用于机械喷镀的喷砂材料和使用喷砂材料的连续机械喷镀的制作方法

专利名称:用于机械喷镀的喷砂材料和使用喷砂材料的连续机械喷镀的制作方法
本发明涉及用于在金属材料表面上，产生一层具有极好附着性和抗腐蚀性镀层的机械喷镀喷砂材料，以及使用喷砂材料的连续机械喷镀方法。
至今已经推荐了各种方法用于机械喷镀技术，该技术使用喷砂法在金属材料表面上、尤其是在生铁材料表面上产生一层保护镀层。
例如，英国专利No1，041，620提出一种方法，该方法通过将金属砂和涂料金属粒子的混合物喷射到要处理的表面上，以产生抗腐蚀镀层。锌粉就是涂料金属粒子的一个例子，该专利使人认识到，高质量的锌粉最好含有不超过0.2%(按重量)的铅、砷等等，比涂料金属粒子硬的钢粒，尤其是粒子直径为0.4～0.8毫米的钢粒被推荐为金属砂。然而，虽然通过上述英国专利方法形成锌镀膜，却限制了形成锌膜的镀层量，因此，如同以下对照实例A和B所说明的那样，也限制了抗腐蚀性。据认为，这是由于锌粒子硬度低和光滑，因此它们很容易在钢粒材料和处理表面之间被压扁。这种压扁作用吸收喷射能量，并在处理表面和锌粒之间增加碰撞接触面积，使活性表面暴露变得困难，因而降低了附着性。
日本公开专利公报No12405/72提出一种机械喷镀材料它包含用有机粘结剂将涂料金属(锌)粉粘结在其表面上的钢粒材料。这种喷镀材料不同于上述英国专利中使用有机粘结剂的机械喷镀材料。鉴于使用高纯锌，由于锌表面光滑和硬度低，因而在镀层量和抗腐蚀性方面限制了形成的锌膜。
因此，上述英国专利No1，041，620和日本公开专利公报No12405/72的方法在实用上没有获得商业成功。
日本公开专利公报No21773/81和日本专利公报No9312/84，它们的申请人即为本发明代理人，该两项专利提出，钢粒材料包含铁芯，和与芯体整体成形的，包裹在铁芯上的铁-锌合金(金属互化物)外皮。当使用这些喷砂材料时，非常硬脆的铁-锌含金，由于重铁芯的撞击会产生脆性破裂而被破碎，并且破裂粒子以小碰撞接触面积碰撞处理表面，因而在高镀层量条件下，形成了具有极好抗腐蚀性的紧密粘结膜(铁-锌合金膜)。因此，目前这些材料作为有希望的商用机械喷镀材料，正被公众所注意。然而，这些材料的问题是，如何用这些材料实现连续机械喷镀，在无时间过程变化的情况下补充已消耗的铁-锌层。关于这个问题，日本公开专利公报No9312/84建议，当连续处理时，供给最初使用的喷砂材料。在这种情况中，在处理期间已被磨损的粒子必然保留在喷砂材料系统中。
日本公开专利公报No93801/81提出，用于机械喷镀的锌合金粉是将少量各种金属熔入锌中而构成的。这种涂料金属粉不包含铁作合金元素。
日本专利公报No25032/84提出了，通过调节钢粒材料和涂料材料的粒度形成抗腐蚀膜的机械喷镀方法。该公报并没有建议使用铁-锌合金。
本发明提供一种新颖有效的机械喷镀喷砂材料和连续机械喷镀方法，该方法不同于普通机械喷镀技术。
本发明提供一种机械喷镀喷砂材料，该喷砂材料包含粒度不小于0.25毫米的钢粒材料、其中粒度不大于0.4毫米的钢粒材料最好不少于70%，以及粒度基本上不大于0.4毫米的铁-锌合金粉涂料、其中粒度不大于0.25毫米的铁-锌合金粉最好不少于80%，上述合金粉含有2.5～50%最好是5～40%、更可取的是10～30%(按重量)的铁、和总重量不大于50%的至少一种铝、铜、锡、镁和硅、平衡的锌和必然附带的杂质，喷砂材料平均硬度为140～450威氏硬度(Hv)，合金粉与钢粒的混合比至少为10%∶90%(按重量)，最好是25～40%∶75～60%(按重量)，更可取的是30～40%∶70～60%(按重量)。
