CN104356938A - 一种无铬水性金属防腐涂料及制备方法 - Google Patents

Abstract

一种无铬水性金属防腐涂料及制备方法，原料分为A组分、B组分，A组分中成分有含MoO₃的钝化片状锌铝混合粉浆、分散剂、表面活性剂，B组分中成分有硅烷偶联剂、硼酸、去离子水。制备方法是先将球状锌粉、球状铝粉与溶剂油混合，再加入MoO₃粉搅拌均匀，将球状锌粉和球状铝粉加工成片状锌粉和片状铝粉，制成钝化片状锌铝混合粉浆；将片状锌铝混合粉浆和分散剂、表面活性剂在搅拌条件下混合，制成A组分；将硅烷偶联剂、硼酸和去离子水混合水解，制成B组分；在使用前将A、B两组分按1:1.3～1.4的重量比例混合搅拌均匀，可刷涂、喷涂或浸涂方式进行涂装；采用加热烧结固化。本发明制备的无铬水性金属防腐涂料具有良好的长期稳定性。涂料在15微米的涂层厚度下，能达到1600小时的盐雾试验无锈点。

Description

一种无铬水性金属防腐涂料及制备方法

技术领域

本发明涉及一种金属防腐涂料的制备方法，特别是一种无铬水性金属防腐涂料及制备方法。

背景技术

锌铬涂层（达克罗涂层）是一种具有高防护性能、无氢脆等综合优质的金属防腐涂料，主要应用于汽车、机械、交通、隧道、军事、桥梁等行业。锌铬涂层涂料以锌粉、铝粉、铬酐和去离子水为主要成分，其制备过程需要应用铬酐对锌粉、铝粉进行钝化处理，以致该涂层中含有六价铬或三价铬。

欧盟在2006 年7 月1 日实施RoHS 指令，即《电气、电子设备中限制使用某些有害物质指令》，出口欧盟的电子电气设备中禁止使用或含有六种有害物质，其中就包括六价铬。美国金属涂层国际公司( Diamond Shamrock Corp Metal Coatings Dio ) 研究开发出 “水性无铬有机硅锌铝涂料与涂装技术”。该技术已在中国获得发明专利权，《可提供防腐保护的水可稀释性涂料组合物》，授权公告号为CN1242003C。该技术是美国金属涂层国际公司为满足环保要求而开发的表面处理新技术，其特点就是采用新的钝化技术替代应用铬酐对锌粉、铝粉进行钝化处理。从环保意义上讲，无铬锌铬涂层（无铬达克罗涂层）技术更符合时代要求，在全球范围内用无铬锌铬涂层（无铬达克罗涂层）代替传统的达克罗是必然趋势。

用MoO₃替代铬酐作为无铬铬锌铬涂层钝化处理的钝化剂已经是公开的技术。由法国克拉克尔申请的发明专利《MoO₃作为腐蚀抑制剂的用途，以及含有这种腐蚀抑制剂的涂料组合》，授权公告号为CN1303166C，公开了采用MoO₃作为锌铝金属粉体的钝化剂。

采用MoO₃作为锌铝金属粉体的钝化剂的通常工艺是在配制涂料过程中，将MoO₃粉体加入到涂料中去。这个过程存在锌铝金属粉体钝化不彻底，导致部分未被钝化的锌铝金属粉体产生水化反应，致使涂料不能长期保存。

发明内容

本发明针对以上问题，提出一种无铬水性金属防腐涂料及制备方法，获得了一种达到较高抗腐蚀性能和满足欧盟RoHS 指令环保要求，且性能稳定，可长期保存的金属防腐涂料的制备技术。

