CN104177986B - 一种锌铝复合涂料及其施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锌铝复合涂料，包括甲乙两组份，甲组分为一双组份组合物由A、B组分混合成，甲组分中的A组分包括聚芳醚砜酮改性树脂、碳化硅微粉、氟化石墨及偶联剂组分，甲组分中的B组分包括碳化硅、氧化铝、溶剂、氧化锌0.8‑6份及环氧树脂组分，乙组分包括固化剂、消泡剂及流平剂下组份：本发明还设计了一种锌铝复合涂料的施工工艺，流程包括：预处理、喷砂、喷锌、喷铝、封层漆涂装和面漆的喷涂工序；本发明锌铝复合涂料具有良好的耐磨性、机械性、耐高温、阻燃性、耐辐射性、耐水解性、绝缘稳定性等优良性能，该锌铝复合涂料的施工工艺简单，成本低，使得锌铝复合涂料与钢体之间的结合力强，很好的对钢体进行防腐。
Description
技术领域
本发明涉及一种锌铝复合涂料及其施工工艺，属于材料表面的防腐技术领域。
背景技术
暴露在野外环境中的金属结构，其表面极易与周围环境发生化学及电化学作用而腐蚀，因此需要在其表面涂覆一层防腐层以保护金属结构主体不被锈蚀。但当金属结构表面防腐涂层料性能较差而破损时，也会使金属结构本体暴露在外产生锈蚀。
目前采用的有如下几种方法；采用传统的防锈漆涂装，防锈漆膜不能彻底阻止空气中的水合氧气浸透，并且高分子涂漆材料存在“老化现象”，因而导致漆层产生裂纹、鼓泡和粉化。一旦漆层出现裂纹、剥块，刚结构表面会很快被腐蚀并迅速蔓延；采用阴极保护法或环境控制降低大气湿度法，均需要专门的检测控制装置，需要长期维护，维护费高；采用热浸镀法和电镀法不仅成本高，效率低、污染严重，而且钢结构尺寸受镀槽限制，不适合大型钢结构。
采用热喷涂锌铝复合涂层法不受构件尺寸限制，工艺简单灵活，而且电弧喷涂锌铝复合材料很好地解决了雾化问题，电弧喷涂温度高、速度快、结合强度高、生产效率高、防腐效果好；但是采用热喷涂锌铝复合材料存在两个问题，一是涂层致密度差，容易产生微孔，进而产生涂层与钢界面的磨损，导致涂层“泛黄，造成剥落”，二是喷涂时要求钢表面洁净、粗糙程度很高，否则其结合强度急剧下降，涂层附着性能差，容易产生剥落。开发一种工艺简单、防腐效果好的施工工艺方法是本技术领域工作者亟需解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种锌铝复合涂料及其施工工艺，该锌铝复合涂料采用双组份复合制成具有良好的耐磨性、机械性、耐高温、耐化学品性、阻燃性、耐辐射性、耐水解性、绝缘稳定性等优良性能，该锌铝复合涂料的施工工艺简单，成本低，使得锌铝复合涂料与钢体之间的结合力强，很好的对钢体进行防腐。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种锌铝复合涂料，包括甲乙两组份，甲组分为一双组份组合物由A、B组分按A:B＝1:1的比例混合成，甲乙以质量份数计包含以下组分：
甲组分中的A组分按质量份数计包括以下组分：
聚芳醚砜酮改性树脂：10-15份，碳化硅微粉：15-25份，氟化石墨：15-20份；偶联剂：30-35份；
甲组分中的B组分按质量份数计包括以下组分：
碳化硅：10-30份，氧化铝：25-45份，溶剂：2-15份，氧化锌0.8-6份，环氧树脂12-18份；
乙组分以质量份数计包括含以下组份：
