一种金属耐温耐摩擦涂料及其制备方法和应用

本发明属于涂料，具体涉及一种金属耐温耐摩擦涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、一些金属部件在工作时经常处于摩擦状态，工况温度较高，需要对金属材料进行表面处理，增加耐磨涂层提高金属材料的耐磨性能。

2、专利申请一种耐磨涂层及其制备方法(cn114656814a)通过将wc粉末和co粉末混合后球磨，然后喷涂至基材表面得到硬质合金涂层，再将涂料涂覆至硬质合金涂层表面，涂料能够渗透硬质合金涂层进而提高其致密度，而且多余的涂料能够在硬质合金涂层表面形成一层防粘耐磨有机涂层，有效降低其摩擦系数，该工艺性能优异，但施工要求较高，且在摩擦高温状态下易发生涂层与基体的剥落想象。

3、一般的涂层在高温状态下易发生涂层与基体膨胀系数不同，导致的粘结性能变差，如专利申请陶瓷胶粘剂(cn1253156)公开的陶瓷涂层尽管耐温性较好，但高温下材料易发生膨胀，粘接线膨胀系数相差较大的材料时，胶层与粘接界面上将产生较大的热应力，进而损坏粘接效果。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种金属耐温耐摩擦涂料及其制备方法和应用，所形成的金属涂层耐高温性和耐摩擦性好，与金属表面的粘结力强，使用寿命长。

2、本发明提供了如下的技术方案：

3、第一方面，提供一种金属耐温耐摩擦涂料，包括以下重量份的原料：

4、环氧树脂15～25份，

5、固化剂10～15份，

6、凹凸棒土基耐高温填料15～20份，

7、鳞片石墨10～15份，

8、偶联剂3～5份，

9、消泡剂0.1～0.5份，

10、稀释剂30～35份。

11、进一步的，所述环氧树脂为双酚a型环氧树脂，包括e14、e44、e40中的一种或多种。

12、进一步的，所述固化剂包括线型酚醛树脂、线型多氨类聚酰胺树脂、环氧官能团树脂、羧酸官能团树脂、氨基官能团树脂中的一种或多种。采用线型多官能度(官能度≥3)树脂为固化剂，有效地提高了涂料的固化效果，有效地提高了产品的粘结性能，同时还实现了对涂料的强度、抗老化性能、耐腐蚀性的改善。

13、进一步的，所述环氧树脂和固化剂的重量比为1.5～2：1。

14、进一步的，所述凹凸棒土基耐高温填料为改性凹凸棒土/纳米二氧化锆复合粉末。

15、进一步的，所述偶联剂包括甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或多种。偶联剂能够提高涂层在金属表面的粘结强度。

16、进一步的，消泡剂为环氧树脂用消泡剂，由聚醚类和脂类配制而成，

17、外观微黄，在环氧树脂中完全透明，不会使环氧树脂变白、变混，不影响透明度，用于消除环氧树脂在生产和使用过程中产生的泡沫。

18、进一步的，所述稀释剂包括四氢呋喃，具有较强的溶解性。

19、第二方面，提供一种第一方面所述金属耐温耐摩擦涂料的制备方法，包括：

20、将配方量的环氧树脂和固化剂混合均匀，再加入稀释剂、偶联剂和消泡剂混合均匀，得到底料；

21、在所述底料中加入鳞片石墨混合均匀，再加入凹凸棒土基耐高温填料混合均匀，得到金属耐温耐摩擦涂料。

22、进一步的，所述凹凸棒土基耐高温填料的制备方法包括：

23、将凹凸棒土粗料放入蒸馏水中，以浓度为1mol/l的盐酸溶液在80～100℃的温度下处理1～3h，加入活性剂并使用氢氧化钠溶液调节ph至7～8，然后以1500～2000r/min的转速搅拌3～4h后静置10h，分离得到凹凸棒土悬液；

24、在凹凸棒土悬液中加入5～8wt％的分散剂和10wt％的六偏磷酸钠，使用行星球磨仪高速球磨3～4h，将球磨后的悬液以1000～1500r/min的转速离心5min，过滤所得固体进行干燥、研磨，得到改性凹凸棒土；

