抗静电耐腐蚀性彩钢板材及其加工工艺
阅读说明：本技术 抗静电耐腐蚀性彩钢板材及其加工工艺 (Antistatic corrosion-resistant color steel plate and processing technology thereof ) 是由 刘富春 于 2021-08-10 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种抗静电耐腐蚀性彩钢板材及其加工工艺。该彩钢板材是由彩钢基板和在基板表面形成的抗静电层复合而成,所述彩钢基板的组分为铁、硅、铬、锰、钼、钒、钛、氧化铝粉末和不可避免的杂质；抗静电层由以下组分制备而成：饱和聚酯、纳米浓缩浆、苯酚封端聚氨酯、分散剂、消泡剂、导电钛白粉、锌铬黄及膨润土。本案提供的彩钢板材具有良好的抗静电性能和耐腐蚀性能,加工过程中将传统的厚涂工艺改为多次薄涂工艺,采用边涂边烘干的覆料方法,加涂多层涂料,大大改善了涂料不均匀的缺点。(The invention provides an antistatic corrosion-resistant color steel plate and a processing technology thereof. The color steel plate is formed by compounding a color steel substrate and an antistatic layer formed on the surface of the substrate, wherein the color steel substrate comprises the components of iron, silicon, chromium, manganese, molybdenum, vanadium, titanium, aluminum oxide powder and inevitable impurities; the antistatic layer is prepared from the following components: saturated polyester, nano concentrated slurry, phenol end-capped polyurethane, a dispersing agent, a defoaming agent, conductive titanium dioxide, zinc chrome yellow and bentonite. The color steel plate provided by the scheme has good antistatic performance and corrosion resistance, the traditional thick coating process is changed into a multiple thin coating process in the processing process, a material coating method of coating and drying is adopted, and multiple layers of coatings are coated, so that the defect of uneven coatings is greatly overcome.)
技术领域
本发明涉及对彩钢板材进行改性加工的制作工艺，尤其是一种抗静电耐腐蚀性彩钢板材及其加工工艺，属于金属材料制造
技术领域
。背景技术
彩钢一般是指彩涂钢板。彩涂钢板是一种带有有机涂层的钢板，具有色彩鲜艳、外观美观、加工成型方便以及具有钢板原有强度等优点。彩涂钢板的市场用途主要分为建筑、家电和交通运输三部分，由于彩涂钢板的使用环境条件复杂，因此，对彩钢板材的成分和加工工艺提出了各种各样的适应性要求。
专利201510569012.0公开了一种抗拉强度达到800MPa以上、-70℃横向冲击功不小于100J的高强韧性耐腐蚀钢板，其耐腐蚀性能是普碳钢的2.35倍以上，具有良好的高强韧性和耐腐蚀性能，焊接性能优良，广泛应用于海洋结构、设备等；专利201510123516.X公开了一种通过加入钛元素提高耐腐蚀性和强度的耐腐蚀钢板，不仅强度高，抗腐蚀性能强，并且其表面的耐摩擦能力大大提高，降低其磨损，增加其使用寿命，降低成本，适用于穿梭式货架使用。
