[發(fā)明專利]一種水性無鉻高鋁防腐涂料及其制備方法

在審

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• 申請日: 2017-05-12
• 公開（公告）號: CN106995924A
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發(fā)明（設計）人: 蔣穹;王占紅;蘇桂花;王洪霞;龐紹平;虞清城
• 申請（專利權(quán)）人: 鹽城工學院
• 主分類號: C23F13/14
• 分類號: C23F13/14;C23C22/68
• 代理公司: 北京超凡志成知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙)11371
• 代理人: 趙麗娜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬表面防腐涂料技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種水性無鉻高鋁防腐涂料及其制備方法。

背景技術(shù)

近海和海洋中工程裝備常受鹽霧、氣流沖刷腐蝕，服役環(huán)境極端惡劣，耐海洋氣候腐蝕涂層的長壽命問題亟待解決。目前，熱鍍Al-Zn-Si合金和達克羅涂層已成為國內(nèi)外風電金屬部件耐海洋氣候腐蝕長壽命防護主流技術(shù)。

但是，熱鍍合金涂層工藝、裝備較復雜、工藝溫度高(>800℃)，易造成零件氧化變形，且操作過程中煙塵、粉塵、金屬熱蒸汽污染嚴重；另外，耐磨性不足，抗沖蝕能力不強；不適用大面積工件處理及野外作業(yè)使其應用受到限制。達克羅(Dacromet)又稱鋅鉻涂層，是一種高防腐蝕性能的涂層。與傳統(tǒng)的電鍍鋅、熱浸鋅等工藝相比，具有對環(huán)境污染小、防護性能好、無氫脆、耐高溫等特點，被稱為表面處理的“綠色生產(chǎn)”技術(shù)。但傳統(tǒng)達克羅液中還含有約2％的Cr⁶⁺，六價鉻毒性強，對人和環(huán)境危害大。國內(nèi)外已經(jīng)頒布一些相關(guān)的法律法規(guī)來限制或者禁止六價鉻的使用，因此，表面處理無鉻化已成為全球發(fā)展趨勢。

國內(nèi)外近年來在研究達克羅耐蝕機理的基礎上，積極尋找配方中含六價Cr離子的鉻酸鹽的替代品，已取得初步成果，但涂料配方及工藝仍需進一步優(yōu)化，耐腐蝕壽命須進一步提高。

為了提高水性無鉻鋅鋁涂液系統(tǒng)的防腐性，采用多種有機/無機多種物質(zhì)復配使用，但在性能提升的同時增加了涂裝成本，且給體系的兼容性和穩(wěn)定性帶來較大困難。因此，僅靠改進鉻酐替代物質(zhì)來提高無鉻鋅鋁涂層的耐蝕性已經(jīng)不能滿足要求。傳統(tǒng)的無鉻鋅鋁涂層采用鋅鋁混合粉作為顏料，鋅鋁涂層兼有鋅涂層的陰極保護能力和鋁涂層的高耐蝕性能，且在一定范圍內(nèi)其耐蝕性隨鋁含量的提高而增強。無鉻鋅鋁涂層的鋅/鋁粉比為2:1～5:1時，涂層的耐鹽霧腐蝕性能較好，繼續(xù)增加鋁粉含量，涂層耐蝕性反而下降。高鋁粉含量涂液中鋅粉和鋁粉完全分散均勻非常困難，不可避免的存在局部鋁粉富集現(xiàn)象，導致局部顯著貧鋅，在含氯離子腐蝕環(huán)境中，貧鋅區(qū)不能提供有效的陰極保護，這會使得高鋁含量的鋅鋁涂層提前失效。

現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)明中富鋁的水性無鉻鋅鋁涂層的保護機制主要為腐蝕產(chǎn)物膜的鈍化作用，而涂層陰極保護作用較弱，會導致涂層耐海洋氣候腐蝕壽命顯著降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種水性無鉻高鋁防腐涂料，旨在改善現(xiàn)有的水性無鉻鋅鋁涂層在鋁含量高的條件下陰極保護作用較弱導致涂料在含氯離子的腐蝕環(huán)境下防腐性能較為一般的問題。

本發(fā)明還提供了一種水性無鉻高鋁防腐涂料的制備方法，旨在制備出能夠改善現(xiàn)有的水性無鉻鋅鋁涂層在鋁含量高的條件下陰極保護作用較弱導致涂料在含氯離子的腐蝕環(huán)境下防腐性能較為一般的問題的防腐涂料。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

一種水性無鉻高鋁防腐涂料，其原材料按重量份數(shù)計包括：鋁鋅鎂硅多元合金粉150-300份、改性納米粉體5-20份、環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑50-100份、乙二醇60-120份、硅烷水解助劑25-200份、增稠劑4-6.5份、消泡劑0.5-1份、吐溫20 18-36份、磷鉬酸鹽9-18份、季銨鹽鈦酸酯為10-30份，其中鋁鋅鎂硅多元合金粉包括鋁、鎂、硅和鋅，鋁、鎂、硅和鋅的質(zhì)量比為55.5-75：3.2-9.6：0.35-5.7：18.22-40.87。

一種制備上述的水性無鉻高鋁防腐涂料的方法，包括：

將吐溫20、季銨鹽鈦酸酯與乙二醇溶于第一去離子水中攪拌溶液至粘稠狀；在繼續(xù)攪拌過程中再依次加入改性納米粉體、鋁鋅鎂硅多元合金粉和消泡劑至粉漿均勻，并向均勻的粉漿中加入環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑、硅烷水解助劑、磷鉬酸鹽的水溶液及增稠劑。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過上述設計得到的水性無鉻高鋁防腐涂料，使用時，本發(fā)明提供的水性無鉻高鋁防腐涂料由于其內(nèi)合金具有較好的成分配比使得其涂覆形成的涂層具有較高的鋁含量保證了較高的耐蝕性的前提下，在保持了腐蝕產(chǎn)物膜具有較好的鈍化作用的基礎上，進一步加大了涂層犧牲陽極的作用，使得涂層即使鋁含量高也不易發(fā)生點蝕，顯著提高涂層在含氯離子環(huán)境下的耐蝕性能。本發(fā)明提供的制備水性無鉻高鋁防腐涂料的方法，能夠制備出上述防腐蝕性能好、硬度高的水性無鉻高鋁防腐涂料。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。實施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。