含有La，Ce和Pr的鱗片狀多元鋁鋅硅合金粉末及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種含有La，Ce和Pr的鱗片狀多元鋅鋁合金粉末及其制備方法，其中所述鱗片狀多元鋅鋁合金粉末的片厚為0.1～1μm，平均片徑為5～35μm，且其中粒度的具體組成為：片徑小于5μm占≤20％，片徑5～33μm占≥70％，片徑大于33μm≤10％，且所述鱗片狀多元鋅鋁合金粉末的平均片徑與片厚的徑厚比為35～200。本發(fā)明提供的鱗片狀金屬粉末及其制備方法，特別適合用于生產(chǎn)達(dá)克羅涂液，無機富鋅漆，重防腐蝕涂料等領(lǐng)域。
【專利說明】含有La，Ce和Pr的鱗片狀多元鋁鋅硅合金粉末及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鱗片狀多元鋁鋅硅合金粉末及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]達(dá)克羅技術(shù)最早誕生于二十世紀(jì)五十年代末，是一種類似電鍍鋅的金屬涂層處理技術(shù)，美國的科學(xué)家邁克.馬丁研制了以金屬鋅片為主同時加入鋁片、鉻酸、去離子水做溶劑的高分散水溶性涂料，涂料沾在金屬基體上，經(jīng)過全閉路循環(huán)涂覆烘烤，形成薄薄的涂層。達(dá)克羅涂層成功地抵抗氯離子的侵蝕，防腐技術(shù)進入了新的臺階，革新了傳統(tǒng)工藝防腐壽命短的缺陷。達(dá)克羅涂層外觀為均勻的銀灰色，涂層中含有80%的薄鋅片和鋁片，其余為鉻酸鹽，具有優(yōu)良的性能，如極強的抗腐蝕性等；特別適用于高強度受力件，如用于地鐵工程的高強度螺栓；高耐熱性；耐熱溫度可達(dá)300°C。此外，還具有高滲透性、高附著性、高減摩性、高耐氣候性、高耐化學(xué)品穩(wěn)定性及無環(huán)境污染等優(yōu)點。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家的汽車、土木建筑、電力、化工、海洋工程、家用電器、鐵路、公路、橋梁、隧道、軍事工業(yè)等眾多領(lǐng)域里，已經(jīng)得到極為廣泛的應(yīng)用。目前達(dá)克羅涂液種類繁多，但普遍仍然存在缺陷需進一步完善，例如需要實現(xiàn)去鉻以及需要進一步提高其性能等，尤其是較為普通采用的鱗片狀合金粉的性能仍無法完全滿足工藝要求。
[0003]另外，目前國內(nèi)現(xiàn)有的鱗片狀金屬粉末的制造方法主要有機械法、物理法和化學(xué)法等。其中機械法主要有球磨法和超聲粉碎法，其中球磨法在實際生產(chǎn)是較為普遍采用的。球磨法又分為干磨和濕磨兩種加工工藝，其中濕磨法主要包括在金屬粉研磨的過程中加入例如溶劑油等媒介進行研磨的工序，再通過分選，過濾，干燥，篩分，二次干燥，包裝等工序得以實現(xiàn)。上述濕磨法干燥工藝復(fù)雜，周期長，效率低，金屬粉易氧化，更嚴(yán)重的是經(jīng)干燥后的金屬粉會殘留一部分媒介，影響金屬粉的使用范圍和質(zhì)量。而干磨工藝需長時間的攪拌分散，增加能耗，而且干磨工藝制造獲得的超微鋅粉、鋁粉，其形狀與性能均與達(dá)克羅工藝需要的粉體又有較大差距，從而限制了無鉻鋅鋁涂層技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的進程。
[0004]因此，提供一種改進的鱗片狀合金粉及其制備方法就成為該領(lǐng)域急需解決的技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種可以滿足特種涂裝涂料要求的優(yōu)質(zhì)鱗片狀多元鋅鋁合金粉末，以及提供一種效率高、成本低并適用于實際生產(chǎn)的制備方法。
[0006]本發(fā)明所提供的鱗片狀多元鋅鋁合金粉末，其組分按重量百分比計為:A1:15% -69% ；Si:0.2-3% ；Mg:0.1-5% ;至少兩種稀土元素的總量:0.02-0.9%，且其中所述至少兩種稀土元素主要包括La，Ce和Pr ;總量不超過I %的雜質(zhì)；余量為Zn，其中所述鱗片狀多元鋅鋁合金粉末的片厚為0.1?I μ m，平均片徑為5?35 μ m，且其中粒度的具體組成為:片徑小于5μ--占≤20%，片徑5?33 μ m占≥70%，片徑大于33 μ m≥10%，且所述鱗片狀多元鋅鋁合金粉末的平均片徑與片厚的徑厚比為35?200。
