一种具有耐腐蚀性金属板及其制备方法和应用
| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202411211336.2 | 申请日 | 2024-08-30 |
| 公开(公告)号 | CN119702401A | 公开(公告)日 | 2025-03-28 |
| 申请人 | 南京工业大学; | 申请人类型 | 学校 |
| 发明人 | 王昌松; 严兆晨; 聂文文; 万辉; 管国锋; | 第一发明人 | 王昌松 |
| 权利人 | 南京工业大学 | 权利人类型 | 学校 |
| 当前权利人 | 南京工业大学 | 当前权利人类型 | 学校 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：江苏省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：江苏省南京市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：江苏省南京市浦珠南路30号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：210000 |
| 主IPC国际分类 | B05D7/14 | 所有IPC国际分类 | B05D7/14 ; B05D7/24 ; B05D5/00 ; B05D1/00 ; B05D7/00 ; C09D5/08 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 8 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 南京天华专利代理有限责任公司 | 专利代理人 | 韩正玉; 徐冬涛; |
| 摘要 | 本 发明 公开了一种具有耐 腐蚀 性金属板及其制备方法和应用，属于金属防腐领域。该方法是将预处理后的金属板和有机胺和/或多酚类有机物置于密闭的空间内，控制 密闭空间 的 相对湿度 ≤30％，在 温度 为50～150℃进行 蒸发 5～15min，使得金属板需要处理的部分与有机 蒸汽 充分 接触 ；之后维持密闭空间的温度为40～500℃并静置1～30分钟，即可获得厚度为1～200μm致密有机膜，最后在该有机膜上 喷涂 面漆，即可得到目标产品。 | ||
| 权利要求 | 1.一种具有耐腐蚀性金属板的制备方法，其特征在于，该方法将预处理后的金属板和有机胺和/或多酚类有机物置于密闭的空间内，控制密闭空间的相对湿度≤30％，在温度为 |
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| 说明书全文 | 一种具有耐腐蚀性金属板及其制备方法和应用技术领域背景技术[0002] 腐蚀对人类生产生活造成重大威胁，不仅导致经济损失，还会污染环境，威胁生产安全和人类生命健康，因此提高金属耐腐蚀性一直亟待解决的难题，特别是在海洋苛刻环境中。在众多的防腐技术中，在金属表面构建纳米保护膜，如有机膜或者碳膜，是一种有效提高耐腐蚀性的方法。 [0003] 自组装技术可以在表面形成一层纳米层有机膜层。研究发现有机胺和多酚类物质，会在表面自组装，其中胺基通过与金属共享电子对形成配位键，与金属紧密链接；而单宁酸中酚羟基会通过氢键形成交联层，这层有机膜可以作为屏障隔绝腐蚀介质起到抗腐蚀的作用。如十八胺目前主要在锅炉防腐中被应用，但需要在400℃左右添加入管道，温度过高容易分解，过低效果差。总之，自组装对环境要求苛刻，会产生废液，且所形成的自组装膜并不致密，因此并不适合工业化普遍应用。 [0004] 化学气相沉积是一种化工技术，该技术主要是利用含有薄膜元素的一种或几种气相化合物或单质、在衬底表面上进行化学反应生成薄膜的方法。如使用乙炔通过等离子化学气相沉积法(PECVD)可在表面反应后获得石墨烯碳膜。但该方法通常需要特别昂贵的设备，这极大增加了生产成本。 [0005] 因此，亟需开发一种低成本、可提高耐腐蚀性，且适合工业普遍化应用生产的在金属表面构建纳米层的方法。 发明内容[0006] 本发明的目前在于提供一种低成本且适合工业普遍化应用生产的在金属表面构建纳米层的方法，以提高其耐腐蚀性。 [0007] 一种具有耐腐蚀性金属板的制备方法，该方法将预处理后的金属板和有机胺和/或多酚类有机物置于密闭的空间内，控制密闭空间的相对湿度≤30％，在温度为50～150℃进行蒸发5～15min，使得金属板需要处理的部分与有机蒸汽充分接触；之后维持密闭空间的温度为40～500℃并静置1～30分钟，即可获得厚度为1～200μm致密有机膜，最后在该有机膜上喷涂面漆，即可得到目标产品。 [0008] 本发明技术方案中：相对湿度为5～10％。 [0009] 本发明技术方案中：密闭空间的气氛为空气、氮气、氩气或者真空氛围中的一种。 [0010] 本发明技术方案中：所述的有机胺选自十四胺、十六胺和十八胺中的至少一种；多酚类有机物为单宁酸。 [0011] 本发明技术方案中：有机胺和多酚类有机物之间的摩尔比为1～5：0.1～5。 [0012] 本发明技术方案中：有机胺和多酚类有机物之间的摩尔比为1：0.1～1。 [0013] 一种具有耐腐蚀性金属板，采用上述的方法制得。 [0014] 本发明技术方案中，所述的耐腐蚀性金属板在盐湖和海洋防腐中应用。 [0015] 本发明技术方案中，金属板的预处理包括但不限于表面除尘、除渍和除锈。 [0016] 本发明技术方案中，金属板需要处理的部分可以是金属板的一面或者金属板的正反面。 [0017] 与现有的技术相比，本发明有益的效果如下： [0018] 1.方法简单。本发明通过简单的蒸发过程，使得有机物沉积到处理过的金属表面，仅为物理过程。 [0019] 2.成本低。与化学气相沉积法相比，不需要特殊设备，对金属形状，大小没有限制。 [0021] 4.耐腐性能提高。本发明中通过固化，使得获得纳米有机膜与金属产生作用力，碳膜致密且稳定，也提供了一个疏水表面，更利于表面防腐油漆成膜稳定，最终提高了耐腐蚀性能，更适合在海洋、盐湖等苛刻条件下应用。 [0026] 图4.500℃真空环境下单宁酸碳化膜拉曼谱图。 [0027] 图5.自组装法改性碳钢再喷涂聚氨酯涂层的阻抗图。 具体实施方式[0028] 下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于此： [0029] 所述的聚氨酯防腐漆为市售商品，实施例或者对比例所用的聚氨酯防腐漆为海虹老人牌聚氨酯面漆55610，防腐漆涂层厚度均为100μm±10μm。 [0030] 实施例1 [0031] 先将碳钢表面除尘、除渍和除锈后，放置于常温密闭空间内，控制相对湿度在8％，空气气氛下，将十八胺在50℃进行蒸发，蒸发10分钟，停止蒸发；再维持密闭空间在50℃下20分钟，获得150nm厚度致密有机膜；最后对上述处理的碳钢再喷涂聚氨酯防腐漆，防腐漆涂层厚度100μm±10μm(下同)。通过电化学阻抗分析，见图1，与碳钢喷涂聚氨酯的对比发现其电化学阻抗性能提高了5倍多，也就意味着耐腐蚀性被提高。 [0032] 其中电化学阻抗测试采用VersaSTAT 3A型电化学工作站(普林斯顿)进行。电解池为三电极体系，以Pt电极为对电极，以汞/氧化汞(Hg/HgO)电极为参比电极，以3.5％NaCl溶液为电解液，非测试部分用环氧树脂进行封装。连续监测开路点位30min以获得稳定的电位，电位稳定后进行电化学阻抗测量，工作频率范围选择0.01Hz至100000Hz，外加交流信号幅值为10mV。(下同) [0033] 实施例2 [0034] 先将碳钢表面除尘、除渍和除锈后，放置于常温密闭空间内，控制相对湿度在10％，氮气气氛下，将十八胺在80℃下进行蒸发，分别蒸发5分钟后，停止蒸发；再维持密闭空间150℃下20分钟，获得80nm厚度致密有机膜；最后对上述处理的碳钢再喷涂聚氨酯防腐漆，防腐漆涂层厚度100μm±10μm。通过阻抗分析，见图1，与碳钢喷涂聚氨酯的对比发现其阻抗性能提高了5倍多，也就意味着耐腐蚀性被提高。 [0035] 实施例3 [0036] 先将碳钢表面除尘、除渍和除锈后，放置于常温密闭空间内，控制相对湿度在5％，氩气氛下，将十六胺在50℃进行蒸发，蒸发10分钟后，停止蒸发；再维持密闭空间分别在500℃下5分钟，获得10nm厚度致密碳膜；最后对上述处理的碳钢再喷涂聚氨酯防腐漆，防腐漆涂层厚度100μm±10μm。通过阻抗分析，与碳钢的对比发现其阻抗性能提高了近4倍多，也就意味着耐腐蚀性被提高。 [0037] 实施例4 [0038] 先将碳钢表面除尘、除渍和除锈后，放置于常温密闭空间内，真空条件下，将十四胺和单宁酸(摩尔比1：0.5)在150℃进行蒸发，蒸发15分钟后，停止蒸发；再维持密闭空间分别在500℃下5分钟，获得200nm厚度致密碳膜，碳膜见图3；拉曼图谱见图4，可见D(1350)峰和G(1580)峰，说明其为无定形碳膜。通过阻抗分析，见图2(图2仅仅对比了未喷涂防腐油漆、表面有纳米膜的阻抗性能)，与碳钢对比发现其阻抗性能提高了4倍多，也就意味着耐腐蚀性被提高。 [0039] 对比例1 [0040] 利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD法)制备碳膜。将系统抽至高真空，向系统充入氮气(纯度≥99.99％)，待气压稳定以后，向系统中通乙炔和氢气(南京特气，纯度≥99.99％)将系统升温至800℃后加热1h，在碳钢表面获得20纳米厚度的碳膜。阻抗分析见图 2，其阻抗是碳钢的2.5倍，但没有十四胺+单宁酸碳化膜效果好。 [0041] 对比例2 [0042] 利用自组装方法，将十六胺、十八胺以及单宁酸分别组装在碳钢表面，然后喷涂聚氨酯油漆，与未处理碳钢喷涂聚氨酯油漆相比，十六胺自组装的低；十八胺自组装的相当；单宁酸自组装的略有提高，提高1.5倍左右。详见图5。 [0043] 对比例3 [0044] 先将碳钢表面除尘、除渍和除锈后，放置于常温密闭空间内，控制相对湿度在10％，氩气气氛下，将十六胺分别在80℃下进行蒸发，蒸发10分钟后，停止蒸发；对上述处理的碳钢再喷涂聚氨酯防腐漆。通过阻抗分析，与碳钢喷涂聚氨酯的对比发现其阻抗性能提高了1.1倍，耐腐蚀性略有提高。 |
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