CN101074455A - 一种快干的水性自剥性金属热处理保护涂料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快干的水性自剥性金属热处理保护涂料的制备方法，将硼酸，水性树脂，钛白粉浆，着色颜料浆，消泡剂，去离子水在不锈钢缸内用搅拌器高速分散均匀至细度小于50μ，过滤包装而得到快干的水性自剥性金属热处理保护涂料，其中硼酸40.0～70.0wt％，水性树脂25.0～50.0wt％，钛白粉浆1.0～15.0wt％，着色颜料浆0.1～10.0wt％，消泡剂0.1～2.0wt％，余量为去离子水；本发明为环保的水性涂料，可刷涂和喷涂，干燥快，对金属的附着力优，适应各种复杂形状、精密加工的金属工件的以空气为介质的物理热处理的防氧化、防脱碳的保护和以化学物质为介质的化学热处理的防渗碳、防渗氮、防氰化、防渗铝、防渗铬、防渗硫、防渗硅的保护；并且水洗可自行脱落，简化了金属热处理的工艺。
Description
技术领域：
本发明涉及机械加工金属热处理保护领域，特别是一种快干的水性自剥性金属热处理保护涂料的制备方法。
背景技术：
金属热处理工艺可以分为物理热处理和化学热处理，物理热处理如正火、淬火、退火是通过改变金属晶相结构的转变，以达到工件要求的机械性能；化学热处理是通过其他化学元素如碳、氮、铝、硅、硫、氰等的渗入，来改变金属表面的化学组成，再经后续热处理来达到机械性能、化学性能、工艺性能等特殊的性能要求。金属热处理一般都在400∽2000℃的高温条件，在物理热处理时如果不对金属保护，金属会脱碳和氧化；在化学热处理时，不保护不需要渗入元素的部位，将会导致金属零件的报废。
解决上述问题的方法一是在金属表面镀铜加以保护，这种方法工序复杂、成本高、不环保；二是在金属表面涂覆热处理保护涂料。一般现有的金属热处理保护涂料主要以玻璃、陶瓷、硅酸盐为组成物，但该类涂料干性慢，对金属附着力差，金属热处理后不能自行脱落，还需喷砂处理，需留加工余量，对精密加工而言，这种类型的涂料很难满足加工精度的要求。
金属热处理保护膜如中国专利申请号85102501所公开的《金属热处理保护膜制备方法》，其组成包括橡胶、汽油、苯和硼酸，先用橡胶、汽油或苯制成胶粘剂，然后和硼酸配制成保护膜，可将保护膜缠在金属工件上；虽然该保护膜的金属保护效果较好，能自脱落，但在制备时有汽油、苯等有毒或易燃有剂溶剂，而且不适应复杂形状的金属工件。
综上所述，目前金属热处理保护涂料或保护膜的性能都存在着一些缺陷。
发明内容：
本发明的目的是提供一种以空气为介质的防氧化、防脱碳的保护和以化学物质为介质的化学热处理的防渗碳、防渗氮、防氰化、防渗铝、防渗铬、防渗硫、防渗硅的金属热处理保护涂料，即能满足复杂工件的要求、精密加工要求，又能自脱落，并且水性环保、可刷涂和喷涂、快干、对金属附着力好，简化金属热处理的工艺。
本发明的一种快干的水性自剥性金属热处理保护涂料的具体制备方法如下：
将硼酸，水性树脂，钛白粉浆，着色颜料浆，消泡剂，去离子水在不锈钢缸内用搅拌器高速分散均匀至细度小于50μ，过滤包装而得到快干的水性自剥性金属热处理保护涂料，其中硼酸40.0～70.0wt％，水性树脂25.0～50.0wt％，钛白粉浆1.0～15.0wt％，着色颜料浆0.1～10.0wt％，消泡剂0.1～2.0wt％，余量为去离子水。
