CN108977003B - 用于铸铁件的水性防腐蚀低温自干涂料与防闪锈涂装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于铸铁件的水性防腐蚀低温自干涂料与防闪锈涂装方法。涂料由水性树脂、固化交联剂、防锈颜料、填料、着色颜料、防闪锈剂、水性助剂、水等原料组成。本发明的水性防腐蚀低温自干涂料，具有很好的防腐蚀作用，可以有效减少甚至避免闪锈，可以在5～35℃，相对湿度不高于90％的条件下使用，大大方便了操作。本发明涂料适合刷涂、滚涂、淋涂、喷涂和浸涂等多种涂装方式，特别适用于发动机缸体、缸盖，减速器，车桥壳，离合器片，圆柱齿轮壳和平衡轴支架等铸铁材质的关键零部件的腐蚀防护。

Description

用于铸铁件的水性防腐蚀低温自干涂料与防闪锈涂装方法

技术领域

本发明涉及一种防腐蚀涂料及涂装方法，特别涉及一种用于铸铁件的水性防腐蚀低温自干涂料与防闪锈涂装方法。

背景技术

铸铁由于具有强度高，导热和耐热疲劳、加工性等综合性能好的优点，已然成为一种不可替代的金属材料而被广泛应用于生产受力复杂，强度、韧性、耐磨性等要求较高的汽车零部件。

水性涂料以水为主要溶剂，对人体与环境危害小，并且具有施工方便、安全性好、易于储存运输等特点，已成为现代涂料的重要发展方向。目前水性涂料在建筑涂料和电泳涂料领域得到了广泛应用，但在金属防腐蚀涂料方面的使用还很有限。在钢铁表面使用水性涂料，在干燥过程由于有水和氧的存在极容易发生腐蚀。

铸铁是多相组织，其金相组织主要由铁素体，石墨和渗碳体组成。渗碳体的阴极性比铁素体强，石墨的阴极性又比渗碳体强。大量石墨和渗碳体的存在，使得铸铁涂装水性涂料过程中形成了许多腐蚀微电池，导致铸铁基体极易出现闪锈蚀。

闪锈是指新施工的水性涂料干燥过程中在金属基材表面出现的锈斑现象。由于水性涂料体系以水为主要分散介质，相对于溶剂型涂料，水的蒸发潜热较大，挥发速率较慢，特别是梅雨季节，施工环境湿度≧85％以上时，水性涂料中的水与金属基材表面接触时间较长，容易产生闪锈问题，严重影响涂膜的防腐蚀性能。从多方面试验和行业反馈的情况显示，铸铁不仅是最容易呈现闪锈的金属基材，也是最难以解决闪锈问题的基材之一。

CN107899909A公开了一种水性工业防腐涂料，其主要成分的重量份配比为成膜物︰防锈颜料︰颜填料︰水性助剂︰去离子水＝20～40︰5～20︰15～30︰1～5︰10～30，所述的成膜物为水性环氧树脂、水性丙烯酸树脂、水性聚酯树脂、水性环氧酯树脂和水性醇酸树脂中的一种或几种；所述的防锈颜料为磷酸盐类、钼酸盐类、硼酸盐类、复合铁钛粉和锌粉化学防锈颜料中的一种或几种；所述的颜填料为云母氧化铁、氧化铁红、氧化铁黑、云母粉、硫酸钡、硅酸铝镁粉和硅微粉中的一种或几种；所述水性助剂为分散剂、润湿流平剂、抗闪蚀剂、防沉触变剂、消泡剂和环保型助溶剂中的一种或几种。然而使用时发现，该涂料依然存在闪锈的问题。为获得更好的防腐蚀效果，一般还是使用常规的有机溶剂型防腐涂料。少数几种水性防腐蚀涂料，对施工环境也有着较为严格的要求，一般要求控制相对湿度在60％以下，或在涂装后升温，以加速涂料干燥，以减少闪锈发生的可能性。

因此，市场迫切需要涂装在铸铁材质零部件件不易闪锈的水性防腐蚀低温自干涂料体系与防闪锈涂装技术，以推进铸铁件防腐蚀涂装的水性化进程。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的技术的不足，提供一种适用于铸铁件的水性防腐蚀低温自干涂料。