本发明还提供一种使用上述喷砂材料的连续机械喷镀方法，该方法包括将已喷射过的喷砂材料重复喷射到要处理的表面上，上述喷砂材料含有60～90%(按重量)的粒度基本上不小于0.25毫米的钢粒。其中粒度不大于0.4毫米的钢粒最好不少于70%(按重量)，和10～40%(按重量)的平均硬度为140～450威氏硬度(Hv)的涂料铁-锌合金粉，该合金粉含有2.5～50%(按重量)的铁和总重量不大于5%的至少一种铝、铜、锡、镁和硅，上述合金粉的粒度基本上不大于0.4毫米，其中粒度不大于0.25毫米的合金粉最好为80%(按重量)，此方法中，在喷砂材料重复喷砂过程中设置磁力分离级，利用它从喷砂材料系统中分离和去除由于喷砂而产生的细铁粒子。
附图简要说明图1是表示涂料和钢粒材料混合比与镀层量之间关系的曲线。
图2是表示涂料和钢粒材料混合比与涂复制品红色铁锈产生时间之间关系的曲线。
图3是表示处理时间与按照本发明的连续喷砂处理镀层量之间关系的曲线。
图4是表示按照本发明的连续喷砂处理的实例流程图。
现在将详细说明本发明。
机械喷镀喷砂材料(以下简称“喷砂材料”)是一种具有粒度分布的钢粒(以下简称“钢粒材料”)和铁-锌合金涂料粉(以下简称“合金粉”或“涂料材料”)的混合物。
如同以后在操作实例中专门叙述的那样，特别是同那些使用锌作为涂料材料的普通喷砂材料比较，本发明的喷砂材料对要处理的表面有着较高的附着性，即使在诸如螺栓一类不平整的表面上，也能够形成有较高镀层量的均匀而坚固的镀膜，并有极好的抗腐蚀性。为了达到这种效果，喷砂材料必须满足以下技术条件。
合金粉是一种铁-锌合金，它含有2.5～50%的铁和总重量不大于50%的至少一种铝、铜、锡、镁和硅，平衡的锌和必然附带的杂质，上述合金粉平均硬度为140～450威氏硬度(Hv)。这种合金粉的粒度最好不大于0.4毫米，而且粒度不大于0.25毫米的合金粉占全部合金粉的80%(按重量)。以前不知道配合钢粒材料使用这种合金粉。日本专利公报No9312/84的发明不同于与钢粒材料一起使用的本发明合金粉，本发明中上述喷砂材料含有在其周围包有整体成形铁-锌合金粉的钢粒材料本身。
鉴于这种混合物给出硬度高并易于发生脆性破裂的合金粉，故按照本发明的合金粉包含2.5～50%(按重量)的铁。铁含量小于2.5%的合金粉达不到理想的硬度，同时也实现不了按照上述原理的机械喷镀。而铁含量大于50%的合金粉几乎形成不了有效的抗腐蚀镀膜。没有必要每一粒合金粉都含有相同的铁量;各个粒子可以含有不同的铁量。此处所提到的2.5～50%(按重量)的铁含量，是指各个粒子含铁可以在这个范围内，就整体而言，含金粉的铁含量平均为5～40%(按重量)，最好是10～40%(按重量)，更可取的是15～35%(按重量)。
鉴于即令加入达5%(按重量)的铝、铜、锡、镁和硅，也能够保持合金粉的理想硬度，故加入总重量不大于5%的至少一种铝、铜、锡、镁和硅，这些元素改进抗腐蚀性并增强硬度和脆性。推荐的合金元素是铝。加入单一铝也获得了满意的结果，而它配合少量铜使用时，获得了最好的结果。