上述专利提及的耐腐蚀钢板，是通过化学成分设计或厚涂抗腐蚀涂层的方法实现钢板结构的耐腐蚀性能，对于彩钢板材来说适用性不强，但有一定的借鉴作用。因此，本案提出一种新的彩钢板材料及其加工工艺，以便进一步提高彩钢板材的使用性能。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的不足，提供一种抗静电耐腐蚀性彩钢板材及其加工工艺，用以改善传统彩钢板材的环境适应度。
本发明的目的通过以下技术措施来实现：一种抗静电耐腐蚀性彩钢板材，包括彩钢基板和在该彩钢基板表面形成的抗静电层，其特点是：所述彩钢基板的组分及各组分按以下重量份为：铁为90～120份、硅为1.5～2.5份、铬为0.12～0.34份、锰为0.5～0.8份、钼为0.015～0.02份、钒为0.015～0.02份、钛为3～8份及余量为氧化铝粉末和不可避免的杂质；所述抗静电层由以下重量份各组分制备而成：饱和聚酯80～120份、纳米浓缩浆120～200份、苯酚封端聚氨酯10～30份、分散剂8～15份、消泡剂8～15份、导电钛白粉2～5份、锌铬黄2～5份及膨润土4～8份。
上述的抗静电耐腐蚀性彩钢板材，其优选方案是：所述彩钢基板的组分及各组分按以下重量份为：铁为100～110份、硅为1.75～2.25份、铬为0.25～0.32份、锰为0.6～0.8份、钼为0.016～0.18份、钒为0.016～0.18份、钛为5～7份及余量为氧化铝粉末和不可避免的杂质；所述抗静电层由以下重量份各组分制备而成：饱和聚酯90～110份、纳米浓缩浆150～180份、苯酚封端聚氨酯15～25份、分散剂10～12份、消泡剂10～12份、导电钛白粉3～4份、锌铬黄3～4份及膨润土5～7份。
上述的抗静电耐腐蚀性彩钢板材，其最优方案是：所述彩钢基板的组分及各组分按以下重量份为：铁为105份、硅2份、铬为0.25份、锰为0.65份、钼为0.018份、钒为0.018份、钛为6份及余量为氧化铝粉末和不可避免的杂质；所述抗静电层由以下重量份各组分制备而成：饱和聚酯100份、纳米浓缩浆160份、苯酚封端聚氨酯20份、分散剂22.5份、消泡剂13.5份、导电钛白粉3.5份、锌铬黄3.5份及膨润土6份。
此外，优选地，上述的抗静电耐腐蚀性彩钢板材，其中：所述氧化铝粉末的颗粒粒径为5～15nm；彩钢板材成品的厚度为25～55mm。
为达成本发明的另一目的，本案还提供一种抗静电耐腐蚀性彩钢板材的加工工艺，具体如下：
(1)制作彩钢基板作为基础加工用料，先将90～120份的铁加入到电子束熔炼炉内，炉内温度为1200～1600℃，加热至熔融态后，将熔融态混合物中过多的碳及硫、磷等杂质去掉，并加入硅为1.5～2.5份、0.12～0.34份铬、0.5～0.8份锰、0.015～0.02份钼、0.015～0.02份钒以及3～8份钛进行隔氧加热，保持炉内温度为750～950℃，加热时间为2～3h，将制得的混合物经中间罐连续注入用水冷却的结晶器里，凝成坯壳后，从结晶器以稳定的速度拉出，再经喷水冷却，待全部凝固后，切成指定长度的连铸板状坯，铸出来的钢锭和连铸坯以热轧方式在不同的轧钢机轧制成彩钢基板；彩钢基板经过表面打磨粗糙化处理后，再利用氧化铝粉末进行彩钢基板的表面填平，在700～1100℃高温下进行加热15～20min，完成彩钢基板的耐腐蚀浸涂处理。
(2)对制备好的彩钢基板表面进行钝化预处理后，备用；通过80～120份饱和聚酯、10～30份苯酚封端聚氨酯与120～200份纳米浓缩浆充分混合，同时加入适量的8～15份分散剂和8～15份消泡剂，用分散机以450～600r/min的转速分散20～30min后，再向中添加导电钛白粉2～5份、锌铬黄2～5份及膨润土4～8份后，再次搅拌分散10～25min后得到纳米改性抗静电混合涂料浆；在彩钢基板表面施加纳米改性抗静电混合涂料浆后，进行边涂层边加热干燥的多次薄涂的覆料工艺，在喷涂过程中的加热干燥时温度为110～125℃，在彩钢基板表面形成多层次的抗静电层；再对覆料后的彩钢基板进行电晕处理、除尘处理，在进行彩色喷涂处理时采用喷涂机组对喷涂颜色进行控制，用于根据需要进行彩钢基板喷涂颜色的调节转化，最后通过卷取剪切得到抗静电耐腐蚀性彩钢板材成品，通过卷取剪切得到抗静电耐腐蚀性彩钢板材成品，彩钢板材成品的厚度为25～55mm。