本发明提供的一种无铬水性金属防腐涂料，原料分为A、B组分，各组分的成分重量比例为：

A组分：

含MoO₃的钝化片状锌铝混合粉浆     26～35，

分散剂                           45～65，

表面活性剂                       0.2～1.0，

其中含MoO₃的钝化片状锌铝混合粉浆有下列重量比例的原料成分：

球状锌粉                65～75，

球状铝粉                10～15，

MoO₃粉                 0.8～2.2，

200号溶剂油             10～20；

B组分：

硅烷偶联剂              12～14，

硼酸                    0.3～2.4，

去离子水                42～55。

所选用分散剂为下述的一种：聚乙二醇，二丙二醇或二甘醇。

所选用表面活性剂为下述的一种：NP-4，NP-9或OP-10。

所选用硅烷偶联剂为下述的一种：硅烷偶联剂KH550、560、KH570、硅烷偶联剂A-174或硅烷偶联剂A-151。

所选用MoO₃粉平均粒径为不大于50微米的粉体。

所用钝化片状锌铝混合粉浆，其锌铝粉片径不大于20微米，厚度不大于0.2微米。

无铬水性金属防腐涂料的制备方法具体步骤如下：

（1）将球状锌粉325或500目，球状铝粉FLT2或FLT3按所述重量比例与200号溶剂油混合，再加入MoO₃粉搅拌均匀，将球状锌粉和球状铝粉加工成片状锌粉和片状铝粉，制成钝化片状锌铝混合粉浆；

（2）按所述重量比例将片状锌铝混合粉浆和分散剂、表面活性剂在搅拌条件下混合，再用分散机充分搅拌分散均匀，制成A组分；

（3）按所述重量比例将硅烷偶联剂、硼酸和去离子水在搅拌条件下混合水解，直至搅拌分散成透明液体，制成B组分；

（4）在使用前将A、B两组分按1:1.3～1.4的重量比例混合搅拌均匀，可刷涂、喷涂或浸涂方式进行涂装；固化方式采用加热烧结，在70℃～100℃烘干30分钟，再在280℃～330℃进行烧结固化。

本方案所用去离子水，其电导率为0.1-1 us/cm。

本发明的积极效果：

1、本发明中采用的钝化片状锌铝混合粉浆制备方法是在MoO₃钝化剂保护下，将球状锌铝粉加工成片状锌铝粉浆的。在将球状锌铝粉变成片状锌铝粉过程中，随着锌铝粉新的表面产生，比表面积增大的同时，MoO₃钝化剂就将新产生的表面迅速钝化，从而保证了片状锌铝粉浆中的片状锌粉和铝粉全表面完全钝化。完全钝化的片状锌粉和铝粉不会产生水化反应，使本发明制备的无铬水性金属防腐涂料具有良好的长期稳定性。

2、本发明涂料在15微米的涂层厚度下，可以达到1600小时的盐雾试验无锈点。

具体实施方式

实施例1

配制本方案所述无铬水性金属防腐涂料，按如下步骤进行：

首先配制本方案涂料的A组分：

（1）选取500目锌粉70公斤，FLT2铝粉12公斤，加200号溶剂油15公斤混合后搅拌均匀，再加入MoO₃粉1.0公斤搅拌均匀；采用发明专利《一种超细片状金属粉体的加工方法及设备》（授权公告号：CN101829787B）的加工方法，将球状锌粉和球状铝粉加工成片状锌粉和片状铝粉，其锌铝粉片径控制在不大于20微米，厚度不大于0.2微米，制成钝化片状锌铝混合粉浆98公斤备用。

上述的金属粉体的加工方法：：采用密闭式圆柱形球磨罐，先装入刚性研磨球体，再加入待加工的颗粒状金属粉，研磨球体与颗粒状金属粉的体积比例为5 ：1 ～ 6 ：1 ；同时加入研磨介质200 号溶剂油和MoO₃粉 ，控制球磨罐50 ～ 100 转/ 分钟旋转，研磨时间为8至16小时。

（2）在步骤（1）制成的钝化片状锌铝混合粉浆中取出28公斤，加入48公斤的分散剂聚乙二醇、0.5公斤的表面活性剂NP-9，在搅拌条件下混合，再用分散机充分搅拌分散均匀，制成涂料A组分76.5公斤。