本发明使用的水性树脂为固含量为30.0～60.0wt％、玻璃化温度为-35℃～50℃的丙烯酸乳液、苯乙烯丙烯酸乳液、苯乙烯丁二烯乳液、聚醋酸乙烯乳液、聚醋酸乙烯丙烯酸乳液或水性聚氨脂树脂。
本发明使用的钛白粉浆为30.0～80.0wt％钛白粉、0.0～20.0wt％水性分散剂、余量为去离子水的高速分散或砂磨液；水性分散剂为聚丙烯酸盐、聚羧酸盐、聚丙烯酸丙烯酰胺盐、聚磺酸盐、聚氧乙烯醚、萘磺酸盐、二异丁烯顺丁烯二酸盐、苯乙烯顺酐丁醇半酯化物或油酰基环氧烷烃嵌段共聚物。
本发明使用的着色颜料浆为1.0～30.0wt％着色颜料、0.0～50.0wt％水性分散剂、余量为去离子水的高速分散或砂磨液；其中着色颜料为有机柠檬黄、酞菁绿、酞菁篮、异吲哚啉酮、喹丫啶酮有机颜料无有害重金属的着色颜料的一种或几种以一定重量比混合的混合颜料，水性分散剂为聚丙烯酸盐、聚羧酸盐、聚丙烯酸丙烯酰胺盐、聚磺酸盐、聚氧乙烯醚、萘磺酸盐、二异丁烯顺丁烯二酸盐、苯乙烯顺酐丁醇半酯化物或油酰基环氧烷烃嵌段共聚物。
本发明使用的消泡剂为疏水性二氧化硅、含硅矿物油、脂肪酸酯、脂肪醇、硅改性脂肪酸酯、脂肪酸和多乙烯胺的衍生物、环氧乙烷加成物、有机磷酸盐或脂肪酸金属皂。
本发明制备的快干的水性自剥性金属热处理保护涂料，由于硼酸在400℃以上时会失去水份生成性能稳定的熔融的玻璃状三氧化二硼，保护金属表面，三氧化二硼易溶于水，水洗可自脱落；钛白粉作为能否自脱落的指示剂，其他着色颜料作为涂刷或喷涂工件保护范围的指示色；选用的水性树脂干性快，可刷涂和喷涂，对金属附着力好，在400℃以上时基本能灼烧完毕，只留下三氧化二硼，使涂层水洗可自剥；消泡剂使涂层在涂刷时不产生泡孔，使涂层致密，使保护膜没有漏点。
具体实施方式
实施例1-4
(1)、快干的水性自剥性金属热处理保护涂料的制备：
按照表1所述配方将将硼酸，水性树脂，钛白粉浆，着色颜料浆，消泡剂，去离子水在不锈钢缸内用搅拌器高速分散均匀至细度小于50μ，经检验合格，过滤、计量、包装。
表1(表中各种原材料以重量百分比计)
| 原材料 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 硼酸 | 45.0 | 50.0 | 55.5 | 60.0 |
| 固含量50wt％，Tg35℃丙烯酸乳液 | 45.0 | |||
| 固含量55wt％，Tg40℃苯乙烯丙烯酸乳液 | 40.0 | |||
| 固含量35wt％，Tg-30℃水性聚氨酯树脂 | 35.0 | |||
| 固含量60wt％，Tg55℃苯乙烯丁二烯乳液 | 36.0 | |||
| 70wt％钛白粉，10wt％聚磺酸盐，20wt％去离子水的钛白粉浆 | 5.0 | 3.0 | 2.0 | |
| 60wt％钛白粉，15wt％聚羧酸盐，20wt％去离子水的钛白粉浆 | 3.5 | |||
| 10wt％异吲哚啉酮红颜料，20wt％油酰基环氧烷烃嵌段共聚物，70wt％去离子水的着色颜料浆 | 4.0 | 5.5 | ||
| 15wt％酞菁篮颜料，30wt％ | 3.0 | 1.5 |
| 聚丙烯酸盐，55wt％去离子水的着色颜料浆 | ||||
| 疏水性二氧化硅消泡剂 | 1.0 | |||
| 含硅矿物油消泡剂 | 1.5 | |||
| 环氧乙烷加成物消泡剂 | 1.0 | |||
| 有机磷酸盐消泡剂 | 0.5 | |||