本发明的另一个目的在于提供使用上述水性防腐蚀低温自干涂料的防闪锈涂装工艺。

本发明所采取的技术方案是：

一种用于铸铁件的水性防腐蚀自干涂料，其质量组成为：

去离子水适量；

pH值8～12。

作为上述水性防腐蚀自干涂料的进一步改进，水性树脂选自水性环氧树脂、水性丙烯酸改性环氧酯树脂、水性醇酸树脂、水性丙烯酸树脂中一种或2种的混合物。

作为上述水性防腐蚀自干涂料的进一步改进，固化交联剂为氮吡啶、抗水解的硅烷偶联剂、聚酰胺类化合物、金属皂化物中的2种。

作为上述水性防腐蚀自干涂料的进一步改进，防闪锈剂选自有机锌螯合物、氨基羧酸盐、非金属有机物Nuosept中的2种或3种。

作为上述水性防腐蚀自干涂料的进一步改进，使用AMP-95、N,N-二甲基乙醇胺、氨水、二乙胺和三乙胺中的至少一种调节涂料体系的pH值。

作为上述水性防腐蚀自干涂料的进一步改进，防锈颜料为改性磷酸锌、三聚磷酸铝、磷钼酸锌、磷硅酸锶、磷硅酸锌、硅酸锶、磷酸锌铝和复合磷酸铁中的至少2种。

作为上述水性防腐蚀自干涂料的进一步改进，其质量组成为：

去离子水适量；

pH值9.0～11.5；

防闪锈剂为有机锌螯合物：非金属有机物Nuosept：氨基羧酸盐的质量比＝(0.2～0.3)：(0.2～0.3)：(0～0.2)的混合物；

防锈颜料为改性磷酸锌和三聚磷酸铝的混合物；或磷钼酸锌、磷硅酸锶和磷硅酸锌的混合物；或复合磷酸铁和改性磷酸锌的混合物；或改性磷酸锌、磷酸锌铝和硅酸锶的混合物。

一种铸铁件的防闪锈涂装方法，包括如下步骤：

1)对铸铁件进行前处理，备用；

2)使用去离子水调节上述的水性防腐蚀自干涂料的粘度，控制调节后涂料的pH值不低于8.0，对铸铁件进行涂装；

3)干燥涂层，完成涂装。

作为上述防闪锈涂装方法的进一步改进，涂装时的温度为5～35℃，相对湿度不高于90％。

作为上述防闪锈涂装方法的进一步改进，调节后涂料的pH值为9.0～11.5。

本发明的有益效果是：

本发明的水性防腐蚀低温自干涂料，可以在5～35℃，相对湿度不高于90％的条件下使用，大大方便了操作。本发明的水性防腐蚀低温自干涂料，具有很好的防腐蚀作用，更为重要的是在涂装过程中，可以有效减少甚至避免闪锈，极大地提高了铸铁件的防腐蚀性能。本发明涂料适合刷涂、滚涂、淋涂、喷涂和浸涂等多种涂装方式，特别适用于发动机缸体、缸盖，减速器，车桥壳，离合器片，圆柱齿轮壳和平衡轴支架等铸铁材质的关键零部件的腐蚀防护。

本发明的涂装工艺，配合水性防腐蚀涂料正确地涂装于铸铁材质的零部件，可以避免发生闪锈现象，能有效保证漆膜在铸铁类零部件上的防腐蚀性能，延长铸铁件的使用寿命。

具体实施方式

一种用于铸铁件的水性防腐蚀自干涂料，其质量组成为：

去离子水适量；

pH值8～12。

作为上述水性防腐蚀自干涂料的进一步改进，水性树脂选自水性环氧树脂、水性丙烯酸改性环氧酯树脂、水性醇酸树脂、水性丙烯酸树脂中一种或2种的混合物。

作为上述水性防腐蚀自干涂料的进一步改进，固化交联剂为氮吡啶、抗水解的硅烷偶联剂、聚酰胺类化合物、金属皂化物中的2种。

作为上述水性防腐蚀自干涂料的进一步改进，防闪锈剂选自有机锌螯合物、氨基羧酸盐、非金属有机物Nuosept中的2种或3种。

作为上述水性防腐蚀自干涂料的进一步改进，使用AMP-95、N,N-二甲基乙醇胺、氨水、二乙胺和三乙胺中的至少一种调节涂料体系的pH值。

作为上述水性防腐蚀自干涂料的进一步改进，防锈颜料为改性磷酸锌、三聚磷酸铝、磷钼酸锌、磷硅酸锶、磷硅酸锌、硅酸锶、磷酸锌铝和复合磷酸铁中的至少2种。

作为上述水性防腐蚀自干涂料的进一步改进，其质量组成为：

去离子水适量；

pH值9.0～11.5；

防闪锈剂为有机锌螯合物：非金属有机物Nuosept：氨基羧酸盐的质量比＝(0.2～0.3)：(0.2～0.3)：(0～0.2)的混合物；

防锈颜料为改性磷酸锌和三聚磷酸铝的混合物；或磷钼酸锌、磷硅酸锶和磷硅酸锌的混合物；或复合磷酸铁和改性磷酸锌的混合物；或改性磷酸锌、磷酸锌铝和硅酸锶的混合物。

一种铸铁件的防闪锈涂装方法，包括如下步骤：

1)对铸铁件进行前处理，备用；

2)使用去离子水调节上述的水性防腐蚀自干涂料的粘度，控制调节后涂料的pH值不低于8.0，对铸铁件进行涂装；

3)干燥涂层，完成涂装。

一般而言，涂装时的在常规条件下进行即可，常规的涂装条件均可以满足要求。作为上述防闪锈涂装方法的进一步改进，涂装时的温度为5～35℃，相对湿度不高于90％。当时，涂装时的温度高于35℃也是可以的。温度过低时，涂料的粘度过高，不易得到外观良好的涂层。