（3）再配制本方案涂料的B组分：

选取硅烷偶联剂KH560为14公斤，工业硼酸（GB/T538-2006） 2.0公斤，电导率为0.1-1 us/cm去离子水50公斤。在搅拌条件下缓慢混合，直至充分搅拌分散均匀，成透明液体，制成涂料B组分66公斤。

（4）在使用前，取步骤（2）制得的50公斤A组分和步骤（3）制得的65公斤B组分，混合搅拌均匀，得到可采用刷涂、喷涂或浸涂方式涂装的金属防腐涂料。涂料的固化方式采用加热烧结，在70℃～100℃烘干30分钟左右，再在280℃～330℃进行烧结固化。

 

实施例2：

首先配制本方案涂料的A组分：

（1）选取325目锌粉72公斤，FLT2铝粉14公斤，加200号溶剂油16公斤混合后搅拌均匀，再加入MoO₃粉1.5公斤搅拌均匀；采用发明专利《一种超细片状金属粉体的加工方法及设备》（授权公告号：CN101829787B）的加工方法，将球状锌粉和球状铝粉加工成片状锌粉和片状铝粉，其锌铝粉片径控制在不大于20微米，厚度不大于0.2微米，制成钝化片状锌铝混合粉浆103.5公斤备用。

上述的金属粉体的加工方法：：采用密闭式圆柱形球磨罐，先装入刚性研磨球体，再加入待加工的颗粒状金属粉，研磨球体与颗粒状金属粉的体积比例为5 ：1 ～ 6 ：1 ；同时加入研磨介质200 号溶剂油和MoO₃粉 ，控制球磨罐50 ～ 100 转/ 分钟旋转，研磨时间为8至16小时。

（2）在步骤（1）制成的钝化片状锌铝混合粉浆中取出30公斤，加入50公斤的分散剂聚乙二醇、0.8公斤的表面活性剂OP-10，在搅拌条件下混合，再用分散机充分搅拌分散均匀，制成涂料A组分80.8公斤。

（3）再配制本方案涂料的B组分：

选取硅烷偶联剂KH570为13公斤，工业硼酸（GB/T538-2006） 2.0公斤，电导率为0.1-1 us/cm去离子水55公斤。在搅拌条件下缓慢混合，直至充分搅拌分散均匀，成透明液体，制成涂料B组分70公斤。

（4）在使用前，取步骤（2）制得的50公斤A组分和步骤（3）制得的70公斤B组分，混合搅拌均匀，得到可采用刷涂、喷涂或浸涂方式涂装的金属防腐涂料。涂料的固化方式采用加热烧结，在70℃～100℃烘干30分钟左右，再在280℃～330℃进行烧结固化。

 

实施例3：

首先配制本方案涂料的A组分：

（1）选取500目锌粉75公斤，FLT2铝粉15公斤，加200号溶剂油18公斤混合后搅拌均匀，再加入MoO₃粉2.0公斤搅拌均匀；采用发明专利《一种超细片状金属粉体的加工方法及设备》（授权公告号：CN101829787B）的加工方法，将球状锌粉和球状铝粉加工成片状锌粉和片状铝粉，其锌铝粉片径控制在不大于20微米，厚度不大于0.2微米，制成钝化片状锌铝混合粉浆110.0公斤备用。

上述的金属粉体的加工方法：：采用密闭式圆柱形球磨罐，先装入刚性研磨球体，再加入待加工的颗粒状金属粉，研磨球体与颗粒状金属粉的体积比例为5 ：1 ～ 6 ：1 ；同时加入研磨介质200 号溶剂油和MoO₃粉 ，控制球磨罐50 ～ 100 转/ 分钟旋转，研磨时间为8至16 小时。