合金粉的硬度和粒度有着重大意义。首先，合金粉的硬度必须在140～450威氏硬度(Hv)的范围内。硬度在该范围的合金粉和上述混合物，能够发生脆性破裂而暴露出新表面，它们变成具有显微锐角点的亚微粒子，这样就能以较小的接触面积(较大的排斥系数)碰撞要处理的表面，从而形成坚固的镀膜。最好是合金粉有一粒度分布，即粒度不大于0.4毫米，而粒度不大于0.25毫米的合金粉不少于80%(按重量)。具有上述高硬度的本发明合金粉，由于喷射能量引起脆性破裂而形成坚固的镀膜。粒度越小，由于脆性破裂而暴露出来的新活性表面积越大，附着强度也越大。在连续处理情况中，如果不可避免地含有大于0.4毫米的粒子，它们由于发生脆性破裂而变得较小，因此，并不总是要求开始粒子就不大于0.4毫米。
最好将铁粉加入锌熔融体(按总重量含有不大于5%的至少一种铝、铜、锡、镁和硅)并适当地控制温度与反应时间使熔融体固化，并利用铁-锌合金的脆性用机械方法磨碎固化合金，以制备具有上述硬度和粒度分布的铁-锌合金粉。在这种情况中，如果控制反应条件以使未反应的铁粒子(或富铁芯)分布于固化合金之中，并围绕铁芯成某种浓度梯度形成铁-锌合金层(金属互化物)，由于机械磨碎，存在着形成较大的富铁粒子和铁含量少的较小粒子的可能性。因而，适当地筛选所得合金粉，能够得到理想组成的铁-锌合金粉(除铁芯粉外)。也就是说，收集所希望的成分，从而能够有选择地控制铁含量。
与合金粉一起使用的钢粒材料，只要能够提供喷射能，从理论上说它可以是任何材料。然而，当要处理表面的材料是铁或铁合金时，最好使用钢粒材料，以免在机械喷镀时，在形成的镀膜中可能夹杂外来材料。钢粒材料的粒度最好不小于0.25毫米，70%(按重量)的钢粒材料最好粒度不大于0.4毫米。这种粒度小于普通喷砂材料的粒度。在本发明的喷砂材料中，使用了硬度为140～450威氏硬度(Hv)的新颖合金粉(以前不曾使用过)，而形成镀膜的方法也不同于喷砂材料的成膜方法。这是因为，使用这样细的钢粒可以有效地实现喷砂。
合金粉以不小于10%(按喷砂材料总重量)的比例与钢粒材料混合，最好是钢粒的比例为60～75%(按重量)，而合金粉的比例为25～40%(按重量)。该比例和由此而产生的镀层量之间的关系表示在图1和图2中。在合金比例不小于10%(按重量)的条件下，可以形成具有已知最高镀层重量和超过一般抗腐蚀性极限的抗腐蚀镀膜。在下述操作实例中详细说明图1和图2所示的有关数据的试验条件。
当包含上述合金粉和钢粒的本发明喷砂材料用于机械喷镀时，获得了如图1和图2所示的具有高镀层量和优良抗腐蚀性的极好的镀膜以及在下述操作实例中所示有高附着性的均匀镀膜。原因不是很清楚，但考虑如下。
由于范德瓦尔(Van der Waals)力造成了机械喷镀中金属之间的附着性，它取决于碰撞强度和频率。碰撞能量有效地转变为附着力，以及粘附粒子的表面一直是活性的(没有氧化膜)，等等，对于形成坚固的粘附膜是重要的。按照本发明的合金粉本身是硬脆的，而以某种喷射能量喷射时，该合金粉自身能够形成镀膜(无钢粒材料)。当与钢粒材料一起喷射时，钢粒材料同镀膜碰撞并因此而增强了附着性。由于合金粉和钢粒材料的喷射，总是露出合金粉的新表面并发生脆性破裂，由于范德瓦尔(Vander Waals)力活性表面被粘附。发生脆性破裂意味着要处理的表面和合金粉总是以较小的接触面积碰撞。这也是指喷射能量实际上转变为附着力。
同喷射不硬的锌粉(或粒子)及钢粒材料而发生的现象比较时，将更清楚地理解上述现象。也就是说，表面光滑、硬度低、有延展性的锌粒子附着于要处理的表面，成压扁的在显微下呈鳞状形态。不象本发明的合金粉，它们不是附着于反复脆性破裂的要处理的表面;相反，喷射能量在某种程度上消耗于这种压扁作用，而且，由于接触表面积较大，喷射能量并不直接转变为附着力。因而由此产生的附着力相当弱。也很难不断地出现新表面的暴露，因此粒子表面的氧化膜实际上保留在以薄膜形式附着的粒子之间，这削弱了附着性。当反复喷射时，如果镀膜超过临界厚度，这种以弱附着力附着的镀膜易于剥落。因此，象下述对照实例中说明的那样，在镀层量中存在着一个极限量，即使反复喷砂，也不能形成超过厚度极限的镀层。
