CN115044280B - 一种适用于热轧耐候钢的带氧化皮涂装的锈色涂层材料及其使用方法 - Google Patents

一种适用于热轧耐候钢的带氧化皮涂装的锈色涂层材料及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于耐候钢表面防护技术领域，公开了一种适用于热轧耐候钢的带氧化皮涂装的锈色涂层材料及其使用方法，所述锈色涂层材料的组分及所占质量百分比为：双酚A型环氧树脂20～25％、环氧固化剂5～10％、正丁醇12～20％、冰乙酸3～5％、磷酸镍5～15％、硫酸铬5～10％、Fe(OH)35～20％、Fe2O310～30％。本发明的锈色涂层材料，使用时无需对耐候钢表面进行除氧化铁皮预处理，涂覆工序简单，涂覆后能够促进涂层内锈层的加速形成及稳定，后期涂层剥落过程中涂层与锈层色调统一，不影响视觉观感。

Description

一种适用于热轧耐候钢的带氧化皮涂装的锈色涂层材料及其 使用方法
技术领域
本发明属于耐候钢表面防护技术领域，具体涉及一种适用于热轧耐候钢的带氧化皮涂装的锈色涂层材料其使用方法。
背景技术
钢铁材料广泛应用在建筑、桥梁、造船、车辆等领域中。这些领域有一个共同的特点，即所用的结构部件均暴露在大气中，普通钢铁材料在大气中很容易被腐蚀。因此，钢铁材料在大气环境中一般不直接使用，需涂装防腐涂层体系进行保护，根据钢结构使用环境的腐蚀等级，采用不同的防腐涂层体系，这样大幅提升了钢铁材料在使用过程中的经济投入。
耐候钢是通过在普通钢中添加一定量的合金元素获得的一种低合金钢，耐候钢相对于普碳钢具有较好的耐候性，是由于在大气腐蚀条件下，其表面的疏松外腐蚀产物层和基体之间能够形成一层致密、连续的保护性锈层，这种锈层稳定性好且组织细小致密，除了可以有效地隔离腐蚀介质与钢基体的接触，阻止水和酸根的侵入外，同时因为其具有极高的阻抗，极大地减缓了腐蚀阳极区和阴极区之间的电子迁移，从而降低了电化学反应的速度，抑制了内部钢材的腐蚀。由于耐候钢优异的抗腐蚀性能，耐候钢可以不涂覆防腐蚀涂料裸露使用。
然而，在自然条件下耐候钢保护性稳定锈层的形成通常需要几年的时间，稳定锈层形成之前耐候钢易出现锈液流挂现象，污染环境且极大影响了钢结构整体外观颜色均匀性，成为限制耐候钢免涂装推广应用的瓶颈。对此，比较好的处理方式是对耐候钢进行表面稳定化处理，即在表面进行一层简单涂装，这样既能保证耐候钢裸露使用初期不出现锈液流挂，又可以加速稳定锈层的生成。
但是，由于热轧耐候钢其表面覆盖有一层氧化物，会影响表面稳定化处理质量，现有的表面稳定化处理技术大多需要对耐候钢表面进行除氧化铁皮预处理，方法包括酸洗法、喷砂法等，工序复杂且额外增加成本。此外，在保护性锈层形成之后，表面的稳定化涂层逐渐粉化剥落，过程中暂未剥落的涂层与底层稳定后的锈层表现出明显的颜色差异，影响视觉观感难以被用户接受，也是目前面临的亟待解决的实际问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有耐候钢表面稳定化处理技术存在的不足，提供一种适用于热轧耐候钢的带氧化皮涂装的锈色涂层材料，使用时无需对耐候钢表面进行除氧化铁皮等预处理，涂覆工序简单，涂覆后能够促进涂层内锈层的加速形成及稳定，后期涂层剥落过程中涂层与锈层色调统一，不影响视觉观感。
为解决本发明所提出的技术问题，本发明提供一种适用于热轧耐候钢的带氧化皮涂装的锈色涂层材料，其组分及所占质量百分比为：双酚A型环氧树脂 20～25％、环氧固化剂5～10％、正丁醇12～20％、冰乙酸3～5％、磷酸镍5～15％、硫酸铬5～10％、Fe(OH)3 5～20％、Fe2O3 10～30％。
优选地，正丁醇的质量百分比为12～15％。
优选地，磷酸镍的质量百分比为10～15％。
优选地，硫酸铬的质量百分比为5～8％。
优选地，Fe(OH)3的质量百分比为10～15％。
优选地，Fe2O3的质量百分比为15～25％。
