[發明專利]一種機械合金化制備的無鉻達克羅涂料及其制備方法

有效

• 申請號: 201610194536.0
• 申請日: 2016-03-30
• 公開（公告）號: CN105802285B
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 程旭東;劉彬;李邦
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C09D1/00
• 分類號: C09D1/00;C09D5/10;C09D7/65;C09D7/63
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 唐萬榮,徐曉琴

技術領域

本發明屬于涂料領域，具體涉及一種機械合金化制備的無鉻達克羅涂料及其制備方法。

背景技術

達克羅涂層又稱為鋅鉻涂層或鋅鋁涂層，是一種工藝簡單但是耐蝕效果極佳的防腐涂層，該技術來源于西方汽車行業。達克羅技術是將片狀鋅粉、片狀鋁粉、鉻酐、潤濕劑、分散劑、還原劑、去離子水及其他助劑配成的涂液涂覆在鋼材等基體表面，經過330℃左右烘干，固化燒結后在金屬基體表面形成一層耐蝕性極佳的涂層。達克羅涂層在燒結過程中，鉻酸會與片狀鋅鋁粉和基體金屬發生復雜的化學反應，生成的鉻酸鹽可以作為粘結劑將片狀鋅鋁粉粘結在一起，從而填充了粉末間的空隙，有效阻止腐蝕介質向基體表面擴散，同時鋅鋁粉和鋼基體氧化產生的鈍化膜和絡合物固化后相互結合，可以使膜層與基體結合更為緊密。達克羅涂層制備工藝簡單，又具有極高的耐蝕性、耐熱性、無氫脆等優點，并且厚度可控性高，一般在5～10μm，不會影響工件的連接配合，能顯著提高緊固件耐腐蝕性能，從而使得其從最初的汽車防銹逐漸應用到船舶、橋梁、通信甚至軍工等行業。

但達克羅技術目前還存在著以下幾個問題：

(1)達克羅涂液中鋅鋁粉的結合。鋅、鋁的自腐蝕電位分別為-0.762V和-1.667V，兩者結合形成的鋅鋁涂層，其自腐蝕電位約為-1.1V，而一般鋼材的自腐蝕電位為0.6～-0.7V，在電化學保護中，涂層的電位越負，犧牲陽極保護作用就越明顯，所以當工件處于腐蝕介質的時候，由涂層和鋼材構成的原電池，涂層便作為陽極失去電子發生緩慢腐蝕而對鋼材進行保護，但是目前所配制的達克羅涂液，片狀鋅粉和鋁粉都是直接以單質的形式按比例混合進行涂液的配制，鋅粉和鋁粉不能很好的結合為一個整體，涂層的腐蝕電位受到影響，進而影響到涂層的防腐能力。

(2)涂液不夠均勻。由于受涂層所用金屬粉制備技術以及成本等因素的制約，國內使用的鱗片狀鋅粉和鋁粉片狀化程度不高，導致涂層層狀結構不明顯，并且鋅粉和鋁粉的密度不同，在配制無鉻達克羅涂料的過程中難以實現均勻混合，需長時間的攪拌分散，增加了能耗，所配涂液各組分間均勻程度不高。

(3)涂層中各種缺陷的處理，如微觀裂紋，微觀孔洞等。

(4)綠色環保。傳統達克羅涂液中粘結劑用的是鉻酐或者鉻酸鹽，在達克羅涂液中含有2％～5％的Cr⁶⁺，即使經過高溫燒結后，仍有少量可溶的Cr⁶⁺留在涂層中，Cr⁶⁺具有強毒性并且具有致癌作用，對于環境和人體都有一定的危害，是一種危險的環境污染物。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，目的在于提供一種機械合金化制備的無鉻達克羅涂料及其制備方法。

為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案為：

一種機械合金化制備的無鉻達克羅涂料，原料組分包括金屬合金漿料、無鉻鈍化液和相關助劑，各原料組分所占質量百分數為：金屬合金漿料50％～55％、無鉻鈍化液40％～45％、相關助劑3％～6％。

上述方案中，所述金屬合金漿料是由金屬合金粉和潤濕劑通過球磨工藝制備得到，所述金屬合金粉是由片狀鋅粉和片狀鋁粉通過球磨機械合金化制備得到.

上述方案中，所述鋅粉和鋁粉的質量比為5:1～9:1，所述鋅粉和鋁粉的總質量與潤濕劑的質量相同。

上述方案中，所述無鉻鈍化液是由無鉻鈍化劑和水按照1:5～8的比例配制而成，所述無鉻鈍化劑的各組分按重量百分比計為：鉬酸銨34％～38％，硼酸16％～24％，檸檬酸6％～10％，硅烷偶聯劑6％～14％，稀土材料20％～25％。

上述方案中，所述稀土材料為氧化鐠和硝酸鑭中的一種或兩種。

上述方案中，所述相關助劑為增稠劑和分散劑按任意配比的混合物，所述增稠劑為甲基纖維素，所述分散劑為OP-10。

上述無鉻達克羅涂料的制備方法，包括如下步驟：

(1)金屬合金漿料的制備：將鋅粉和鋁粉按質量比混合，加入到球磨罐中，同時加入少量硬脂酸作為過程控制劑，將球磨罐密封后抽真空，并通入氬氣，常溫下，球磨6～7h后得到金屬合金粉；在所得金屬合金粉中加入潤濕劑，繼續球磨6～7h后得到金屬合金漿料；

(2)無鉻鈍化液的配制：按照重量比稱取鉬酸銨、硼酸、檸檬酸、硅烷偶聯劑和稀土材料，混合均勻加入水后在30℃～35℃之間用磁力攪拌器勻速攪拌30min～40min，得到無鉻鈍化液；