本发明的合金粉显然不同于机械喷镀的普通涂复材料，在本发明的合金粉中，含有锐角形状易于发生脆性破裂的硬粒子，将喷射能直接转变成附着力，不象锌粉那样引起喷射能量的中间转换。这种合金粉能够在要处理的表面上(特别是在铁合金表面上)形成抗腐蚀镀膜，该镀膜在镀层量、粘附强度、厚度均匀性等等方面有着极好的性能，通过机械喷镀方法可以实现上述处理。用于涂漆等的预处理特别有效。
现在描述使用本发明喷砂材料的较好的连续机械喷镀方法。
推荐重复使用喷砂材料，也推荐将喷砂材料连续地喷射到要处理的表面上。在这种连续处理中，希望的是，喷砂材料在整个连续处理过程中保持恒定的成膜能力，并且形成的膜本身保持不变。然而，本发明的合金粉进一步被磨碎和消耗，而且在机械喷镀过程中钢粒也被磨损。非常重要的任务是，如何控制喷砂材料质量和数量的时间过程变化，以便能使处理过程继续下去。
我们研究了如何克服这个问题的办法，我们发现，在将本发明的喷砂材料喷射到要处理的表面时以及循环喷射和反复喷射该喷砂材料时，为了去除喷砂期间产生的细铁粒子，在喷砂材料的反复喷射过程中设置磁力分离级是非常有效的。也就是说，在喷砂材料反复喷射过程中，设置一分离级，根据磁力差异分离形成的细铁粉。
图4是操作实例工序流程图(详细情况将在以后描述)，其中使用了滚筒型喷砂机。在这个具体装置中，在将已使用过的并从滚筒中去除的喷砂材料返回到同一喷砂机的料斗中的地方，设置初分离(风选)级和设有磁力分离器的磁力分离级。
这个磁力分离级首先用来分离磨损钢粒并将其从系统中排除。磨损钢粒可能夹杂在形成的镀膜中，并将改变喷射性能。当初分离用过的喷砂材料时，将其分为较大粒子部分和较小粒子部分，本发明合金和磨损钢粒产生较小粒子部分(例如，80～150目)，通过磁力分离作用可以从中分离出磨损钢粒。也就是，较小粒子部分中的合金粉进入非磁性成分，而磨损钢粒被磁铁捕集，因此能够从系统中将它去除。非磁性成分循环使用。
在这种情况中，如果从系统去除的钢粒量和消耗于形成镀膜的合金粉量，改变了喷砂材料系统的正常混合使之超出允许极限，则必须向系统补充合金粉和钢粒。通过图4示出的定量进料器，可以实现上述喷砂材料的补充。
仅是通过设置磁力分离级从系统去除磨损钢粒这一事实，就大大地提高了连续机械喷镀方法的价值，通过上述方法可以形成抗腐蚀性极好的镀膜。因为细钢粒可能夹杂于已形成的镀膜中，由于其本身的氧化作用，会造成抗腐蚀性的降低。在按照本发明的喷砂中，当钢尚未被大大磨损时，实际上不会发生钢粒夹杂镀膜的情况。
不仅在连续处理而且在间歇处理中，磁力分离的应用将能够半永久地重复循环使用本发明的喷砂材料。
将本发明的喷砂材料有效地用于机械喷镀处理，如上所说明的，无论是连续处理还是间歇处理，以形成极好的镀层。也可以将这种喷砂材料用于除锈、表面清洁喷砂。在希望形成极好抗腐蚀膜同时又要求除锈的地方，最适于使用这种材料。
操作实例描述现在通过作实例将专门描述本发明。
实例1(合金制备)使用冲击式破碎机粉碎16目以上大约占50%的铁粒子。去除大颗粒获得16目以下的铁粉。将这种铁粉置于碳化硅园柱形容器内，并在920℃的隧道式烘炉中烧结6小时。使用冲击式破碎机破碎产生的烧结物，分别收集16-32目(1毫米-500微米)、32-48目(500-297微米)、48-60目(297-250微米)、60-80目(250-177微米)、80-150目(177-105微米)和不大于150目(105微米)的破碎烧结物，并将32-48目(500-297微米)这部份用作铁料。