上述方案中，所述双酚A型环氧树脂为环氧树脂E-44。
上述方案中，所述环氧固化剂为酰胺基胺固化剂NP-440。
上述方案中，所述Fe(OH)3和Fe2O3为工业级固体粉末原料，粒度≤400目。
本发明还提供一种适用于热轧耐候钢的带氧化皮涂装的锈色涂层材料的使用方法，使用步骤为：按质量百分比称取各组分原料，混合均匀，制得所述锈色涂层材料；将所述锈色涂层材料均匀地涂刷在热轧耐候钢表面形成锈色涂层，自然干燥。
上述方案中，所述热轧耐候钢的组分按质量百分含量计为：C：0.02～0.1％， Si：0.02～0.3％，Mn：0.5～1.5％，P：<0.2％，S：<0.01％，Cu：0.02～1.5％，Ni：≤2％，Cr：0.2～4％，其余为Fe及不可避免的杂质。
上述方案中，所述锈色涂层在自然干燥时的表干时间＜10min，实干时间＜ 100h。
本发明各组分的作用如下：
环氧树脂E-44作为成膜物质，分子链长，分子链段多，柔顺性强，分子中极性部分多，使分子链相互缠结在一起，内摩擦大，不易活动，分子链间极性作用力大，致使链的刚性增大，它兼有柔顺性和刚性的双重特点。分子结构中含有稳定的苯环和醚键，分子结构又较为紧密，因此对化学介质有较好的稳定性。
酰胺基胺固化剂NP-440作和为固化剂，综合性能优良，分子内长链烃具有很好的内增塑作用，具有良好的柔韧性耐冲击，可实现室温固化，同时可实现水性化，且与环氧树脂具有较好相容性，是环氧树脂的新型优良固化剂和增韧剂。
正丁醇作为溶剂，由于环氧树脂的溶解度参数与正丁醇相当，采用正丁醇作为溶剂，将具有更大的溶涨或溶解能力。
冰乙酸可以中和树脂中部分仲胺，以实现水性化。同时可以作为除锈剂，提高氧化铁皮表面质量，免除前期表面处理以及促进表面锈层的稳定。
磷酸镍和硫酸铬配合使用，硫酸铬中Cr元素，转化为非晶态羟基氧化物α-(Fe1- xCrx)OOH，与Fe2O3反应共同加速α-FeOOH的生成，使锈层完整、致密、附着性强，具有良好的防护性能，阻止腐蚀介质进一步腐蚀钢板内部。
Fe(OH)3、Fe2O3作为无机防锈着色颜料，使锈层成红色；同时Fe2O3、Fe(OH)3可与磷酸镍反应，促进生成不溶性的铁系磷酸盐，提高耐蚀性；此外硫酸铬形成的沉淀膜可有效弥补铁系磷酸盐膜层的缺陷，促进形成完整、致密的保护膜层，显著提升所得锈层结构的耐蚀性能和稳定性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)本发明的锈色涂层材料在使用时无需对耐候钢表面进行除氧化铁皮预处理，涂覆工序简单，一道涂装工艺即可完成，可避免预处理带来的高额成本，同时也提高了工程应用的进度。
2)本发明的锈色涂层具有良好的快干特性，且与钢板基体具有良好的附着性，涂覆后与耐候钢表面发生作用，促进涂层内锈层的加速形成，使锈层完整、致密且稳定，具有长效、优异的金属防护性能。
3)本发明的锈色涂层对耐候钢表面形成保护，避免了耐候钢使用初期锈液流挂的现象，随着保护性锈层的形成，涂层逐渐剥落，剥落过程中涂层与锈层色调统一，不会影响视觉观感。
附图说明
图1为实施例1的锈色涂层经过1000小时盐雾试验后的表面状态照片。
图2为实施例1的锈色涂层经过2000小时盐雾试验后的表面状态照片。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
以下实施例中采用的热轧耐候钢的组分按质量百分含量计为：C：0.05～0.1％，Si：0.1～0.2％，Mn：0.5～1％，P：<0.015％，Cu：0.2～0.5％，Cr：0.5～2％，其余为Fe及不可避免的杂质。
以下实施例中采用的双酚A型环氧树脂为环氧树脂E-44；环氧固化剂为酰胺基胺固化剂NP-440；正丁醇和冰乙酸为工业级液体原料，纯度≥99％；磷酸镍和硫酸铬为工业级固体原料，纯度≥98％；Fe(OH)3和Fe2O3为工业级固体粉末原料，粒度≤400目。
实施例1