如此，采用本发明技术方案，为满足彩钢板材的抗静电与耐腐蚀高性能要求，在彩钢基板的制作中不仅加入了钛元素提高耐腐蚀性，还采用了氧化铝对彩钢基板表面进行加热浸覆，通过纳米浓缩液改性的复合抗静电涂料对彩钢板材进行抗静电层涂覆，使得改性的复合抗静电涂料能够全面覆盖彩钢板材，实现全方位防腐蚀。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过上述工艺，使得该种彩钢板材具有良好的抗静电性能与耐腐蚀性能；而且，在彩钢板材的制作过程中将传统的厚涂工艺改为多次薄涂工艺，加涂多层涂料，采用边涂边烘干的覆料工艺，大大改善了涂料不均匀的缺点。
具体实施方式
为能清楚说明本发明的技术特点和效果，下面结合具体实施例，对本发明的技术方案作详细阐述。
实施例1
首先制作彩钢基板作为基础加工用料：将90份的铁加入到电子束熔炼炉内，炉内温度为1200℃，加热至熔融态后，将熔融态混合物中过多的碳及硫、磷等杂质去掉，并加入硅为1.5份、0.12份铬、0.5份锰、0.015份钼、0.015份钒以及3份钛进行隔氧加热，保持炉内温度为750℃，加热时间为2h。
将制得的混合物经中间罐连续注入用水冷却的结晶器里，凝成坯壳后，从结晶器以稳定的速度拉出，再经喷水冷却，待全部凝固后，切成指定长度的连铸板状坯，铸出来的钢锭和连铸坯以热轧方式在不同的轧钢机轧制成彩钢基板。本实施例所制得的彩钢厚度为25mm。
彩钢基板经过表面打磨粗糙化处理后，再利用粒径为5nm的氧化铝粉末进行彩钢基板的表面填平，在700℃高温下进行加热15min，完成彩钢基板的耐腐蚀浸涂处理。
对制备好的彩钢基板表面进行钝化预处理后，通过80份饱和聚酯、10份苯酚封端聚氨酯与120份纳米浓缩浆充分混合，同时加入适量的8份分散剂和8份消泡剂，用分散机以450r/min的转速分散20min后，再向中添加导电钛白粉2份、锌铬黄2份及膨润土4份后，再次搅拌分散10min后得到纳米改性抗静电混合涂料浆。
在彩钢基板表面施加纳米改性抗静电混合涂料浆后，进行边涂层边加热干燥的进行4次薄涂的覆料工艺，在喷涂过程中的加热干燥时温度为110℃，在彩钢基板表面形成抗静电层；再对覆料后的彩钢基板进行电晕处理、除尘处理。
在进行彩色喷涂处理时，采用喷涂机组对喷涂颜色进行控制，用于根据需要进行彩钢基板喷涂颜色的调节转化，最后通过卷取剪切得到抗静电耐腐蚀性彩钢板材成品。
实施例2
首先制作彩钢基板作为基础加工用料：将105份的铁加入到电子束熔炼炉内，炉内温度为1400℃，加热至熔融态后，将熔融态混合物中过多的碳及硫、磷等杂质去掉，并加入2份硅、0.25份铬、0.65份锰、0.018份钼、0.018份钒以及6份钛进行隔氧加热，保持炉内温度为850℃，加热时间为2.5h。
将制得的混合物经中间罐连续注入用水冷却的结晶器里，凝成坯壳后，从结晶器以稳定的速度拉出，再经喷水冷却，待全部凝固后，切成指定长度的连铸板状坯，铸出来的钢锭和连铸坯以热轧方式在不同的轧钢机轧制成彩钢基板。本实施例制得的彩钢基板厚度为40mm。
彩钢基板经过表面打磨粗糙化处理后，再利用粒径为10nm的氧化铝粉末进行彩钢基板的表面填平，在900℃高温下进行加热18min，完成彩钢基板的耐腐蚀浸涂处理。
对制备好的彩钢基板表面进行钝化预处理后，通过100份饱和聚酯、20份苯酚封端聚氨酯与160份纳米浓缩浆充分混合，同时加入适量的22.5份分散剂和13.5份消泡剂，用分散机以500r/min的转速分散25min后，再向中添加导电钛白粉3.5份、锌铬黄3.5份及膨润土6份后，再次搅拌分散18min后得到纳米改性抗静电混合涂料浆。
在彩钢基板表面施加纳米改性抗静电混合涂料浆后，进行边涂层边加热干燥的5次薄涂的覆料工艺，在喷涂过程中的加热干燥时温度为120℃，在彩钢基板表面形成抗静电层；再对覆料后的彩钢基板进行电晕处理、除尘处理。
在进行彩色喷涂处理时，采用喷涂机组对喷涂颜色进行控制，用于根据需要进行彩钢基板喷涂颜色的调节转化，最后通过卷取剪切得到抗静电耐腐蚀性彩钢板材成品。
