侵入，Zn涂层表面较难溶于水的碳酸盐等腐蚀产物迅速被疏松、易于溶解的氯盐化合物所取代，同时腐蚀产物还会引起涂层起泡，降低涂层的附着力，导致涂层容易发生点蚀、不均匀腐蚀而缩短其防腐寿命。其三，在PH值较低(PH﹤4)及在PH值较高(PH﹥12)的环境中，锌喷涂层耐蚀性能较差，另外，在﹥60℃的环境中，锌层电位超过铁的电位，失去牺牲阳极的保护作用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种用于金属管道的镍基耐蚀涂层及其制备方法，所制备的管道涂层可以适用于一些强酸强碱的腐蚀环境中，镍基涂层在PH值较低(PH﹤4)及在PH值较高(PH﹥12)的环境中具有抗破坏性强、耐蚀性好等优点，拓展了金属管道的应用范围。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种用于金属管道的镍基耐蚀涂层，其关键技术在于:其包括下列重量百分比组分：35-45％的Ni、30-40％Zn，5-10％Al，其余为NiO、Ni2O3和Al2O3的混合物。以上所述镍基耐蚀涂层的制备方法，包括下列步骤：(1)管道表面处理：热喷涂前对管道及管件表面处理，除去油、水、灰尘等杂质，采用抛丸或者喷砂的方式，去除管道表面附着的疏松氧化皮腐蚀产物；(2)热喷涂镍基耐蚀涂层：选用电弧喷涂或火焰喷涂等热喷涂设备，采用两根包粉丝或者包芯丝作为热喷涂的两根熔化极，喷涂于管道表面，形成镍基金属涂层；(3)涂覆封孔终饰层：采用喷涂、刷涂或辊涂的方式对耐蚀涂层进行封孔处理，典型喷涂方式为高压无气喷涂，涂层厚度为60-150微米；(4)涂层检验：涂层外观平整，颜色均匀，厚度一致，采用无损检测仪器检测涂层厚度，厚度合格管子进入成品包装程序。本专利技术的原理为：其采用两根包粉丝或者包芯丝作为热喷涂的两根熔化极，喷涂于管道表面，形成镍基耐蚀涂层，其涂层的组织结构中存在富Zn相、富Ni相和少量ZnNi、ZnAl、ZnAlNi合金相，富Zn相和富Ni相交替存在，协同发挥了Zn合金相的牺牲保护作用和Ni合金相的钝化保护作用，涂层中的Ni合金相构成网状硬构架，能够起到阻止Zn合金腐蚀及抗冲击磨损的作用。镍的氧化物NiO、Ni2O3和Al2O3除了起到钝化膜的作用外，还与Zn的腐蚀产物一起堵塞涂层中的缺陷，形成更加致密的腐蚀产物层，加强了涂层的自封闭效果，使得涂层在腐蚀后期的耐蚀性能大大提高。此外，热喷涂过程中温度很高，一部分Ni氧化生成NiO、Ni2O3，NiO、Ni2O3硬度较高，在镍基耐蚀涂层中作为耐蚀骨料，减缓了涂层的磨损，延长了涂层的使用寿命。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1.本专利技术喷涂的镍基耐蚀涂层与基体结合力强，在生产及运输过程中不容易出现破损剥落现象，提高了涂层的防护性能；2.可以在较大范围内随意调整Ni与Zn合金元素的比例，满足了镍基耐蚀涂层的多样性，可以适用于多种用途；3.所喷涂的镍基涂层在PH值较低(PH﹤4)及在PH值较高(PH﹥12)的强酸强碱环境中耐蚀性能优良，涂层耐蚀性明显优于纯锌涂层及ZnAl合金涂层，拓展了金属管道的应用范围。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步的说明。本用于金属管道的镍基耐蚀涂层包括下列重量百分比组分：35-45％的Ni、30-40％Zn，5-10％Al，其余为NiO、Ni2O3和Al2O3的混合物，这三种物质的含量没有特殊限定，其是由Ni和Al在高温过程中产生的氧化物的混合物。所述镍基耐蚀涂层外表面涂有封孔终饰层。所述镍基耐蚀涂层单位面积上的重量为120-400g/m2，优选为180g/m2。封孔终饰层为有机或无机涂料层，厚度为60-150μm。上述镍基耐蚀涂层的制备方法，包括下列步骤：(1)管道表面处理：热喷涂前对管道及管件表面处理，除去油、水、灰尘等杂质；(2)热喷涂镍基耐蚀涂层：选用电弧喷涂或火焰喷涂等热喷涂设备，采用两根包粉丝或者包芯丝作为热喷涂的两根熔化极，喷涂于管道表面，形成镍基金属涂层；(3)涂覆封孔终饰层：采用喷涂、刷涂或辊涂的方式对耐蚀涂层进行封孔处理，典型喷涂方式为高压无气喷涂，涂层厚度为60-150微米；(4)涂层检验：涂层外观平整，颜色均匀，厚度一致，采用无损检测仪器检测涂层厚度，厚度合格管子进入成品包装程序。