（2）在步骤（1）制成的钝化片状锌铝混合粉浆中取出32公斤，加入55公斤的分散剂二甘醇 、0.8公斤的表面活性剂OP-10，在搅拌条件下混合，再用分散机充分搅拌分散均匀，制成涂料A组分87.8公斤。

（3）再配制本方案涂料的B组分：

选取硅烷偶联剂A-174为13公斤，工业硼酸（GB/T538-2006） 2.0公斤，电导率为0.1-1 us/cm去离子水55公斤。在搅拌条件下缓慢混合，直至充分搅拌分散均匀，成透明液体，制成涂料B组分70.0公斤。

（4）在使用前取步骤（2）制得的50公斤A组分和步骤（3）制得的70公斤B组分，混合搅拌均匀，得到可采用刷涂、喷涂或浸涂方式涂装的金属防腐涂料。涂料的固化方式采用加热烧结，在70℃～100℃烘干30分钟左右，再在280℃～330℃进行烧结固化。

 

实施例4：

首先配制本方案涂料的A组分：

（1）选取500目锌粉75公斤，FLT2铝粉15公斤，加200号溶剂油20公斤混合后搅拌均匀，再加入MoO₃粉2.2公斤搅拌均匀；采用发明专利《一种超细片状金属粉体的加工方法及设备》（授权公告号：CN101829787B）的加工方法，将球状锌粉和球状铝粉加工成片状锌粉和片状铝粉，其锌铝粉片径控制在不大于20微米，厚度不大于0.2微米，制成钝化片状锌铝混合粉浆112.2公斤备用。

上述的金属粉体的加工方法：：采用密闭式圆柱形球磨罐，先装入刚性研磨球体，再加入待加工的颗粒状金属粉，研磨球体与颗粒状金属粉的体积比例为5 ：1 ～ 6 ：1 ；同时加入研磨介质200 号溶剂油和MoO₃粉 ，控制球磨罐50 ～ 100 转/ 分钟旋转，研磨时间为8 至16 小时。

（2）在步骤（1）制成的钝化片状锌铝混合粉浆中取出30公斤，加入54公斤的分散剂二丙二醇、1.0公斤的表面活性剂NP-9，在搅拌条件下混合，再用分散机充分搅拌分散均匀，制成涂料A组分85.0公斤。

（3）再配制本方案涂料的B组分：

选取硅烷偶联剂A-151为13公斤，工业硼酸（GB/T538-2006） 2.0公斤，电导率为0.1-1 us/cm去离子水55公斤。在搅拌条件下缓慢混合，直至充分搅拌分散均匀，成透明液体，制成涂料B组分70.0公斤。

（4）在使用前，取步骤（2）制得的50公斤A组分和步骤（3）制得的,68公斤B组分，混合搅拌均匀，得到可采用刷涂、喷涂或浸涂方式涂装的金属防腐涂料。涂料的固化方式采用加热烧结，在70℃～100℃烘干30分钟左右，再在280℃～330℃进行烧结固化。

 

实施例5:

首先配制本方案涂料的A组分：

（1）选取500目锌粉75公斤，FLT2铝粉14公斤，加200号溶剂油15公斤混合后搅拌均匀，再加入MoO₃粉2.0公斤搅拌均匀；采用发明专利《一种超细片状金属粉体的加工方法及设备》（授权公告号：CN101829787B）的加工方法，将球状锌粉和球状铝粉加工成片状锌粉和片状铝粉，其锌铝粉片径控制在不大于20微米，厚度不大于0.2微米，制成钝化片状锌铝混合粉浆106.0公斤备用。

上述的金属粉体的加工方法：：采用密闭式圆柱形球磨罐，先装入刚性研磨球体，再加入待加工的颗粒状金属粉，研磨球体与颗粒状金属粉的体积比例为5 ：1 ～ 6 ：1 ；同时加入研磨介质200 号溶剂油和MoO₃粉 ，控制球磨罐50 ～ 100 转/ 分钟旋转，研磨时间为8至16小时。