| 去离子水 | 1.0 | 1.0 |
注：Tg指玻璃化温度。
(2)、快干的水性自剥性金属热处理保护涂料的施工工艺
先将需物理热处理或化学热处理的金属工件除油除锈，清洗干净，再将上述表1中各实施例的水性金属热处理保护涂料涂刷或喷涂在需保护金属工件部位的表面，一般涂刷或喷涂2∽3道，每道常温干燥时间30分钟，保证干膜厚≥100μ，然后对金属工件在炉中进行400∽1200℃×2∽25小时的物理热处理或渗碳、渗氮、氰化、渗铝、渗铬、渗硫、渗硅等金属化学热处理；然后用水清洗处理过的金属工件，检测保护结果见表2。
表2检测保护结果
| 检测项目 | 检测结果 |
| 涂刷性能和喷涂性能 | 对盲孔和通孔的涂刷性和喷涂性好，没有流挂、流平性好，涂膜表面没有针孔 |
| 残渣去除率 | 经热水浸泡后，所有残渣在30分钟内全部去除 |
| 段面检测结果 | 对盲孔和通孔的段面进行腐蚀，无漏渗现象 |
| 段面金相检测 | 无漏渗现象 |
| 保护部位剥层测碳或化学热处理的化学元素，碳层或其它化学元素渗入深度为1.5∽2.0 | 第一层：≤0.2 |
| 第二层：≤0.2 | |
| 第三层：≤0.2 |
Claims (5)
1、一种快干的水性自剥性金属热处理保护涂料的制备方法，其特征在于制备方法如下：
将硼酸，水性树脂，钛白粉浆，着色颜料浆，消泡剂，去离子水在不锈钢缸内用搅拌器高速分散均匀至细度小于50μ，过滤包装而得到快干的水性自剥性金属热处理保护涂料，其中硼酸40.0～70.0wt％，水性树脂25.0～50.0wt％，钛白粉浆1.0～15.0wt％，着色颜料浆0.1～10.0wt％，消泡剂0.1～2.0wt％，余量为去离子水。
2、根据权利要求1所述的一种快干的水性自剥性金属热处理保护涂料的制备方法，其特征是水性树脂为固含量为30.0～60.0wt％、玻璃化温度为-35℃～50℃的丙烯酸乳液、苯乙烯丙烯酸乳液、苯乙烯丁二烯乳液、聚醋酸乙烯乳液、聚醋酸乙烯丙烯酸乳液或水性聚氨脂树脂。
3、根据权利要求1所述的一种快干的水性自剥性金属热处理保护涂料的制备方法，其特征是钛白粉浆为30.0～80.0wt％钛白粉、0.0～20.0wt％水性分散剂、余量为去离子水的高速分散液或砂磨液；水性分散剂为聚丙烯酸盐、聚羧酸盐、聚丙烯酸丙烯酰胺盐、聚磺酸盐、聚氧乙烯醚、萘磺酸盐、二异丁烯顺丁烯二酸盐、苯乙烯顺酐丁醇半酯化物或油酰基环氧烷烃嵌段共聚物。
4、根据权利要求1所述的一种快干的水性自剥性金属热处理保护涂料的制备方法，其特征是着色颜料浆为1.0～30.0wt％着色颜料、0.0～50.0wt％水性分散剂、余量为去离子水的高速分散液或砂磨液；其中着色颜料为有机柠檬黄、酞菁绿、酞菁篮、异吲哚啉酮、喹丫啶酮有机颜料无有害重金属的着色颜料的一种或几种以一定重量比混合的混合颜料，水性分散剂为聚丙烯酸盐、聚羧酸盐、聚丙烯酸丙烯酰胺盐、聚磺酸盐、聚氧乙烯醚、萘磺酸盐、二异丁烯顺丁烯二酸盐、苯乙烯顺酐丁醇半酯化物或油酰基环氧烷烃嵌段共聚物。
5、根据权利要求1所述的一种快干的水性自剥性金属热处理保护涂料的制备方法，其特征是消泡剂为疏水性二氧化硅、含硅矿物油、脂肪酸酯、脂肪醇、硅改性脂肪酸酯、脂肪酸和多乙烯胺的衍生物、环氧乙烷加成物、有机磷酸盐或脂肪酸金属皂。
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