[發明專利]一種石墨烯改性的無鉻達克羅涂料

有效

• 申請號: 201310557810.2
• 申請日: 2013-11-12
• 公開（公告）號: CN103740152A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 唐長林;王樑;范正清;付正偉;蔡鳳新
• 申請（專利權）人: 寧波墨西科技有限公司
• 主分類號: C09D5/10
• 分類號: C09D5/10;C09D7/12
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本發明屬于金屬防腐技術領域，涉及一種無鉻達克羅涂料，尤其涉及一種提高涂層耐摩擦性、提高抗腐蝕性的石墨烯改性的無鉻達克羅涂料。

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背景技術

金屬的腐蝕現象十分普遍，給國民經濟帶來的損失十分巨大。達克羅技術是近年發展起來的一種金屬表面防腐新技術，20世紀60年代末由美國DIAMOND?SHAMROCK公司發明。達克羅涂層的最大優點就是具有極佳的防腐蝕能力，其耐蝕性能與傳統的鍍鋅表面處理工藝相比可提高7-10倍；涂層具有無氫脆性，特別適用于高強度受力件；涂層的高熱性、耐熱溫度達450℃，尤其適用于汽車、摩托車發動機部件的高強度構件。但是達克羅涂層也具有一系列的缺點如表面硬度不高，達克羅涂層的制品不適合與銅、鎂、鎳和不銹鋼的零部件接觸與連接，會產生接觸性腐蝕，影響制品表面質量及防腐性能。導電性能不是太好等。但從嚴格意義上來說，達克羅涂料也不是完全的無污染涂料，這是因為在達克羅處理液中含有2%的Cr⁶⁺。Cr⁶⁺毒性強且對人體具有致癌作用，對農作物和微生物也有很大的毒害作用；同時在使用過程中對人體及環境會造成危害，因此歐美各國紛紛出臺法規，嚴格限制達克羅涂層中鉻的含量，在此背景下，無鉻達克羅技術應運而生。無鉻達克羅涂料雖然去除了鉻對環境的污染，但是無鉻達克羅涂料本身的力學性能較傳統達克羅涂料更低，同時其耐摩擦性較低、耐蝕性仍需提高。

2004年英國曼徹斯頓大學的Geim和Novoselov通過膠帶剝離高定向石墨獲得了獨立存在的二維石墨烯（Gra-phene，GN）晶體以來，石墨烯已經成為材料科學領域極受關注的研究熱點之一。石墨烯，實際上就是單原子層的石墨，它擁有獨特的二維結構和優異的力學、熱力學、光學和電學性能。

石墨烯是目前世界上最薄卻也是最堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，至吸收2.3%的光，導熱系數高達5300W/m·k，高于碳納米管和金剛石。石墨烯是一種由碳原子構成的單層片狀結構的新材料，具有強度高﹑比表面積大﹑高化學反應活性﹑高填充性的特點。

中國專利公布號CN102277022A，公布日2011年12月13日，名稱為一種水性無鉻達克羅涂液，該涂料A組分由鋅粉、鋁粉、潤濕分散劑、鈍化劑、緩蝕劑和水組成；B組分由成膜劑、成型助劑和水組成，C組分為成膜助劑；D組分為增稠劑和水；各組分中的原料占涂液的質量百分比為：鋅粉18-24%、鋁粉2-5%、潤濕分散劑28-34%、鈍化劑1-3%、緩蝕劑103%、水18-27%、成膜劑5-12%、成型助劑0.1-0.5%、成膜助劑5-12%、余量為增稠劑。其不足之處在于，雖然該配方增加了耐蝕性，但是其涂層的耐摩擦性較差。

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發明內容

本發明的目的在于為了解決現有無鉻達克羅涂料耐摩擦性較低、耐蝕性仍需提高的缺陷而提供一種提高涂層耐摩擦性、提高抗腐蝕性的石墨烯改性的無鉻達克羅涂料。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種石墨烯改性的無鉻達克羅涂料，包括鋅粉、鋁粉、成膜劑、溶劑、助劑，所述達克羅涂料中加入了石墨烯與填料，各組分在達克羅涂料中的重量百分比分別為鋅粉10-20%、鋁粉2-10%、成膜劑2-20%、溶劑40-60.8%、助劑0.1-5%、石墨烯0.001-20%與填料0.1-5%。在本技術方案中，石墨烯是一種由碳原子構成的單層片狀結構的新材料，具有強度高﹑比表面積大﹑高化學反應活性﹑高填充性的特點；在無鉻達克羅涂料中加入石墨烯使得涂層對底材接觸更加緊密，石墨烯潤滑效果好，因此可提高涂層的耐摩擦性；石墨烯導電性強，具備電化學惰性，可緊密貼覆于鋅﹑鋁片表層，因此有利于鋅鋁陰極保護反應，可提高抗腐蝕時間。

作為優選，填料為硅酸鈉、磷酸鋁與鈦酸鉀的質量比為1:2-4:3.5-5，溶劑為水與有機溶劑的混合液，水為去離子水，溶劑為乙二醇、丙三醇、二乙二醇、聚乙二醇或環己醇中的一種或幾種，去離子水與有機溶劑的質量比為1.1-7:1，成膜劑為乙酸錳、硅烷偶聯劑、含硅樹脂、硝酸錳中的一種或幾種，助劑為十二烷基苯磺酸鈣、苯乙基聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚中的一種或幾種。在本技術方案中，硅酸鈉與磷酸鋁提高涂層的耐腐蝕性能，鈦酸鉀的加入使得涂層的耐磨性能進一步提高。

作為優選，所述石墨烯為單層片狀結構，或所述石墨烯為層數在2-50層，層內為碳原子sp²雜化軌道組成六角形蜂巢狀晶格、層間為碳原子以π鍵結合。

作為優選，所述鋅粉、鋁粉呈鱗片狀，厚度≤0.35μm，直徑為4-15μm。