实施例3
首先制作彩钢基板作为基础加工用料：将120份的铁加入到电子束熔炼炉内，炉内温度为1600℃，加热至熔融态后，将熔融态混合物中过多的碳及硫、磷等杂质去掉，并加入硅为2.5份、0.34份铬、0.8份锰、0.02份钼、0.02份钒以及8份钛进行隔氧加热，保持炉内温度为950℃，加热时间为3h。
将制得的混合物经中间罐连续注入用水冷却的结晶器里，凝成坯壳后，从结晶器以稳定的速度拉出，再经喷水冷却，待全部凝固后，切成指定长度的连铸板状坯，铸出来的钢锭和连铸坯以热轧方式在不同的轧钢机轧制成彩钢基板。本实施例制得的彩钢基板厚度为55mm。
彩钢基板经过表面打磨粗糙化处理后，再利用粒径为15nm的氧化铝粉末进行彩钢基板的表面填平，在1100℃高温下进行加热20min，完成彩钢基板的耐腐蚀浸涂处理。
对制备好的彩钢基板表面进行钝化预处理后，通过120份饱和聚酯、30份苯酚封端聚氨酯与200份纳米浓缩浆充分混合，同时加入适量的15份分散剂和15份消泡剂，用分散机以600r/min的转速分散30min后，再向中添加导电钛白粉5份、锌铬黄5份及膨润土8份后，再次搅拌分散25min后得到纳米改性抗静电混合涂料浆。
在彩钢基板表面施加纳米改性抗静电混合涂料浆后，进行边涂层边加热干燥的7次薄涂的覆料工艺，在喷涂过程中的加热干燥时温度为125℃，在彩钢基板表面形成抗静电层；再对覆料后的彩钢基板进行电晕处理、除尘处理。
在进行彩色喷涂处理时，采用喷涂机组对喷涂颜色进行控制，用于根据需要进行彩钢基板喷涂颜色的调节转化，最后通过卷取剪切得到抗静电耐腐蚀性彩钢板材成品。
对照例1～3
在市面上采购常见的彩钢板材，分别取用25mm、40mm及55mm厚度的三组彩钢作为试样，进行以下对比试验。
(1)腐蚀试验采用室内模拟加速试验
中性盐雾试验参照GB/T10125～1997《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》开展，试样尺寸120×80×10mm，平行样每种材料3片。试验条件：0.5％氯化钠，35±1℃；喷雾方式：喷20min，停喷60min，持续10h；保温35±1℃原气氛16h，共24h为一周期。本工作分别在第78周期、第112周期、第164周期各取一组(3片)试样测量腐蚀速率，试验结果见表1。
表1：耐腐蚀试验结果对比
测试对象
耐腐蚀性能
78周期
112周期
第164周期
实施例1
腐蚀率/mm.a<sup>-1</sup>
1.33
1.28
1.16
实施例2
腐蚀率/mm.a<sup>-1</sup>
1.52
1.49
1.38
实施例3
腐蚀率/mm.a<sup>-1</sup>
1.78
1.72
1.69
对照例1
腐蚀率/mm.a<sup>-1</sup>
0.55
0.48
0.28
对照例2
腐蚀率/mm.a<sup>-1</sup>
0.64
0.51
0.39
对照例3
腐蚀率/mm.a<sup>-1</sup>
0.78
0.63
0.31
对比试验结果表明：本案各实施例的彩钢板材，耐腐蚀性能均在普通彩钢的耐腐蚀性能之上，具有良好的耐腐蚀性。
(2)静电吸灰性试验
在培养皿内底部铺满烟灰，待试织物裁成边长大于培养皿直径的正方形。将试样在塑料或橡胶棍上用力摩擦50次后，立即将试样摩擦面下盖在培养皿上(保持试样在培养皿口平直状态)，1min后取下织物，根据试样上吸附烟灰的多少进行评级，5级为最好，1级为最差。评级依据为：1级，试样摩擦部位吸满烟灰；2级，试样摩擦部位有较多烟灰黏附；3级，试样表面有一些烟灰黏附；4级，试样表面有轻微烟灰黏附；5级，试样表面无烟灰黏附。试验结果见表2。
表2：抗静电试验结果对比
测试对象
实施例1
实施例2
实施例3
对照例1
对照例2
对照例3
评级
5级
5级
5级
1级
1级
1级
通过实施例与对比例的试验结果可知：本案的彩钢板材具有良好的抗静电性能，能够有效避免外界污染。
以上对本发明的技术方案、加工工艺和实施效果进行了详细描述，需要说明的是，所描述的只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
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