專利名稱：鋼鐵表面耐酸耐堿的復合有機保護膜的制備方法
技術領域：
本發明屬于鋼鐵表面防護技術領域，特別涉及能夠耐酸耐堿的一種鋼鐵表面 耐酸耐堿的復合有機保護膜的制備方法。
背景技術：
為了防止鋼鐵零部件的腐蝕生銹，增加零部件的美觀，傳統方法一直沿用堿 性煮黑工藝、涂漆、噴塑等工藝。
鋼鐵材料表面的保護及裝飾方法、種類很多，應用也很廣。有利用電化學反
應的電鍍；有利用氧化反應的發黑、磷化等。還有利用物理冶金方法的熱浸鍍金 屬層(如熱浸鋅、熱浸鋁等)，及浸涂、噴涂各種漆等。在一些特別工況使用的 鋼鐵材料還可利用物理、化學方法的氣相沉積，冷、熱噴涂金屬和金屬化合物及 塑料。高溫化學滲及離子注入某些元素如氮、硅、鋁等在某些要求耐磨、耐蝕等 的工、模具及有些零部件上也得到應用。這些工藝普遍存在操作煩瑣、勞動強度 大、生產成本高、環境污染嚴重、三廢治理費用高等缺點。
利用鋼鐵工件本身余熱形成有機保護膜的鋼鐵防銹(高分子)發黑(中國科 技成果)雖有研究如JH-300、 JH-200鋼鐵發黑劑系用于200以上的鋼鐵表面發 黑。依據熱反應聚合機理使表面沉積一層黑色高分子保護膜，具有較強的防銹能 力。3%硫酸銅液滴2-3滴，IO分鐘無玫瑰色紅斑；3%氯化鈉溶液浸30分鐘無銹 斑；5%草酸溶液滴2-3滴，8分鐘無腐蝕斑點替代堿性發黑。該方法制備的有機 物保護膜，膜層薄而單一、疏松，雖有一定的防腐作用， 一般僅用于代替高溫堿 性發黑或常溫發黑，用于工件庫存保護，但不能滿足工件耐酸、耐堿等重防腐的 室外保護要求。
因而，在本發明之前，由于不能用鋼鐵工件本身的余熱得到致密、厚度大、 雙層結構的保護膜，大大影響有機保護膜的外觀和耐腐蝕性，致其缺少在室外復 雜腐蝕環境下實際應用的基礎。

發明內容
本發明的目的在于提供一種鋼鐵表面耐酸耐堿的復合有機保護膜的制備方 法。其特征在于，包括如下步驟
1) 將水溶性還氧樹脂、水性色漿，混合并攪拌均勻，制成水性還氧樹脂成 膜液I ，備用；
2) 將水溶性丙烯酸樹脂、水性色漿，混合并攪拌均勻，制成水性丙烯酸樹 脂成膜液II，備用；
3) 在所述兩種成膜液中添加分散劑和耐蝕、耐熱粉末材料；
4) 實行兩次成膜
第一次成膜將鋼鐵工件加熱到20(TC—600°C，保溫20 30分鐘，使其熱 透，取出工件并浸入1%—10%的水性還氧樹脂成膜液I中，停留10—30秒中取出， 干燥，制成第一層環氧樹脂保護膜。
第二次成膜將已制成了第一層保護膜的鋼鐵工件重新加熱到20CTC—350 °C，保溫20—60分鐘，取出工件并浸入10—20%的水性丙烯酸樹脂成膜液11中， 停留10—20秒鐘，取出并干燥，制成第二層丙烯酸保護膜。
所述水溶性還氧樹脂或丙烯酸樹脂水性色漿=100: 2
所述分散劑為十二烷基苯磺酸鈉。
所述分散劑的用量，按重量比為樹脂:分散劑二10: (0.05—0.5)。 所述耐蝕、耐熱粉末材料為云母粉、鋅粉或鋁粉，各種粉末粒度控制在1000
目一2000目；加入量，按重量比為樹脂:粉末=10: (0.01—2)。
所述水性色漿原料為碳黑、酞菁藍、酞菁綠和氧化鐵黑中至少一種。 本發明的鋼鐵有機保護膜可應用于各種鋼鐵零部件如各種緊固件、彈簧類
零件、各種機械零件和其他工程鋼鐵構件等的短期室內外保護和長期室外保護，
從而大大拓展了鋼鐵有機保護膜的應用范圍。


圖1鋼鐵表面耐酸、耐堿有機保護膜的結構示意圖。
具體實施方式