固化剂：20-50份，消泡剂：2-8份，流平剂：2-8份；
其中，聚芳醚砜酮改性树脂按质量百分比计包括以下成分：环氧树脂：40-70份，聚芳醚砜酮：20-35份；
碳化硅微粉粒径为6μm；氟化石墨粒径为5-10μm；偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种混合物。
本发明进一步限定的技术方案是：
前述锌铝复合涂料中，碳化硅为黑碳化硅，氧化铝为细晶氧化铝，溶剂为无机溶剂。
前述锌铝复合涂料中，固化剂为间苯二胺、二乙烯三胺、聚酰胺中的一种；消泡剂为二甲基硅油、有机硅、聚醋酸乙烯酯中的一种；流平剂包括：聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、丙烯酸中的一种。
前述锌铝复合涂料中，聚芳醚砜酮改性树脂制备方法具体操作如下：将聚芳醚砜酮与环氧树脂按1:2的比例混合，将混合物熔融制得预聚体PEK/EP,熔融温度为280-300℃，然后将预聚体用粉末机打成粉末即得到聚芳醚砜酮改性树脂。
本发明还设计了一种锌铝复合涂料的施工工艺，主要流程包括：预处理、喷砂、喷锌、喷铝、封层漆涂装和面漆的喷涂；预处理包括对钢体表面油污的清除、清洗、打磨和干燥；具体操作步骤如下：
(1)预处理：用高压水枪对钢体表面上的刺屑、焊渣、飞溅物、表面油污、氧化皮、铁锈以及其他杂物进行清除处理；
在进行清除时应从上至下，在棱角、死角及未除干净的地方可用刮刀、砂纸补除，最后还要保持钢体表面的干燥，达到喷砂要求；
(2)喷砂：采用高效喷砂机设备，使来自空压机的气体经过压力容器及油水分离器变为干燥洁净的压缩空气，通过喷砂机带动砂粒高速打在钢结构表面，达到除锈和表面糙化的目的，空气压缩机的压力为6.0×105-6.5×105Pa，气压变幅为0.5×105-1.0×105Pa，喷砂机砂桶气压为4.5×105-5.5×105Pa，喷砂采用的砂粒是钢丸，粒径为0.5-1.5mm，喷射方向与结构表面法线的夹角为10°-30°。
(3)喷锌：喷砂工序处理合格后，进入喷锌程序，采用高速电弧喷涂机，将熔接的锌喷出雾化，高速地打在钢结构表面，在金属表面形成锌涂层；
在喷涂时，手持喷枪使喷束始终垂直于钢体表面并与被涂表面保持20cm的距离，高速电弧喷涂机压力为0.4-0.6MPa，锌层厚度控制在60-80μm；
(4)喷铝：喷锌合格后，进入喷铝程序，用高压电弧喷涂机对钢体表面实施喷铝，要求喷涂分布均匀，且垂直方向至少喷涂两遍，控制铝涂层厚度为40-50μm，并要保证外观无翘皮、脱落、鼓包、突起、粗大颗粒等现象；
(5)封层漆涂装：待喷铝程序完成后，用中性油漆涂抹一下做封闭处理；
(6)涂料的喷涂：对已做封闭处理的锌铝涂层外采用喷枪喷涂上述锌铝复合涂料。
本发明进一步限定的技术方案是：
前述锌铝复合涂料的施工工艺中，高效喷砂机设备为ACR-3LP高效喷砂机设备。
前述锌铝复合涂料的施工工艺中，高压无气喷枪为GPQ9C型高压无气喷枪。
前述锌铝复合涂料的施工工艺中，喷砂结束后要对钢体表面的清洁度和粗糙度进行检验，用肉眼或放大镜观察，表面无锈迹、锈斑及氧化物，呈现金属光泽，用粗糙度仪检查钢结构表面的粗糙度。
本发明的有益效果是：
本发明中采用聚芳醚砜酮改性树脂作为锌铝复合涂料的成分，该树脂具有自润滑、耐磨性、机械性能好、耐高温、耐化学品性、阻燃性、耐辐射性、耐水解性、绝缘稳定性等特点。