[0007]優(yōu)選的，其中所述鱗片狀多元鋅鋁合金粉末的平均片徑與片厚的徑厚比為50?150。
[0008]優(yōu)選的，其中所述鱗片狀多元鋅鋁合金粉末的松裝密度為1.0?3.0g.cm_3。
[0009]優(yōu)選的，其中所述鱗片狀多元鋅鋁合金粉末的蓋水面積為0.4?2.0m2.g'
[0010]優(yōu)選的，其中La，Ce和Pr的含量和占稀土元素總量的百分比≥85%。
[0011]另一方面，本發(fā)明還所提供了一種鱗片狀多元鋅鋁合金粉末的制造方法，按照所述鱗片狀多元鋅鋁合金粉末各組分的重量百分比備料，將各組分按配比在熔煉爐中制得鋅鋁合金，再通過深井鑄造方式澆注成鋅鋁合金棒，然后，將鋅鋁合金棒放入真空霧化制粉設(shè)備中霧化成200?500目的球狀鋅鋁合金粉，再將所述球狀鋅鋁合金粉加入到球磨機中，同時加入助磨劑和球磨介質(zhì)進行球磨，并且先抽真空后再通入惰性氣體,球磨機夾層中通入冷卻液體以控制球磨過程中溫度為20-60°C，球磨時間為8?20小時，保持球磨機轉(zhuǎn)速為30?100轉(zhuǎn)/分，從而將所述球狀多元鋅鋁合金粉球磨成片狀合金粉，制備出所述鱗片狀多元鋅招合金粉末。
[0012]優(yōu)選的，其中助磨劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硫化鑰、聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸鈉、甘油醇中的一種或幾種混合。
[0013]優(yōu)選的，其中助磨劑按照所述球狀多元鋅鋁粉末重量的1%?10%的比例添加。
[0014]優(yōu)選的，其中球磨介質(zhì)為陶瓷球或鋼球，其粒徑為1-15毫米。
[0015]優(yōu)選的,其中球磨介質(zhì)與所述球狀多元鋅招粉末按重量比為(6?20): I。
[0016]本發(fā)明所述鱗片狀多元鋅鋁合金粉末的平均片徑5?35 μ m，且其中粒度的具體組成為:片徑小于5μπι占≤20%，片徑5?33 μ m占≥70%，片徑大于33 μ m≤10%。本發(fā)明這種粒度的具體組成不僅保證了平均片徑的要求，并且使得粉體幾何尺寸分布均勻，而均勻的粒度分布又有利于減少涂層中的孔隙等缺陷，形成均勻的“層層疊疊”的結(jié)構(gòu)，從而有利于抑制腐蝕介質(zhì)的滲透，從而提高涂層的防腐性能。
[0017]本發(fā)明所述鱗片狀多元鋅鋁合金粉末的片厚為0.1?I μπι，平均片徑為5?35 μ m,平均片徑與片厚徑厚比為35?200，大大的提高了鱗片狀多元鋅鋁合金粉的徑厚比，這具有重大的現(xiàn)實意義。因為徑厚比的提高，一方面可以降低涂料涂覆時每單位面積鋅鋁合金粉的使用量，使生產(chǎn)的成本大大降低；另一方面，徑厚比的提高，可以使涂覆在工件件表面的片狀鋅鋁合金粉更加密實，降低涂覆時由于片狀合金粉過厚或片徑厚度不均勻而導(dǎo)致的空隙，提高涂料涂覆后的防腐性能。因此，本發(fā)明所述鱗片狀多元鋅鋁合金粉末相對于現(xiàn)有技術(shù)取得重大突破。
[0018]進一步的，本發(fā)明所述鱗片狀多元鋅鋁合金粉末的松裝密度為1.0?3.0g.cm-3,這也是發(fā)明人付出了創(chuàng)造性的勞動才最終獲得的。因為能夠影響粉末松裝密度的因素很多，如粉末顆粒形狀、尺寸及粒度分布等等。并且這些因素會因粉末的制取方法及其工藝條件的不同又有明顯差別。而本發(fā)明中所述鱗片狀多元鋅鋁合金粉末在滿足顆粒尺寸較小，片狀化程度較高的前提條件下，通過生產(chǎn)工藝上的改進進一步實現(xiàn)了較小的松裝密度，從而提高了鱗片狀多元鋅鋁合金粉在涂料中的分散性，也進一步更加滿足了達(dá)克羅涂料的使用要求。[0019]進一步的，本發(fā)明通過生產(chǎn)工藝上的改進使得所述鱗片狀多元鋅鋁合金粉末的蓋水面積為0.4?2.0m2.g—1，說明本發(fā)明的鱗片狀多元鋅鋁合金粉片狀化程度較高，覆蓋性較好，在水中分散性好。本發(fā)明中的鱗片狀多元鋅鋁合金粉的蓋水面積已經(jīng)超過國產(chǎn)單純鋅粉的蓋水面積，甚至可達(dá)到國外單純鋅粉產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，取得了非常突出的技術(shù)效果。