制备含有4%(按重量)铝、0.5%(按重量)铜、平衡锌的熔体，并使其保持在620±50℃。按50%(按重量)的加入量将32-48目(500-297微米)的铁粉加入熔融体里，并在500-600℃温度范围内，使其反应3-10分钟。此后将每种熔融金属置于大气，并将所得金属保持在200-300℃。在此温度时利用脆性破碎金属，并使用锤式破碎机进一步磨碎。用48目的筛网筛选所得的金属粉，并收集不大于48目(297微米)的部分。
按照反应条件，在硬度(显微威氏硬度计)和总含铁量方面试验所得的金属粉。结果总结在表1中。
表1反应条件 硬度 总含铁量温度 时间 (显微威氏硬度计) (%按重量)520±5℃ 3分 170 10.4530±5℃ 5分 220 15.3590±5℃ 5分 350 20.1590±5℃ 10分 420 35.5从表1列出的结果可知，即使使用相同锌熔融体和铁源，通过调节反应条件，也能够获得不同硬度和铁含量的合金粉。形成锌-铁金属互化物的数量随反应条件而变化，当以粒度(在此实例中以48目)划分合金粉时，金属互化物集中在较小的粒子里。在较高温度和较长时间内允许反应进行得越长，就会有更多的锌-铁金属互化物汇集在较小粒子中，从而获得较小和较硬的粒子，(也就是，富铁)。这意味着加入的铝、铜等等的分布也在较小粒子部分和较大粒子部分之间变化。按照本发明利用这种现象，能够有助于获得较硬较细的合金粉。
实例2(喷砂)将实例1中所制备的一种合金粉用于喷砂，该合金粉硬度为350威氏硬度(Hv)，铁含量为20.1%(按重量)。这些合金粉的准确成分是铁20.1%、铝2.1%、铜0.3%、平衡的锌。粒子的平均硬度为350威氏硬度(Hv)。在粒度不大于48目的合金粉中，大约80%(按重量)的合金粉的粒度不大于60目。
按表2指出的比例，将钢粒与上述合金粉混合以制取喷砂材料。钢粒硬度为450威氏硬度(Hv)，粒度不小于60目而不大于32目。
试验顺序号 混合比(%按重量)合金粉 钢粒1 10 902 20 803 30 704 40 60使用滚筒式喷砂机将每种喷砂材料喷射到S45C热轧钢板试件上。喷射率为70公斤/分。喷射速度为51米/秒(园周线速度)，喷射时间为20分钟。每种S45C热轧钢板试件尺寸为1.2毫米×80毫米×150毫米。通过各自喷丸清理去除试件的氧化皮。
使用每种喷砂材料完成喷砂后，将某些试件浸泡在80±2℃的25%(按重量)的苛性钠的溶液内，以完全溶解试件表面上所形成的锌膜。根据镀层量计算溶解的锌量。结果示于图1。按照本发明，获得了大于150毫克/分米的镀层量。
其它的试件，在用于试验铁锈生成的各种喷砂材料喷砂后，浸泡在5%的氯化钠溶液内。结果示于图2。按照本发明处理的试件其抗腐蚀性极好，生成红色铁锈，所需时间达270小时。
对照实例A用含有钢粒和锌粉的喷砂材料反复实例2的处置。使用锌粉(市场上可得到的产品)的粒度平均为6微米，锌粉与钢粒的混合比为8%(按重量)。
测量镀层量并以实例2相同的方法进行铁锈生成试验。结果示于图1和图2。
对照实例B用含有钢粒和锌粉的喷砂材料反复实例2的处置。用雾化工艺制备锌粉，锌粉纯度达99.5%或更高，硬度为70威氏硬度(Hv)或更高。粒度不大于150目，其中10%的粒度不大于350目。以实例2中同样的方法改变锌的混合比。