本发明采用热喷涂锌铝复合涂层法不受构件尺寸限制，工艺简单灵活，而且电弧喷涂锌铝很好的解决了雾化问题。
热喷锌铝涂层表面有一定的微孔，所以对锌铝涂层再使用中性油漆做封闭处理，使钢结构得到更安全的防腐保护，同时中性油漆作为底漆，它不与锌铝涂层起反应，而且能于锌铝涂层和面漆更好地结合。
本发明采用电弧喷涂锌、铝在钢表面形成电极电位低于钢铁金属层，当表面有电解液构成腐蚀电池时，其电源电流从涂层流向钢铁基体，结果涂层受到腐蚀而基体受到阴极保护作用。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种锌铝复合涂料，包括甲乙两组份，甲组分为一双组份组合物由A、B组分按A:B＝1:1的比例混合成，甲乙以质量份数计包含以下组分：
甲组分中的A组分按质量份数计包括以下组分：
聚芳醚砜酮改性树脂：10份，碳化硅微粉：25份，氟化石墨：18份；γ-氨丙基三乙氧基硅烷：30份；
所述甲组分中的B组分按质量份数计包括以下组分：
黑碳化硅：20份，细晶氧化铝：30份，无机溶剂：2份，氧化锌：4份，环氧树脂：12份；
所述乙组分以质量份数计包括含以下组份：
间苯二胺：30份，二甲基硅油：5份，聚二甲基硅氧烷：2份；
其中，聚芳醚砜酮改性树脂按质量百分比计包括以下成分：环氧树脂：50份，聚芳醚砜酮：25份；
碳化硅微粉粒径为6μm；氟化石墨粒径为7μm；聚芳醚砜酮改性树脂制备方法具体操作如下：将聚芳醚砜酮与环氧树脂按1:2的比例混合，将混合物熔融制得预聚体PEK/EP,熔融温度为280℃，然后将预聚体用粉末机打成粉末即得到聚芳醚砜酮改性树脂；
将上述锌铝复合涂料进行施工，主要施工工艺流程包括：预处理、喷砂、喷锌、喷铝、封层漆涂装和面漆的喷涂；预处理包括对钢体表面油污的清除、清洗、打磨和干燥；具体操作步骤如下：
(1)预处理：用高压水枪对钢体表面上的刺屑、焊渣、飞溅物、表面油污、氧化皮、铁锈以及其他杂物进行清除处理；
在进行清除时应从上至下，在棱角、死角及未除干净的地方可用刮刀、砂纸补除，最后还要保持钢体表面的干燥；
(2)喷砂：采用ACR-3LP高效喷砂机，使来自空压机的气体经过压力容器及油水分离器变为干燥洁净的压缩空气，通过高效喷砂机带动砂粒高速打在钢结构表面，达到除锈和表面糙化的目的，空气压缩机的压力为6.0×105Pa，气压变幅为0.5×105Pa，喷砂机砂桶气压为4.5×105Pa，喷砂采用的砂粒是钢丸，粒径为0.5mm，喷射方向与结构表面法线的夹角为10°；
喷砂结束后要对钢体表面的清洁度和粗糙度进行检验，用肉眼或放大镜观察，表面无锈迹、锈斑及氧化物，呈现金属光泽，用粗糙度仪检查钢结构表面的粗糙度；
(3)喷锌：采用喷砂工序处理合格后，进入喷锌程序，采用高速电弧喷涂机，将熔接的锌喷出雾化，高速地打在钢结构表面，在金属表面形成锌涂层；
在喷涂时，手持喷枪使喷束始终垂直于钢体表面并与被涂表面保持20cm的距离，高速电弧喷涂机压力为0.4MPa，锌层厚度控制在60μm；
(4)喷铝：喷锌合格后，进入喷铝程序，用高压电弧喷涂机对钢体表面实施喷铝，要求喷涂分布均匀，且垂直方向至少喷涂两遍，控制铝涂层厚度为40μm；
(5)封层漆涂装：待喷铝程序完成后，用中性油漆涂抹一下做封闭处理；
(6)涂料的喷涂：对已做封闭处理的锌铝涂层采用GPQ9C型喷枪外喷涂上述锌铝复合涂料。
