[发明专利]一种无镉无铅超细锌合金粉末及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有色金属合金粉末材料技术领域，具体是涉及一种无镉无铅超细锌合金粉末及其制备方法，主要用于作为涂料的添加剂使用。

背景技术

锌粉是一种重要的工业原料，市场需求量很大，广泛应用于冶金、化工、建筑、交通、医药、电子等领域，锌粉的生产方法有雾化法和蒸发冷凝法。雾化法制备锌粉，如气流喷射雾化，水力喷射雾化，产品回收率低，动力消耗大，还存在颗粒不均匀等问题。目前国内工业化生产锌粉的方法多以蒸发冷凝法为主，以煤、煤气或电作为能源，锌锭通过熔锌炉加热熔化直至蒸发再经冷凝制取锌粉。

随着科学技术的发展，超细材料由于其优异的综合性能越来越多地引起了人们的关注和研究，超细锌粉就是其中之一。超细锌粉是指粒度在100nm以下的锌粉，由于其独特的物理化学性质，在化工生产、润滑添加剂、涂料、高性能电极材料等领域具有广阔的应用前景，超细锌粉已经成为世界各国科学工作者研究的热点之一。超细锌粉的全国需求量目前大于10万吨/年，且逐年递增，价格是普通锌粉价格3～4倍。目前，超细锌粉用的最多的行业还是涂料和防腐，可制作富锌涂料或直接镀于防腐层上。锌粉粒径越细小，表面活性越大，有利于镀层的形成。

国内外锌粉的制备方法主要有蒸馏法、雾化法、高能球磨法、电解法和真空蒸发冷凝法。其中雾化法制备的锌粉粒径在10μm以上，因而不能制备超细锌粉。蒸馏法的生产效率高，但制得的超细锌粉活性较低。高能球磨法制得的超细锌粉为鳞片状，但易污染。中国专利CN1450182A和CN1482263A中提出的工艺推动了碱法电解锌粉工艺的大规模生产，但是此流程生产出的锌粉粒径偏大，且粗细不均匀，制备超细锌粉需用球磨机磨碎，能耗高，工艺复杂。中国专利201210034534.7通过添加含铅化合物较好地细化了锌粉，但也存在微量铅析出的问题。

但是，目前将纯锌粉用作涂料的添加剂存在的技术问题是纯锌粉的耐腐蚀性能已经不能满足涂料的发展要求，所以人们开始逐渐地尝试将锌合金粉替代纯锌粉作为耐腐蚀涂料添加剂使用。目前常用的锌合金粉通常会使用镉和铅等有毒有害合金元素，使用这些元素的锌合金粉末添加到涂料中会造成环境污染和生态破坏，不能够满足目前绿色环保的要求。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种无镉无铅超细锌合金粉末及其制备方法，本发明制备的超细锌合金粉末能够代替传统的纯锌粉末作为涂料耐腐蚀添加剂使用，并且锌合金成分中不含镉和铅等有毒有害元素，不会造成环境污染和生态破坏，绿色环保。

发明内容

本发明的目的是提供一种无镉无铅超细锌合金粉末及其制备方法，能够替代传统的纯锌粉末作为涂料耐腐蚀添加剂使用，并且锌合金成分中不含镉和铅等有毒有害元素，不会造成环境污染和生态破坏，绿色环保。本发明通过合金成分和含量的优选，使得制备得到的超细锌合金粉末中的合金以枝状方式生长，晶粒细化，降低合金的晶界能，增强其合金化性能，并且可以显著地提高锌合金粉末的耐腐蚀和抗氧化性能。

本发明的技术方案如下：

本发明一方面提供了一种无镉无铅超细锌合金粉末，所述的超细锌合金粉末的粒径范围为1～100nm；其特征在于，所述的锌合金的质量组成如下：

镍：0.05wt％～0.15wt％；钕：0.25wt％～0.35wt％；钐：0.15wt％～0.25wt％；钪：0.05wt％～0.15wt％；铟：100～300ppm；铋：100～300ppm；铝：100～150ppm；钙：100～200ppm；余量为锌。

在一个优选的技术方案中，所述的锌合金的质量组成如下：

镍：0.05wt％；钕：0.25wt％；钐：0.25wt％；钪：0.15wt％；铟：100ppm；铋：100ppm；铝：150ppm；钙：200ppm；余量为锌。

在一个优选的技术方案中，所述的锌合金的质量组成如下：

镍：0.15wt％；钕：0.35wt％；钐：0.15wt％；钪：0.05wt％；铟：300ppm；铋：300ppm；铝：100ppm；钙：100ppm；余量为锌。

在一个优选的技术方案中，所述的锌合金的质量组成如下：

镍：0.10wt％；钕：0.30wt％；钐：0.20wt％；钪：0.10wt％；铟：200ppm；铋：200ppm；铝：125ppm；钙：150ppm；余量为锌。