以实例2中同样的方法进行镀层量测量和铁锈生成试验。结果示于图1和图2。
从图1所示结果来看，同对照实例A和B比较，很显然，本发明的喷砂材料获得了大得多的镀层量。使用合金粉与钢粒混合比不低于25%(按重量)的喷砂材料，获得了特别大的镀层量。然而，如果该比例超过40%，则获得的喷射能量相当低，因而不会有较大的镀层量。在钢粒与锌粉混合的对照实例A和B中，存在着一个镀层量极限。在使用本发明合金粉的喷砂材料时，大大超过了这个极限。考虑原因如下所述。那就是，由于本发明合金粉的硬度和脆度高，碰撞时反复发生微小的局部破裂(脆性破裂)，并在碰撞粒子和要处理的表面之间保持小接触面积，所以总是暴露出新的活性表面，有效地获得了良好结果。
从图2所示结果来看，也很显然，使用本发明喷砂材料形成的镀膜具有极好的抗腐蚀性。这意味着，使用本发明喷砂材料形成的镀膜紧密地整体地附着于粘合对象表面，在镀膜和粘合对象之间的交界面没有空隙，并且它们之间的粘附强度高。在对照实例B中，由于锌粉混合比的增加，使所得镀膜的抗腐蚀性稍有提高。然而，却存在一个极限。相反，在本发明的情况下，使用较小的合金含量就获得远远超过这个极限的抗腐蚀性，增加合金含量，能够获得更好的抗腐蚀性。而从图1所示关系来看，将推荐高达40%的合金含量。
实例3(用于涂漆的预处理)当使用0.8毫米×70毫米×150毫米的冷轧钢板试件时，用与实例2表2中3号相同的喷砂材料喷砂。镀层量为100毫克/分米2。
将所得之喷镀试件涂上表3示出的各种涂漆材料，并在表3中示出的相应烘烤温度下将试件烘烤20分钟。因此在各个试件合金镀膜上形成25-40微米厚的漆层。
表3
涂漆材料类型 商业名称 烘烤温度(℃)丙烯酸类 Belcoat 非1500＊ 130环氧树脂 Hi-Epico 非1500＊ 160聚脂A Porion 非2000＊ 180聚脂B Porion 非2000＊ 150＊日本油脂股份有限公司制造对得到的涂漆试件按照日本工业规格(JIS)规定，进行横割附着力试验和盐水喷雾腐蚀试验(在横割时)。结果示于表4和表5。
按照对照实例，向普遍化学转换化合物(日本磷化处理股份有限公司的“Bondy”)处理的钢板供给表3所示的同样涂料材料。对得到的样品进行横割附着力试验和盐雾试验。结果总结于表4和表5。
表4(横割附着力试验JIS)涂漆材料类型 操作实例 对照实例丙烯酸类 100/100 100/100环氧树脂 99/100 99/100聚脂A 100/100 100/100聚脂B 100/100 100/100表5(盐雾试验JIS)涂漆材料类型 粘合对象的处理 盐雾时间(小时)324 168 360 500丙烯酸类 发明 5 4.8 2.5 1.5普通 3.5 1.5 / /环氧树脂 发明 5 2.0 1.0 1.0普通 2.5 1.0 / /聚脂A 发明 5 5 4.8 3.5普通 3 1.0 / /
聚脂B 发明 5 5 5 5普通 4 1 / /注5-无铁锈产生3-红色锈斑产生1-红色铁锈产生遍及整个表面在表4中可见，按照本发明方法喷镀和涂漆的钢板试件与用普通化学转换方法处理的钢板试件，显示出相同强度的涂漆附着力。也就是，用本发明合金粉机械喷镀得到的粘合对象同用上述“Bondy”处理的粘合对象，显示出相同强度的涂漆附着力。它证明了这一事实，即本发明合金粉镀膜极其牢固地附着于要处理的表面。