实施例2
本实施例提供一种锌铝复合涂料，包括甲乙两组份，甲组分为一双组份组合物由A、B组分按A:B＝1:1的比例混合成，甲乙以质量份数计包含以下组分：
甲组分中的A组分按质量份数计包括以下组分：
聚芳醚砜酮改性树脂：15份，碳化硅微粉：15份，氟化石墨：15份；3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷：35份；
甲组分中的B组分按质量份数计包括以下组分：
黑碳化硅：10份，细晶氧化铝：25份，无机溶剂：15份，氧化锌：0.8份，环氧树脂：18份；
乙组分以质量份数计包括含以下组份：
聚酰胺：20份，聚醋酸乙烯酯：8份，丙烯酸：5份；
其中，聚芳醚砜酮改性树脂按质量百分比计包括以下成分：环氧树脂：40份，聚芳醚砜酮：20份；
碳化硅微粉粒径为6μm；氟化石墨粒径为5μm；聚芳醚砜酮改性树脂制备方法具体操作如下：将聚芳醚砜酮与环氧树脂按1:2的比例混合，将混合物熔融制得预聚体PEK/EP,熔融温度为300℃，然后将预聚体用粉末机打成粉末即得到聚芳醚砜酮改性树脂。
将上述锌铝复合涂料进行施工，主要流程包括：预处理、喷砂、喷锌、喷铝、封层漆涂装和面漆的喷涂；预处理包括对钢体表面油污的清除、清洗、打磨和干燥；具体操作步骤如下：
(1)预处理：用高压水枪对钢体表面上的刺屑、焊渣、飞溅物、表面油污、氧化皮、铁锈以及其他杂物进行清除处理；
在进行清除时应从上至下，在棱角、死角及未除干净的地方可用刮刀、砂纸补除，最后还要保持钢体表面的干燥，达到喷砂要求；
(2)喷砂：采用ACR-3LP高效喷砂机，使来自空压机的气体经过压力容器及油水分离器变为干燥洁净的压缩空气，通过喷砂机带动砂粒高速打在钢结构表面，达到除锈和表面糙化的目的，空气压缩机的压力为6.5×105Pa，气压变幅为1.0×105Pa，喷砂机砂桶气压为5.5×105Pa，喷砂采用的砂粒是钢丸，粒径为1.5mm，喷射方向与结构表面法线的夹角为30°；
喷砂结束后要对钢体表面的清洁度和粗糙度进行检验，用肉眼或放大镜观察，表面无锈迹、锈斑及氧化物，呈现金属光泽，用粗糙度仪检查钢结构表面的粗糙度；
(3)喷锌：喷砂工序处理合格后，进入喷锌程序，采用高速电弧喷涂机，将熔接的锌喷出雾化，高速地打在钢结构表面，在金属表面形成锌涂层；
在喷涂时，手持喷枪使喷束始终垂直于钢体表面并与被涂表面保持20cm的距离，高速电弧喷涂机压力为0.6MPa，锌层厚度控制在80μm；
(4)喷铝：喷锌合格后，进入喷铝程序，用高压电弧喷涂机对钢体表面实施喷铝，要求喷涂分布均匀，且垂直方向至少喷涂两遍，控制铝涂层厚度为50μm，并要保证外观无翘皮、脱落、鼓包、突起、粗大颗粒等现象；
(5)封层漆涂装：待喷铝程序完成后，用中性油漆涂抹一下做封闭处理；
(6)涂料的喷涂：对已做封闭处理的锌铝涂层外采用GPQ9C型喷枪喷涂上述锌铝复合涂料。
实施例3
本实施例提供一种锌铝复合涂料，包括甲乙两组份，甲组分为一双组份组合物由A、B组分按A:B＝1:1的比例混合成，甲乙以质量份数计包含以下组分：
甲组分中的A组分按质量份数计包括以下组分：
聚芳醚砜酮改性树脂：12份，碳化硅微粉：20份，氟化石墨：20份；γ-(2,3环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷：32份；