本發明提供一種鋼鐵表面耐酸耐堿的復合有機保護膜的制備方法。 圖1所示，在鋼鐵基體1表面先附著在還氧樹脂基體中摻有均勻分布的著色 劑和耐熱、耐蝕粉末的內層2，接著附著在丙烯酸樹脂基體中摻有均勻分布的著 色劑和耐熱、耐蝕材料粉末的外層3;其中耐熱、耐蝕材料優選為云母、鋅或鋁
的粉末，粉末粒度在1000-2000目范圍。添加比例為每100克樹脂中添加1-20 克所述耐熱、耐蝕材料粉末。在兩種成膜層中還添加分散劑和水性色漿材料。
上述分散劑為十二垸基苯磺酸鈉；并將分散劑的用量控制為樹脂:分散劑(重 量比)=10:0. 05 — 10:0. 5。
通過以下具體實施例的詳細描述，將使本發明制備的有機保護膜的方法及使 用該方法制成的鋼鐵有機保護膜的優點更為清晰，其中
實施例1
對照圖1，在100克固含量為50%的水性環氧樹脂中添加2克水性碳黑色漿 (根據顏色要求，可添加其他顏色的色漿)、1克十二烷基苯磺酸鈉、2克1500 目云母粉末，攪拌均勻制成環氧樹脂成膜液I備用；在100克固含量為50%的水 性丙烯酸樹脂中添加2克水性碳黑色漿(根據顏色要求，可添加其他顏色的色漿)、 l克十二烷基苯磺酸鈉、2克1500目云母粉末，攪拌均勻制成丙烯酸樹脂成膜液 II備用；根據工件大小、加熱溫度調整成膜液的使用濃度。成膜液I :自來水=1: 5;成膜液II:自來水=1: 3。
工件為①20螺母。第一次加熱到400。C士1(TC，保溫20分鐘；第二次加熱 到為30(TC土10。C，保溫30分鐘。
首先對工件進行加熱，加熱到40(TC士1(TC，保溫20分鐘，取出工件并浸入 已經調整好濃度的成膜液I中IO秒鐘，然后取出，待工件表面水分蒸發掉后， 把第一次成膜后的工件重新放入加熱爐中加熱，加熱到30(TC土10。C，保溫30 分鐘，取出工件并浸入已經調整好濃度的成膜液II中IO秒鐘，然后取出干燥， 即得到膜厚約為15um的有機保護膜。
本實施例的有機保護膜在5%的鹽酸溶液中浸泡10天而不起皮，腐蝕點小于 1個/平方厘米。實施例2
鋼鐵工件為①40螺母，加熱到40(TC士1(TC,保溫20分鐘，成膜液I :自
來水=1: 7;第二次加熱到溫度為300°C±10°C，保溫30分鐘。成膜液II:自來 水=1: 4
首先，對工件螺母進行加熱，加熱到溫度40(TC士1(TC，保溫20分鐘，然后 取出，待工件表面水分蒸發掉后，把第一次成膜后的工件重新放入加熱爐中加熱， 加熱到30(TC士1(TC,保溫30分鐘，取出工件并浸入己經調整好濃度的成膜液II 中10秒鐘，然后取出干燥，即得到膜厚約為20um的有機保護膜。
本實施例的有機保護膜在5%的鹽酸溶液中浸泡10天而不起皮，腐蝕點小于 1個/平方厘米。在5%氫氧化鈉水溶液中浸泡5天無異樣。
實施例3
鋼鐵工件為①40螺母，加熱到50(TC士1(TC，保溫20分鐘，成膜液I :自
來水=1: 8;第二次加熱到200。C士1(TC，保溫30分鐘。成膜液II:自來水=1: 3
首先，對工件螺母進行加熱，加熱到40(TC士1(TC，保溫20分鐘，然后取出， 待工件表面水分蒸發掉后，把第一次成膜后的工件重新放入加熱爐中加熱，加熱 到為30(TC士1(TC，保溫30分鐘，取出工件并浸入已經調整好濃度的成膜液II中 IO秒鐘，然后取出干燥，即得到膜厚約為20mn的有機保護膜。 本實施例的有機保護膜在5%的氯化鈉溶液中浸泡20天而不起皮，腐蝕點小于1 個/平方厘米。在5%氫氧化鈉水溶液中浸泡5天無異樣。