表5示出的结果表明，本发明合金粉涂料用于涂漆粘合对象的处理，对改善抗腐蚀性有着显著效果。按照本发明处理的粘合对象使用聚脂型涂漆特别有效。在用上述“Bondy”处理的试件中，大约150小时以后产生的红色铁锈遍及整个表面，而按照本发明涂镀的试件，500小时以后还完全没有铁锈。用丙烯酸类和环氧树脂涂漆处理的试件，同用普通化学转换方法处理的试件比较，也显示出十分良好的结果。
实例4(连续喷砂)以35∶36(按重量)的比例，将实例1中所制备的硬度为350威氏硬度(Hv)、含铁量为20.1%、粒度不大于48目、其中80%的粒度不大于60目的合金粉和粒度分布不大于32目和不小于60目的钢粒混合以制备喷砂材料。
将M20螺栓和80公斤3毫米×50毫米×150毫米的生铁件放置在容量为100公斤的滚筒式喷砂机内。以70公斤/分的速率喷射上述喷砂材料。以51米/秒的喷射速度在总计1500分钟内连续喷砂。在此连续处理期间，为了测量镀层量，每100分钟向喷砂机送入5块1.2毫米×30毫米×50毫米的生铁试件，送入后20分钟取出这些试件进行分析。这样重复15次。分析结果示于图3。
这种按以下循环方式进行的连续处理，旨在去除已经磨损并变为细粉的钢粒和补充已消耗的合金粉。
如图4所示，处理从喷砂机滚筒内清除的已使用过的喷砂材料。也就是说，经筒体、螺旋输送机和提升斗将喷砂材料送入初级分离器(风选设备)。将初级分离器分离的大于80目的粒子再循环入装料斗，而将80-150目的粒子送入磁力分离器，在那里它们被分成非磁性成分和被磁铁捕集的磁性成分。非磁性成分是合金粉而磁性成分是已磨损的钢粒。将非磁性成分送入装料斗，而从系统内排除磁性成分。将初级分离器(风选器)分离出的小于150目的粒子在旋风分离器内进一步分离，将在底部收集的粒子返入装料斗，而从顶部释出的部分粒子被袋式过滤器捕集并从系统内去除。
从初步实验可知，经过喷砂机每一个周期，合金粉的消耗量约为1/3000(按重量)，钢粒的消耗量约为1/5000(按重量)。借助于定量进料器，依次将同上述消耗量相当的合金粉和钢粒量以及从系统排出的细粉量，定量地加入从螺旋输送机到提升斗的料流里。当最初输入合金粉和钢粒时，它们是相同的材料。
示于图3的结果表明，在整个1500分钟的运转中，镀层的形成维持不变而无时间过程变化。在图3中，也如对照实例那样指出了运转结果，即连续喷砂300分钟而没有重复循环和补充喷砂材料。在这种情况下，镀层量随着时间而急剧降低。
此外，在按照本发明的运转中，经200分钟和1400分钟后分别取出样品，测定它们的抗腐蚀性并加以比较。表明在两组样品之间不存在显著差别。这意味着，按照本发明的连续处理，能够有效地防止在镀层中夹杂由于磨损或破碎而产生的细铁粒子，夹杂的细铁粒子会削弱所得镀膜的抗腐蚀性。
实例5制备含有1.0%(按重量)的镁、0.3%(按重量)的硅和平衡的锌的熔体，并将其保持在620±5℃。将500微米-297微米部分的生铁粉加入已制备好的熔体中，并在590±5℃时进行5分钟的反应。此后，将熔融金属置于大气中，并将所得合金保持在300-200℃。利用脆性破碎合金，并用锤式破碎机进一步粉碎。用297微米的筛网筛选所得的合金粉，收集不大于297微米的部分。所获合金粉的平均硬度为350威氏硬度(Hv)。大约80%(按重量)的合金粉不大于250微米。以30∶70(按重量)的混合比将上述所获合金粉与粒度分布为500微米-250微米的钢粒混合，以制取喷砂材料。
用滚筒式喷砂机将喷砂材料喷射到S45C冷轧钢板试件上。喷射率为70公斤/分，喷射速度为51米/秒，喷射时间为20分钟。
用实例2中的同样方法试验所获已经机械喷镀过的试件。结果如下。