25、在2mol/l的二氯氧化锆溶液中滴加盐酸溶液调节ph至0.5～2，加入聚乙二醇，以1500r/min的转速搅拌3h，然后滴加乙二酸直至得到透明溶胶，陈化30min，在搅拌条件下持续滴加乙二酸，使透明溶胶转变为透明凝胶，最后凝聚为乳白色不透明的氧化锆前驱体；

26、将改性凹凸棒土与蒸馏水配成浆料，滴加氧化锆前驱体，搅拌45min后陈化2～4h，然后在离心机中离心2～5次，每次5min，收集沉淀，并将沉淀在550～600℃的高温炉中煅烧2～3h，得到改性凹凸棒土//纳米二氧化锆复合粉末，即凹凸棒土基耐高温填料。

27、第三方面，提供一种第一方面所述金属耐温耐摩擦涂料在金属表面处理中的应用，将金属耐温耐摩擦涂料涂于金属表面，在室温冷却24h进行固化处理，或者在70～150℃固化处理1～4h后室温冷却。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

29、(1)本发明提供的金属耐温耐摩擦涂料，一方面，通过凹凸棒土基耐高温填料提高涂料的耐高温性能，通过鳞片石墨提高涂料的耐磨性能，使形成的金属涂层在高温摩擦环境下不易脱落，使用寿命长；另一方面，通过高分子环氧树脂与固化剂作用，形成强粘度的耐高温粘合剂，同时，利用凹凸棒土特殊的棒状晶结构，与固化剂作用形成网状结构，并通过添加偶联剂，能够提高涂料与金属表面的粘接效果；

30、(2)本发明提供的金属耐温耐摩擦涂料的制备方法，操作简单，成本低，适用于规模化生产；

31、(3)本发明提供的金属耐温耐摩擦涂料用于金属表面处理时，施工要求低、成本低，涂于金属表面后，能够提高金属表面的耐高温性和耐磨性。

技术特征：

1.一种金属耐温耐摩擦涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料：

2.根据权利要求1所述的金属耐温耐摩擦涂料，其特征在于，所述环氧树脂为双酚a型环氧树脂，包括e14、e44、e40中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的金属耐温耐摩擦涂料，其特征在于，所述固化剂包括线型酚醛树脂、线型多氨类聚酰胺树脂、环氧官能团树脂、羧酸官能团树脂、氨基官能团树脂中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的金属耐温耐摩擦涂料，其特征在于，所述环氧树脂和固化剂的重量比为1.5～2：1。

5.根据权利要求1所述的金属耐温耐摩擦涂料，其特征在于，所述凹凸棒土基耐高温填料为改性凹凸棒土//纳米二氧化锆复合粉末。

6.根据权利要求1所述的金属耐温耐摩擦涂料，其特征在于，所述偶联剂包括甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的金属耐温耐摩擦涂料，其特征在于，所述稀释剂包括四氢呋喃。

8.一种权利要求1～7任一项所述金属耐温耐摩擦涂料的制备方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的金属耐温耐摩擦涂料的制备方法，其特征在于，所述凹凸棒土基耐高温填料的制备方法包括：

10.一种权利要求1～7任一项所述金属耐温耐摩擦涂料在金属表面处理中的应用，其特征在于，将金属耐温耐摩擦涂料涂于金属表面，在室温冷却24h进行固化处理，或者在70～150℃固化处理1～4h后室温冷却。

技术总结
本发明公开了一种金属耐温耐摩擦涂料及其制备方法和应用，涂料包括以下重量份的原料：环氧树脂15～25份，固化剂10～15份，凹凸棒土基耐高温填料15～20份，鳞片石墨10～15份，偶联剂3～5份，消泡剂0.1～0.5份，稀释剂30～35份；制备方法包括：将配方量的环氧树脂和固化剂混合均匀，再加入稀释剂、偶联剂和消泡剂混合均匀，得到底料，在所述底料中加入鳞片石墨混合均匀，再加入凹凸棒土基耐高温填料混合均匀，得到金属耐温耐摩擦涂料。本发明所形成的金属涂层耐高温性和耐摩擦性好，与金属表面的粘结力强，使用寿命长。

技术研发人员：姚义俊,陈学肖,季志祥,李凯
受保护的技术使用者：南京信息工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13