（2）在步骤（1）制成的钝化片状锌铝混合粉浆中取出30公斤，加入50公斤的分散剂聚乙二醇 、0.8公斤的表面活性剂NP-4，在搅拌条件下混合，再用分散机充分搅拌分散均匀，制成涂料A组分80.8公斤。

（3）再配制本方案涂料的B组分：

选取硅烷偶联剂KH550为12.5公斤，工业硼酸（GB/T538-2006） 1.5公斤，电导率为0.1-1 us/cm去离子水55公斤。在搅拌条件下缓慢混合，直至充分搅拌分散均匀，成透明液体，制成涂料B组分69.0公斤。

（4）在使用前，取步骤（2）制得的50公斤A组分和步骤（3）制得的66公斤B组分，混合搅拌均匀，得到可采用刷涂、喷涂或浸涂方式涂装的金属防腐涂料。涂料的固化方式采用加热烧结，在70℃～100℃烘干30分钟左右，再在280℃～330℃进行烧结固化。

本发明经试验测得固化后的涂层，其结合力均在4级以上，8微米涂层的试验件的中性盐雾实验寿命达到了480小时以上；10.5微米涂层的试验件的中性盐雾实验寿命可达1000小时以上；在15微米涂层的试验件的中性盐雾实验寿命可达1600小时以上。

Claims (7)

1.一种无铬水性金属防腐涂料，原料分为A、B组分，各组分的成分重量比例为：

A组分：

含MoO₃的钝化片状锌铝混合粉浆     26～35，

分散剂                           45～65，

表面活性剂                       0.2～1.0，

其中含MoO₃的钝化片状锌铝混合粉浆有下列重量比例的原料成分：

球状锌粉                65～75，

球状铝粉                10～15，

MoO₃粉                 0.8～2.2，

200号溶剂油             10～20；

B组分：

硅烷偶联剂              12～14，

硼酸                    0.3～2.4，

去离子水                42～55。

2.按照权利要求1所述的无铬水性金属防腐涂料，其特征在于：所选用MoO₃粉平均粒径为不大于50微米的粉体。

3.按照权利要求1所述的无铬水性金属防腐涂料，其特征在于：所选用分散剂为下述的一种：聚乙二醇，二丙二醇或二甘醇。

4.按照权利要求1所述的无铬水性金属防腐涂料，其特征在于：所选用表面活性剂为下述的一种：NP-4，NP-9或OP-10。

5.按照权利要求1所述的无铬水性金属防腐涂料，其特征在于：所用钝化片状锌铝混合粉浆，其锌铝粉片径不大于20微米，厚度不大于0.2微米。

6.按照权利要求1所述的无铬水性金属防腐涂料，其特征在于：所选用硅烷偶联剂为下述的一种：硅烷偶联剂KH550、560、KH570、硅烷偶联剂A-174或硅烷偶联剂A-151。

7.一种如权利要求1所述的无铬水性金属防腐涂料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：

（1）将球状锌粉325或500目，球状铝粉FLT2或FLT3按所述重量比例与200号溶剂油混合，再加入MoO₃粉搅拌均匀，将球状锌粉和球状铝粉加工成片状锌粉和片状铝粉，制成钝化片状锌铝混合粉浆；

（2）按所述重量比例将片状锌铝混合粉浆和分散剂、表面活性剂在搅拌条件下混合，再用分散机充分搅拌分散均匀，制成A组分；

（3）按所述重量比例将硅烷偶联剂、硼酸和去离子水在搅拌条件下混合水解，直至搅拌分散成透明液体，制成B组分；

（4）在使用前将A、B两组分按1:1.3～1.4的重量比例混合搅拌均匀，可刷涂、喷涂或浸涂方式进行涂装；固化方式采用加热烧结，在70℃～100℃烘干30分钟，再在280℃～330℃进行烧结固化。