本發明制備的有機保護膜，內層2摻有均勻分布的耐熱、耐蝕材料粉末，可 以使保護膜與鋼鐵材料有強的結合力和較高的耐腐蝕性，并不會發生保護膜的剝 落，耐熱性大大提高。外層3使保護膜有高的耐蝕性和耐候性，又可以消除第一 次成膜可能出現的缺陷，極大提高了保護膜的保護效果。
本發明的有機保護膜，因具有兩層結構，結合力強，耐酸、堿、鹽的腐蝕性 大大提高。實驗表明，在5%的鹽酸溶液中浸泡10天不起皮其腐蝕點小于1個/ 平方厘米，在5%的氫氧化鈉溶液中浸泡5天無異常。
權利要求
1. 一種鋼鐵表面耐酸耐堿的復合有機保護膜的制備方法，其特征在于，依次包括如下步驟包括如下步驟1)將水溶性還氧樹脂、水性色漿，混合并攪拌均勻，制成水性還氧樹脂成膜液I，備用；2)將水溶性丙烯酸樹脂、水性色漿，混合并攪拌均勻，制成水性丙烯酸樹脂成膜液II，備用；3)在所述兩種成膜液中添加分散劑和耐蝕、耐熱粉末材料；4)實行兩次成膜第一次成膜將鋼鐵工件加熱到200℃-600℃，保溫20～30分鐘，使其熱透，取出工件并浸入1％--10％的水性還氧樹脂成膜液I中，停留10-30秒中取出，干燥，制成第一層環氧樹脂保護膜；第二次成膜將已制成了內層保護膜的鋼鐵工件重新加熱到200℃-350℃，保溫20-60分鐘，取出工件并浸入10-20％的水性丙烯酸樹脂成膜液II中，停留10-20秒鐘，取出并干燥，制成外層丙烯酸保護膜。
2. 根據權利要求1所述鋼鐵表面耐酸耐堿的復合有機保護膜的制備方法，其 特征在于，所述水溶性還氧樹脂或丙烯酸樹脂水性色漿=100: 2。
3. 根據權利要求1所述鋼鐵表面耐酸耐堿的復合有機保護膜的制備方法，其 特征在于，所述分散劑為十二烷基苯磺酸鈉。
4. 根據權利要求1所述鋼鐵表面耐酸耐堿的復合有機保護膜的制備方法，其 特征在于，所述分散劑的用量，按重量比為樹脂:分散劑=10: (0.05—0.5)。
5. 根據權利要求1所述鋼鐵表面耐酸耐堿的復合有機保護膜的制備方法，其 特征在于，所述耐蝕、耐熱粉末材料為云母粉、鋅粉或鋁粉，各種粉末粒度控制 在1000目一2000目；加入量，按重量比為樹脂:粉末=10: (0.01—2)。
6. 根據權利要求1所述鋼鐵表面耐酸耐堿的復合有機保護膜的制備方法，其 特征在于，所述水性色漿原料為碳黑、酞菁藍、酞菁綠和氧化鐵黑中至少一種。
全文摘要
本發明公開了屬于鋼鐵表面防護技術領域的能夠耐酸耐堿的一種鋼鐵表面耐酸耐堿的復合有機保護膜的制備方法。在鋼鐵基體表面先附著在還氧樹脂基體中摻有均勻分布的著色劑和耐熱、耐蝕粉末的內層，接著附著在丙烯酸樹脂基體中摻有均勻分布的著色劑和耐熱、耐蝕材料粉末的外層，先將內層、外層分別準備成成膜液I、成膜液II，在兩種成膜液中還添加分散劑。加熱工件和成膜液，將工件浸入成膜液I后，再浸入成膜液II，取出干燥，在鋼鐵基體表面得到具有兩層復合有機保護膜。兩層復合有機保護膜具有結合力強，耐酸、堿、鹽的腐蝕性高。在5％的鹽酸溶液中浸泡10天不起皮其腐蝕點小于1個/平方厘米，在5％的氫氧化鈉溶液中浸泡5天無異常。
文檔編號B05D1/18GK101293244SQ20081011302
公開日2008年10月29日 申請日期2008年5月27日 優先權日2008年5月27日
發明者杜紅艷, 王樹成, 王淑花 申請人:王樹成