甲组分中的B组分按质量份数计包括以下组分：
黑碳化硅：30份，细晶氧化铝：45份，无机溶剂：8份，氧化锌：6份，环氧树脂：18份；
乙组分以质量份数计包括含以下组份：
二乙烯三胺：50份，有机硅：2份，聚甲基苯基硅氧烷：8份；
其中，聚芳醚砜酮改性树脂按质量百分比计包括以下成分：环氧树脂：70份，聚芳醚砜酮：35份；
碳化硅微粉粒径为6μm；氟化石墨粒径为10μm；聚芳醚砜酮改性树脂制备方法具体操作如下：将聚芳醚砜酮与环氧树脂按1:2的比例混合，将混合物熔融制得预聚体PEK/EP,熔融温度为290℃，然后将预聚体用粉末机打成粉末即得到聚芳醚砜酮改性树脂。
将上述锌铝复合涂料进行施工，主要流程包括：预处理、喷砂、喷锌、喷铝、封层漆涂装和面漆的喷涂；预处理包括对钢体表面油污的清除、清洗、打磨和干燥；具体操作步骤如下：
(1)预处理：用高压水枪对钢体表面上的刺屑、焊渣、飞溅物、表面油污、氧化皮、铁锈以及其他杂物进行清除处理；
在进行清除时应从上至下，在棱角、死角及未除干净的地方可用刮刀、砂纸补除，最后还要保持钢体表面的干燥，达到喷砂要求；
(2)喷砂：采用ACR-3LP高效喷砂机，使来自空压机的气体经过压力容器及油水分离器变为干燥洁净的压缩空气，通过喷砂机带动砂粒高速打在钢结构表面，达到除锈和表面糙化的目的，空气压缩机的压力为6.2×105Pa，气压变幅为0.8×105Pa，喷砂机砂桶气压为5.0×105Pa，喷砂采用的砂粒是钢丸，粒径为0.9mm，喷射方向与结构表面法线的夹角为20°；
喷砂结束后要对钢体表面的清洁度和粗糙度进行检验，用肉眼或放大镜观察，表面无锈迹、锈斑及氧化物，呈现金属光泽，用粗糙度仪检查钢结构表面的粗糙度；
(3)喷锌：喷砂工序处理合格后，进入喷锌程序，采用高速电弧喷涂机，将熔接的锌喷出雾化，高速地打在钢结构表面，在金属表面形成锌涂层；
在喷涂时，手持喷枪使喷束始终垂直于钢体表面并与被涂表面保持20cm的距离，高速电弧喷涂机压力为0.5MPa，锌层厚度控制在70μm；
(4)喷铝：喷锌合格后，进入喷铝程序，用高压电弧喷涂机对钢体表面实施喷铝，要求喷涂分布均匀，且垂直方向至少喷涂两遍，控制铝涂层厚度为45μm，并要保证外观无翘皮、脱落、鼓包、突起、粗大颗粒等现象；
(5)封层漆涂装：待喷铝程序完成后，用中性油漆涂抹一下做封闭处理；
(6)涂料的喷涂：对已做封闭处理的锌铝涂层外采用GPQ9C型喷枪喷涂上述锌铝复合涂料。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种锌铝复合涂料，其特征在于：包括甲乙两组份，所述甲组分为一双组份组合物由A、B组分按质量比计A:B＝1:1的比例混合成，所述甲乙以质量份数计包含以下组分：
所述甲组分中的A组分按质量份数计包括以下组分：
聚芳醚砜酮改性树脂：10-15份，碳化硅微粉：15-25份，氟化石墨：15-20份；偶联剂：30-35份；
所述甲组分中的B组分按质量份数计包括以下组分：
碳化硅：10-30份，氧化铝：25-45份，溶剂：2-15份，氧化锌0.8-6份，环氧树脂12-18份；
所述乙组分以质量份数计包括含以下组份：
固化剂：20-50份，消泡剂：2-8份，流平剂：2-8份；
其中，所述聚芳醚砜酮改性树脂按质量份数计包括以下成分：环氧树脂：40-70份，聚芳醚砜酮：20-35份；