实施例1本实施例制备方法如下：(1)管道表面处理：热喷涂前对管道及管件表面处理，除去氧化皮、油、水、灰尘及其它任何杂质。(2)电弧喷涂镍基耐蚀涂层：选用由大功率喷涂电源、喷涂枪、送丝机构、空压机、控制箱组成的电弧热喷涂设备，将两根φ4.0mm的重量百分含量为Ni50％的ZnAl包Ni粉芯丝材作为电弧热喷涂的金属丝材，按130g/m2喷涂于管道表面，形成镍基耐蚀涂层，喷涂时工艺参数如表1所示，其与基底的结合力为26MPa，比锌层的结合力约10MPa提高数倍以上。表1实施例1制备的涂层电弧喷涂工艺参数所制备的涂层经过检测，其重量组成为45％的Ni、32％Zn，6％Al，其余为NiO、Ni2O3和Al2O3的混合物。(3)涂覆封孔终饰层：在镍基耐蚀涂层表面涂覆环氧树脂对耐蚀涂层进行封孔处理，封孔终饰层厚度为60μm。实验室研究结果表明，在PH值较低(PH﹤4)的强酸环境中，锌涂层的腐蚀速度约为6.3微米/年，而本专利技术的锌镍合金涂层腐蚀速度仅为2.2微米。在同样厚度的情况下，其保护寿命约是锌的的2.9倍。实施例2本实施制备方法如下：(1)管道表面处理：热喷涂前对钢管采用抛丸处理的方式进行表面处理，除去氧化皮、油、水、灰尘及其它任何杂质，。(2)电弧喷涂镍基耐蚀涂层：选用由电弧喷涂设备、喷涂枪、送丝机构、空压机、控制箱组成的电弧热喷涂设备，将两根φ3.0mm的重量百分比为Ni45％的ZnAl包Ni粉芯丝材作为火焰热喷涂的金属丝材，按180g/m2喷涂于管道表面，形成镍基耐蚀涂层，喷涂时工艺参数如表2所示，其与基底的结合力为30MPa，比锌层的结合力约10MPa提高数倍以上。表2实施例2制备的涂层电弧喷涂工艺参数所制备的涂层经过检测，其重量组成为40％的Ni、36％Zn，8％Al，其余为NiO、Ni2O3和Al2O3的混合物。(3)涂覆封孔终饰层：在镍基耐蚀涂层表面涂覆环氧云铁漆对耐蚀涂层进行封孔处理，封孔终饰层厚度为100μm。实验室研究结果表明，在PH值较低(P﹤4)的强酸环境中，锌涂层的腐蚀速度约为6.3微米/年，而本专利技术的锌镍合金涂层腐蚀速度仅为1.6微米。在同样厚度的情况下，其保护寿命约是锌的的4倍。实施例3本实施制备方法如下：(1)管道表面处理：热喷涂前对管道表面进行喷砂处理，除去氧化皮、油、水、灰尘及其它任何杂质。(2)电弧喷涂镍基耐蚀涂层：选用由大功率喷涂电源、喷涂枪、送丝机构、空压机、控制箱组成的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于金属管道外表面的镍基耐蚀涂层，其特征在于：其包括下列重量百分比组分：35‑45％的Ni、30‑40％Zn，5‑10％Al，其余为NiO、Ni2O3和Al2O3的混合物。

【技术特征摘要】
1.一种用于金属管道外表面的镍基耐蚀涂层，其特征在于：其包括下列重量百分比组分：35-45％的Ni、30-40％Zn，5-10％Al，其余为NiO、Ni2O3和Al2O3的混合物。2.根据权利要求1所述的用于金属管道外表面的镍基耐蚀涂层，其特征在于：所述镍基耐蚀涂层外表面涂有封孔终饰层。3.根据权利要求1所述的用于金属管道外表面的镍基耐蚀涂层，其特征在于：所述镍基耐蚀涂层单位面积上的重量为120-400g/m2。4.根据权利要求3所述的用于金属管道外表面的镍基耐蚀涂层，其特征在于：所述封孔终饰层为有机或无机涂料层，材料可为溶剂型材料或粉末涂料，其厚度为60-150μm。5.一种用于金属管道的镍基耐蚀涂层的制备方法，包括下列步骤：(1)管道表面处理：热喷涂前对金属管道或管件表面处理，除去油、水、灰尘等杂质，对管道进行抛丸或者喷砂处理；(2)热喷...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳丹，李丹花，
申请(专利权)人：邯郸学院，
类型：发明
国别省市：河北;13