作为上述防闪锈涂装方法的进一步改进，调节后涂料的pH值为9.0～11.5。

为获得更好的涂装效果，在进行涂装时，需要对铸铁件进行常规的磨砂、清洁、除油处理。具体的前处理工艺可以参考如下操作进行：

1)清除铸铁工件表面的铁锈，氧化铁皮和毛刺，控制铸铁工件表面处理质量达到GB/T 8923.1-2011《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》标准规定的Sa2.5级，使得铸铁件露出新鲜的金属表面，表面粗糙度35-75μm，焊缝处打砂度要求在90～100％，其他部位要求在50％以上，以获得具有涂装意义的表面质量；

2)将机械前处理过的铸铁工件进行除油清洗剂喷淋预处理，清除铸铁工件表面残留的油污，最后，用压缩空气吹除壳体表面残留物质，保证涂装前铸铁工件表面洁净，短时间又不产生过腐蚀。

当然，也可以使用本领域公知的方法对铸件进行前处理，以满足涂装要求。

下面结合实施例，进一步说明本发明的技术方案。

实施例1～4各组分的配比如下((单位：wt％))

对比例1～4分别同实施例1～4，不同之处在于其防闪锈剂和防锈颜料的用量如下：

性能检测：

1)使用去离子水稀释上述水性防腐蚀涂料至可施工的黏度，稀释比例为涂料：水＝10:(1～5)，稀释后的涂料使用氨水调节其pH值为原涂料pH值；

2)在经过预处理的铸铁件壳体表面喷涂上一层稀释至合理施工状态的水性防腐蚀涂料，整个喷涂过程采用高压混气喷涂设备，空气压力为0.5MPa，压力式喷枪，喷枪距离工件30～50cm，喷涂流量为450mL/min，喷雾一般控制在与铸铁件喷涂面垂直，喷涂移动速度为0.4～0.6m/s，每道喷涂要压盖前一道漆膜的1/3宽幅，喷涂过程的环境温度20～25℃，环境湿度80～90RH％；

3)将喷涂后的铸铁件与自然条件下干燥或60℃烘干。

按常规方法或通用方法检测其涂层的外观及性能。

实验结果如下表：

不同涂料的性能检测

注：防闪锈性1为最好，5为最差。

通过实施例1～5与对比例1～5的实验结果可知：

按照本发明的防闪锈技术的实施，不同涂料的耐腐蚀性能和附着力基本不受影响，但实施例1、2和5中，通过复合配特定比例的防闪锈剂、防锈颜料，能够提高涂料的耐水性和耐中性盐雾性。

不同的防闪锈剂、防锈颜料，对涂料的防闪锈性有着较为重要的影响。有机锌螯合物和非金属有机物Nuosept两者混合，可以有效提高水性单组份自干涂料的防闪锈性能，而氨基羧酸盐对水性双组份环氧涂料的防闪锈性能有提高，且有助于提高涂料的耐水性和耐中性盐雾性。

自然条件下干燥的时间稍长，60℃烘干有利于减少闪锈的发生。但是不论是自然条件下干燥还是60℃烘干，对本发明实施例的涂层性能和防闪锈性无显著影响。

Claims (7)

1.一种用于铸铁件的水性防腐蚀自干涂料，其质量组成为：

去离子水适量；

pH值9.0～11.5；

防闪锈剂为有机锌螯合物：非金属有机物Nuosept：氨基羧酸盐的质量比＝(0.2～0.3)：(0.2～0.3)：(0～0.2)的混合物；

防锈颜料为改性磷酸锌和三聚磷酸铝的混合物；或磷钼酸锌、磷硅酸锶和磷硅酸锌的混合物；或复合磷酸铁和改性磷酸锌的混合物；或改性磷酸锌、磷酸锌铝和硅酸锶的混合物。

2.根据权利要求1所述的水性防腐蚀自干涂料，其特征在于：水性树脂选自水性环氧树脂、水性丙烯酸改性环氧酯树脂、水性醇酸树脂、水性丙烯酸树脂中一种或2种的混合物。

3.根据权利要求1所述的水性防腐蚀自干涂料，其特征在于：固化交联剂为氮吡啶、抗水解的硅烷偶联剂、聚酰胺类化合物、金属皂化物中的2种。

4.根据权利要求1所述的水性防腐蚀自干涂料，其特征在于：使用AMP-95、N,N-二甲基乙醇胺、氨水、二乙胺和三乙胺中的至少一种调节涂料体系的pH值。

5.一种铸铁件的防闪锈涂装方法，包括如下步骤：

1)对铸铁件进行前处理，备用；

2)使用去离子水调节权利要求1～4任一项所述的水性防腐蚀自干涂料的粘度，控制调节后涂料的pH值不低于8.0，对铸铁件进行涂装；

3)干燥涂层，完成涂装。

6.根据权利要求5所述的防闪锈涂装方法，其特征在于：涂装时的温度为5～35℃，相对湿度不高于90％。

7.根据权利要求5或6所述的防闪锈涂装方法，其特征在于：调节后涂料的pH值为9.0～11.5。