所述碳化硅微粉粒径为6μm；所述氟化石墨粒径为5-10μm；所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种混合物。
2.根据权利要求1所述的锌铝复合涂料，其特征在于：所述的碳化硅为黑碳化硅，所述的氧化铝为细晶氧化铝，所述的溶剂为无机溶剂。
3.根据权利要求1所述的锌铝复合涂料，其特征在于：所述的固化剂为间苯二胺、二乙烯三胺、聚酰胺中的一种；所述的消泡剂为二甲基硅油、有机硅、聚醋酸乙烯酯中的一种；所述的流平剂包括：聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、丙烯酸中的一种。
4.根据权利要求1所述的锌铝复合涂料，其特征在于：所述的聚芳醚砜酮改性树脂制备方法具体操作如下：将聚芳醚砜酮与环氧树脂按1:2的比例混合，将混合物熔融制得预聚体PEK/EP,熔融温度为280-300℃，然后将预聚体用粉末机打成粉末即得到聚芳醚砜酮改性树脂。
5.如权利要求1-4中任一权利要求所述的锌铝复合涂料的施工工艺，其特征在于：主要施工工艺流程包括：预处理、喷砂、喷锌、喷铝、封层漆涂装和面漆的喷涂；所述的预处理 包括对钢体表面油污的清除、清洗、打磨和干燥；具体操作步骤如下：
(1)预处理：用高压水枪对钢体表面上的刺屑、焊渣、飞溅物、表面油污、氧化皮、铁锈以及其他杂物进行清除处理；
在进行清除时应从上至下，在棱角、死角及未除干净的地方可用刮刀、砂纸补除，最后还要保持钢体表面的干燥；
(2)喷砂：采用高效喷砂机设备，使来自空压机的气体经过压力容器及油水分离器变为干燥洁净的压缩空气，通过喷砂机带动砂粒高速打在钢结构表面，达到除锈和表面糙化的目的，所述空气压缩机的压力为6.0×105-6.5×105Pa，气压变幅为0.5×105-1.0×105Pa，喷砂机砂桶气压为4.5×105-5.5×105Pa，所述喷砂采用的砂粒是钢丸，粒径为0.5-1.5mm，喷射方向与结构表面法线的夹角为10°-30°;
(3)喷锌：喷砂工序处理合格后，进入喷锌程序，采用高速电弧喷涂机，将熔接的锌喷出雾化，高速地打在钢结构表面，在金属表面形成锌涂层 ,
在喷涂时，手持喷枪使喷束始终垂直于钢体表面并与被涂表面保持20cm的距离，所述高速电弧喷涂机压力为0.4-0.6MPa，锌层厚度控制在60-80μm；
(4)喷铝：喷锌合格后，进入喷铝程序，用高压电弧喷涂机对钢体表面实施喷铝，要求喷涂分布均匀，且垂直方向至少喷涂两遍，控制铝涂层厚度为40-50μm；
(5)封层漆涂装：待喷铝程序完成后，用中性油漆涂抹一下做封闭处理；
(6)涂料的喷涂：对已做封闭处理的锌铝涂层外采用高压无气喷枪喷涂上述锌铝复合涂料。
6.根据权利要求5所述锌铝复合涂料的施工工艺，其特征在于：所述的高效喷砂机设备为ACR-3LP高效喷砂机设备。
7.根据权利要求5所述锌铝复合涂料的施工工艺，其特征在于：所述高压无气喷枪为GPQ9C型高压无气喷枪。
8.根据权利要求5所述锌铝复合涂料的施工工艺，其特征在于：喷砂结束后要对钢体表面的清洁度和粗糙度进行检验，用肉眼或放大镜观察，表面无锈迹、锈斑及氧化物，呈现金属光泽，用粗糙度仪检查钢结构表面的粗糙度。
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