[0020]另一方面，本發(fā)明所提供的鱗片狀金屬粉的制備方法與現(xiàn)有技術(shù)相比代替了濕磨中用液體做為研磨媒介的缺陷，通過加入助磨劑和球磨介質(zhì)進行研磨，經(jīng)干燥后的金屬粉不會殘留任何媒介，保證了金屬粉的使用范圍和質(zhì)量。
[0021]進一步的，其中加入的助磨劑和球磨介質(zhì)，還保證了金屬粉之間不會產(chǎn)生冷焊現(xiàn)象。
[0022]進一步的，在密閉的球磨機內(nèi)通入惰性氣體，可以避免氧氣進入，防止金屬粉氧化。
[0023]進一步的，，在球磨過程中通過調(diào)節(jié)球磨機夾層中的冷卻水量的方法控制金屬粉的溫度在20?60°C之間，同時調(diào)節(jié)球磨機的轉(zhuǎn)速在30-100轉(zhuǎn)/分鐘進行球磨，可以將球狀金屬粉球磨成片狀金屬粉。
[0024]另外，通過控制不同的球磨轉(zhuǎn)速，還可以提高金屬粉的質(zhì)量和使用范圍，使所制備的金屬粉不僅可用于達(dá)克羅涂料，也可用于富鋅漆等其他防腐涂料。
[0025]進一步的，本發(fā)明中球磨機通過增設(shè)的夾層結(jié)構(gòu)，使冷卻液體例如水是由球磨機夾層通入，而不是直接與粉體接觸。和傳統(tǒng)的濕磨以及長時間的干磨方法相比，而且采用水冷控制球磨溫度，不僅仍然避免了濕磨的缺陷，也克服了需要長時間干燥的不足，極大的提高了生產(chǎn)效率。
[0026]另外，本發(fā)明所提供的鱗片狀多元鋅鋁合金粉是采用干式球磨方法得到的，完全避免了濕法研磨時粉末表面所包覆的媒介如溶劑油對后續(xù)涂料性能的影響。
[0027]最后，本發(fā)明提供的鋅鋁合金粉由于鋁的鈍化作用，極大地減緩了鋅的消耗速率，相對于國內(nèi)外所生產(chǎn)的單一的沒有合金化的鋅、鋁的粉末或者其混合粉末而言，極大的提高了涂料的防腐性能與防腐壽命。
[0028]綜上所述，本發(fā)明提供的鱗片狀金屬粉末及其制備方法，特別適合用于生產(chǎn)達(dá)克羅涂液，無機富鋅漆，重防腐蝕涂料等領(lǐng)域。不僅如此，采用本發(fā)明的所提供的制備方法同樣可以適用于其他片狀金屬粉的生產(chǎn)，例如:鋁粉、銅粉、銅鋅合金粉、銀粉等等。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1臥式球磨機夾層結(jié)構(gòu)圖【具體實施方式】
[0030]本發(fā)明的鱗片狀多元鋁鋅硅合金粉末由Al、S1、Mg、Zn和稀土等元素組成，表I中列出了本發(fā)明中各成分重量百分比的一些優(yōu)選的具體實施例，但本發(fā)明各組成成分的含量并不局限于表I中所列的具體數(shù)值，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，完全可以在表I所列的具體數(shù)值的基礎(chǔ)上進行合理概括和推導(dǎo)。
[0031]需要特別說明的是，本發(fā)明在提供了一種可以滿足特種涂裝涂料要求的優(yōu)質(zhì)鱗片狀多元鋅鋁合金粉末的基礎(chǔ)上，通過生產(chǎn)工藝上的進一步的改進，使所述鱗片狀鋁鋅硅合金粉末的性能均遠(yuǎn)遠(yuǎn)超于現(xiàn)有技術(shù)中的鱗片狀合金粉末，說明本發(fā)明鱗片狀鋁鋅硅合金粉末的內(nèi)部微觀組織也發(fā)生了非常大的變化，盡管這些微觀變化無法用鱗片狀鋁鋅硅合金粉末的結(jié)構(gòu)和/或組成等進一步限定加以描述，但是通過表I中性能參數(shù)的進一步描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以清楚的獲知其對本發(fā)明鱗片狀鋁鋅硅合金粉末的所起到的限定作用。
[0032]但是，表I中所涉及的松裝密度以及蓋水面積等性能參數(shù)卻并不是解決本發(fā)明必不可少的技術(shù)特征，其僅僅是本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)進一步取得的更優(yōu)的技術(shù)方案。對于本發(fā)明而言，核心的內(nèi)容在于鱗片狀多元鋅鋁合金粉末成份的設(shè)定，尤其是粉末片厚、片徑、粒度的具體組成以及徑厚比的設(shè)定而達(dá)到適合用于生產(chǎn)達(dá)克羅等涂液的發(fā)明目的。而在此基礎(chǔ)上，通過生產(chǎn)工藝的進一步改進均是使這一技術(shù)效果更突出，更優(yōu)越。因此，在說明書中的下述表I中同時記載松裝密度以及蓋水面積這兩個性能參數(shù)，也只是為了能夠更加詳細(xì)、方便地介紹本發(fā)明的技術(shù)方案，而并非作為解決本發(fā)明技術(shù)問題的必要技術(shù)特征加以描述。
[0033]與此相類似的，表I進一步給出本發(fā)明具體采用的稀土元素的成份及其具體含量同樣是作為優(yōu)選實施例加以描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)能夠確定并不是僅僅采用表I中給出的稀土元素及其含量方能解決其技術(shù)問題，本領(lǐng)域技術(shù)人員必然可以確定，只要滿足稀土元素的總量在0.02-0.9%的范圍內(nèi)，在表I中給出兩種稀土元素及其含量的基礎(chǔ)上,適量添加其他稀土元素同樣可以解決其技術(shù)問題。因此，表I中的兩種稀土元素同樣不是作為必要條件加以描述的。
[0034]表I各組成成份(重量百分比)及其性能參數(shù)
[0035]
【權(quán)利要求】
1.一種鱗片狀多元鋅鋁合金粉末，其組分按重量百分比計為-Al:15%-69% ；Si:0.2-3% ；Mg:0.1-5% ;至少兩種稀土元素的總量:0.02-0.9%，且其中所述至少兩種稀土元素主要包括La，Ce和Pr ;總量不超過I %的雜質(zhì)；余量為Zn，其中所述鱗片狀多元鋅鋁合金粉末的片厚為0.1?I μ m，平均片徑為5?35 μ m，且其中粒度的具體組成為:片徑小于5μπι占≤20%，片徑5?33 μ m占≥70%，片徑大于33 μ m≤10 %，且所述鱗片狀多元鋅鋁合金粉末的平均片徑與片厚的徑厚比為35?200。
2.如權(quán)利要求1所述鱗片狀多元鋅鋁合金粉末，其中所述鱗片狀多元鋅鋁合金粉末的平均片徑與片厚的徑厚比為50?150。
3.如權(quán)利要求1所述鱗片狀多元鋅鋁合金粉末，其中所述鱗片狀多元鋅鋁合金粉末的松裝密度為1.0?3.0g.cm_3。
4.如權(quán)利要求1所述鱗片狀多元鋅鋁合金粉末，其中所述鱗片狀多元鋅鋁合金粉末的蓋水面積為0.4?2.0m2.g'
5.如權(quán)利要求1所述鱗片狀多元鋅鋁合金粉末，其中La，Ce和Pr的含量占稀土元素總量的百分比> 85%。
6.一種制備權(quán)利要求1所述鱗片狀多元鋅鋁合金粉末的方法，按照權(quán)利要求1所述鱗片狀多元鋅鋁合金粉末各組分的重量百分比備料，將各組分按配比在熔煉爐中制得鋅鋁合金，再通過深井鑄造方式澆注成鋅鋁合金棒，然后，將鋅鋁合金棒放入真空霧化制粉設(shè)備中霧化成200?500目的球狀鋅鋁合金粉，再將所述球狀鋅鋁合金粉加入到球磨機中，同時加入助磨劑和球磨介質(zhì)進行球磨，并且先抽真空后再通入惰性氣體，球磨機夾層中通入冷卻液體以控制球磨過程中溫度為20-60°C，球磨時間為8?20小時，保持球磨機轉(zhuǎn)速為30?100轉(zhuǎn)/分，從而將所述球狀多元鋅鋁合金粉球磨成片狀合金粉，制備出所述鱗片狀多元鋅招合金粉末。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中助磨劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硫化鑰、聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸鈉、甘油醇中的一種或幾種混合。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中助磨劑按照所述球狀多元鋅鋁粉末重量的1%?10%的比例添加。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其中球磨介質(zhì)為陶瓷球或鋼球，其粒徑為1-15毫米。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，其中球磨介質(zhì)與所述球狀多元鋅鋁粉末按重量比為(6 ?20): I。
【文檔編號】B22F9/08GK103433481SQ201310331532
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】馮立新, 張敏燕, 魏小昕, 蔣穹, 陳竺 申請人:江蘇麟龍新材料股份有限公司