镀层量165公斤/分米2产生红色铁锈所需时间220小时在加入镁和硅的情况中，钢粒材料的硬度稍低，而镀层量较大，同加入铝和铜的情况比较，形成镀膜的抗腐蚀性稍差。加入单一铝大约也获得了同加入铝和铜一样良好的结果，尽管合金不容易磨碎。加入单一的铜、锡、镁或硅所得到的结果大约比使用锌时要好。
权利要求
1.含有10～40%(按重量)钢粒材料和60～90%(按重量)铁-锌合金粉的机械喷镀喷砂材料，其特征在于，所述合金粉含有2.5～50%(按重量)的铁、不大于5%(按总重量)的至少一种铝、铜、锡、镁和硅、平衡的锌、合金粉的粒子直径基本上不大于0.4毫米，平均硬度为140～450威氏硬度(Hv)。
2.按照权利要求
1的喷砂材料，其特征在于，钢粒材料的粒子直径基本上不小于0.25毫米，其中粒子直径不大于0.4毫米的钢粒粉占70%(按重量)。
3.按照权利要求
1或2的喷砂材料，其特征在于，合金粉的粒子直径基本上不大于0.4毫米，其中粒子直径不大于0.25毫米的合金粉不少于80%(按重量)。
4.按照权利要求
1的喷砂材料，其特征在于，上述合金粉与钢粒材料的混合比例为25～40%(按重量)。
5.按照权利要求
4的喷砂材料，其特征在于，上述合金粉与钢粒材料的混合比例为30～40%(按重量)。
6.按照权利要求
1的喷砂材料，其特征在于，合金粉的铁含量平均为5～40%。
7.按照权利要求
6的喷砂材料，其特征在于，合金粉的铁含量平均为10～30%。
8.按照权利要求
1的喷砂材料，其特征在于，合金粉含有不大于5%(按总重量)的铝和铜。
9.按照权利要求
1的喷砂材料，其特征在于，合金粉含有不大于5%(按总重量)的镁和铜。
10.按照权利要求
1的喷砂材料，其特征在于，合金粉含有不大于5%的铝。
11.一种连续机械喷镀方法，包括将含有60～90%(按重量)的钢粒材料和10～40%(按重量)的涂料合金粉的喷砂材料喷射到要处理的表面上，并重复喷射已喷射过的喷砂材料，上述涂料合金粉含有2.5～50%(按重量)的铁与不大于5%(按总重量)的至少一种铝、铜、锡、镁和硅、平衡的锌、不可避免的杂质，合金粉的平均硬度为140～450威氏硬度(Hv);该方法的特征在于，在重复喷射过程中设置磁力分离级，利用它从系统中去除喷砂期间产生的细铁粉。
12.按照权利要求
11的连续机械喷镀方法，其特征在于，钢粒材料含有粒子直径不小于0.25毫米的钢粒粉，而其中粒子直径不大于0.4毫米的钢粒粉不少于70%(按重量)。
13.按照权利要求
11或12的连续机械喷镀方法，其特征在于，上述合金粉含有粒子直径不大于0.4毫米的粉料，并且粒子直径不大于0.25毫米的合金粉不少于80%(按重量)。
专利摘要
提出了一种新颖的机械喷镀喷砂材料和一种新颖的连续机械喷镀方法。这种新颖的机械喷镀喷砂材料包括不小于10％(按重量)的合金粉，该合金粉含有2.5～50％(按重量)的铁和不大于5％(按总重量)的至少一种铝、铜、锡、镁和硅、平衡的锌。上述喷砂材料还含有高达90％(按重量)的钢粒。该钢粒的粒子直径基本上不大于0.4毫米，平均硬度为140～450威氏硬度(Hv)。这种新颖的连续机械喷镀方法包括连续喷砂，重复循环使用喷砂材料和用磁力分离在循环过程中被磨损的钢粒的细粒子。
文档编号B05D7/24GK85105906SQ85105906
公开日1987年9月30日 申请日期1985年7月30日
发明者大森茂, 渡边正次, 大星文夫 申请人:同和铁粉工业株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan