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(zhuān)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(wú)機(jī)富鋅漆，重防腐蝕涂料等領(lǐng)域。
【專(zhuān)利說(shuō)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(lèi)似電鍍鋅的金屬涂層處理技術(shù)，美國(guó)的科學(xué)家邁克.馬丁研制了以金屬鋅片為主同時(shí)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(guò)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(jìn)入了新的臺(tái)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(qiáng)的抗腐蝕性等；特別適用于高強(qiáng)度受力件，如用于地鐵工程的高強(qiáng)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(wú)環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的汽車(chē)、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(lèi)繁多，但普遍仍然存在缺陷需進(jìn)一步完善，例如需要實(shí)現(xiàn)去鉻以及需要進(jìn)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(wú)法完全滿足工藝要求。
[0003]另外，目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的鱗片狀金屬粉末的制造方法主要有機(jī)械法、物理法和化學(xué)法等。其中機(jī)械法主要有球磨法和超聲粉碎法，其中球磨法在實(shí)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(guò)程中加入例如溶劑油等媒介進(jìn)行研磨的工序，再通過(guò)分選，過(guò)濾，干燥，篩分，二次干燥，包裝等工序得以實(shí)現(xiàn)。上述濕磨法干燥工藝復(fù)雜，周期長(zhǎng)，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(huì)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(zhǎng)時(shí)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(wú)鉻鋅鋁涂層技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。
[0004]因此，提供一種改進(jìn)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(duì)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(shí)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(jì)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(guò)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(guò)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(jī)中，同時(shí)加入助磨劑和球磨介質(zhì)進(jìn)行球磨，并且先抽真空后再通入惰性氣體,球磨機(jī)夾層中通入冷卻液體以控制球磨過(guò)程中溫度為20-60°C，球磨時(shí)間為8?20小時(shí)，保持球磨機(jī)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(shí)意義。因?yàn)閺胶癖鹊奶岣?，一方面可以降低涂料涂覆時(shí)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(shí)，降低涂覆時(shí)由于片狀合金粉過(guò)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(duì)于現(xiàn)有技術(shù)取得重大突破。
[0018]進(jìn)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(dòng)才最終獲得的。因?yàn)槟軌蛴绊懛勰┧裳b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(huì)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(guò)生產(chǎn)工藝上的改進(jìn)進(jìn)一步實(shí)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(jìn)一步更加滿足了達(dá)克羅涂料的使用要求。[0019]進(jìn)一步的，本發(fā)明通過(guò)生產(chǎn)工藝上的改進(jìn)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(shuō)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(guò)國(guó)產(chǎn)單純鋅粉的蓋水面積，甚至可達(dá)到國(guó)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(guò)加入助磨劑和球磨介質(zhì)進(jìn)行研磨，經(jīng)干燥后的金屬粉不會(huì)殘留任何媒介，保證了金屬粉的使用范圍和質(zhì)量。
[0021]進(jìn)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(huì)產(chǎn)生冷焊現(xiàn)象。
[0022]進(jìn)一步的，在密閉的球磨機(jī)內(nèi)通入惰性氣體，可以避免氧氣進(jìn)入，防止金屬粉氧化。
[0023]進(jìn)一步的，，在球磨過(guò)程中通過(guò)調(diào)節(jié)球磨機(jī)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(shí)調(diào)節(jié)球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速在30-100轉(zhuǎn)/分鐘進(jìn)行球磨，可以將球狀金屬粉球磨成片狀金屬粉。
[0024]另外，通過(guò)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(jìn)一步的，本發(fā)明中球磨機(jī)通過(guò)增設(shè)的夾層結(jié)構(gòu)，使冷卻液體例如水是由球磨機(jī)夾層通入，而不是直接與粉體接觸。和傳統(tǒng)的濕磨以及長(zhǎng)時(shí)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(zhǎng)時(shí)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(shí)粉末表面所包覆的媒介如溶劑油對(duì)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(duì)于國(guó)內(nèi)外所生產(chǎn)的單一的沒(méi)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(wú)機(jī)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(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1臥式球磨機(jī)夾層結(jié)構(gòu)圖【具體實(shí)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(shí)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(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，完全可以在表I所列的具體數(shù)值的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理概括和推導(dǎo)。
[0031]需要特別說(shuō)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(guò)生產(chǎn)工藝上的進(jìn)一步的改進(jìn)，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(shuō)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(wú)法用鱗片狀鋁鋅硅合金粉末的結(jié)構(gòu)和/或組成等進(jìn)一步限定加以描述，但是通過(guò)表I中性能參數(shù)的進(jìn)一步描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以清楚的獲知其對(duì)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(duì)于現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)一步取得的更優(yōu)的技術(shù)方案。對(duì)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(guò)生產(chǎn)工藝的進(jìn)一步改進(jìn)均是使這一技術(shù)效果更突出，更優(yōu)越。因此，在說(shuō)明書(shū)中的下述表I中同時(shí)記載松裝密度以及蓋水面積這兩個(gè)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(wèn)題的必要技術(shù)特征加以描述。
[0033]與此相類(lèi)似的，表I進(jìn)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(shí)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(wèn)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(wèn)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(jì)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(guò)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(guò)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(jī)中，同時(shí)加入助磨劑和球磨介質(zhì)進(jìn)行球磨，并且先抽真空后再通入惰性氣體，球磨機(jī)夾層中通入冷卻液體以控制球磨過(guò)程中溫度為20-60°C，球磨時(shí)間為8?20小時(shí)，保持球磨機(jī)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(hào)】B22F9/08GK103433481SQ201310331532
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)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(qǐng)人:江蘇麟龍新材料股份有限公司