一种适用于热轧耐候钢的带氧化皮涂装的锈色涂层材料，其组分及所占质量百分比为：环氧树脂E-44 20％、酰胺基胺固化剂NP-440 5％、正丁醇12％、冰乙酸3％、磷酸镍5％、硫酸铬5％、Fe(OH)3 20％、Fe2O3 30％。
按上述组分和含量准备原料，混合均匀，制得适用于热轧耐候钢的带氧化皮涂装的锈色涂层材料；将锈色涂层材料均匀地涂刷在热轧耐候钢表面形成锈色涂层，自然干燥。
经测试，该锈色涂层的表干时间8分钟，实干时间小于92小时，具有良好的快干特性。按《GB/T 9286-2021色漆和清漆划格试验》测试该锈色涂层的脱落程度为1级，说明锈色涂层与钢板基体具有良好的附着性。
按《GB/T 10125-2012人造气氛腐蚀试验盐雾试验》开展中性盐雾试验，图1和图2分别为本实施例的锈色涂层经过1000小时和2000小时试验后的表面状态照片，经过1000小时后，涂层未起皮，耐腐蚀性好，经过2000小时后，涂层开始均匀的起皮，延长试验时间直至涂层剥落，可观察到剥落过程中涂层与锈层色调统一，剥落后内层基板形成稳定的保护性锈层。
实施例2
一种适用于热轧耐候钢的带氧化皮涂装的锈色涂层材料，其组分及所占质量百分比为：环氧树脂E-44 25％、酰胺基胺固化剂NP-440 10％、正丁醇20％、冰乙酸5％、磷酸镍15％、硫酸铬10％、Fe(OH)3 5％、Fe2O3 10％。
按上述组分和含量准备原料，混合均匀，制得适用于热轧耐候钢的带氧化皮涂装的锈色涂层材料；将锈色涂层材料均匀地涂刷在热轧耐候钢表面形成锈色涂层，自然干燥。
经测试，该锈色涂层的表干时间9分钟，实干时间小于90小时，具有良好的快干特性。按《GB/T 9286-2021色漆和清漆划格试验》测试该锈色涂层的脱落程度为1级，说明锈色涂层与钢板基体具有良好的附着性。
按《GB/T 10125-2012人造气氛腐蚀试验盐雾试验》开展中性盐雾试验， 1000小时后，涂层仍未起皮，耐腐蚀性好，延长实验时间直至涂层剥落，可观察到剥落过程中涂层与锈层色调统一，剥落后内层基板形成稳定的保护性锈层。
实施例3
一种适用于热轧耐候钢的带氧化皮涂装的锈色涂层材料，其组分及所占质量百分比为：环氧树脂E-44 25％、酰胺基胺固化剂NP-440 10％、正丁醇12％、冰乙酸3％、磷酸镍15％、硫酸铬5％、Fe(OH)3 20％、Fe2O3 10％。
按上述组分和含量准备原料，混合均匀，制得适用于热轧耐候钢的带氧化皮涂装的锈色涂层材料；将锈色涂层材料均匀地涂刷在热轧耐候钢表面形成锈色涂层，自然干燥。
经测试，该锈色涂层的表干时间9分钟，实干时间小于88小时，具有良好的快干特性。按《GB/T 9286-2021色漆和清漆划格试验》测试该锈色涂层的脱落程度为1级，说明锈色涂层与钢板基体具有良好的附着性。
按《GB/T 10125-2012人造气氛腐蚀试验盐雾试验》开展中性盐雾试验， 1000小时后，涂层仍未起皮，耐腐蚀性好，延长实验时间直至涂层剥落，可观察到剥落过程中涂层与锈层色调统一，剥落后内层基板形成稳定的保护性锈层。
实施例4
一种适用于热轧耐候钢的带氧化皮涂装的锈色涂层材料，其组分及所占质量百分比为：环氧树脂E-44 20％、酰胺基胺固化剂NP-440 5％、正丁醇20％、冰乙酸5％、磷酸镍5％、硫酸铬5％、Fe(OH)3 20％、Fe2O3 20％。
按上述组分和含量准备原料，混合均匀，制得适用于热轧耐候钢的带氧化皮涂装的锈色涂层材料；将锈色涂层材料均匀地涂刷在热轧耐候钢表面形成锈色涂层，自然干燥。
经测试，该锈色涂层的表干时间8分钟，实干时间小于92小时，具有良好的快干特性。按《GB/T 9286-2021色漆和清漆划格试验》测试该锈色涂层的脱落程度为1级，说明锈色涂层与钢板基体具有良好的附着性。
按《GB/T 10125-2012人造气氛腐蚀试验盐雾试验》开展中性盐雾试验， 1000小时后，涂层仍未起皮，耐腐蚀性好，延长实验时间直至涂层剥落，可观察到剥落过程中涂层与锈层色调统一，剥落后内层基板形成稳定的保护性锈层。
实施例5
一种适用于热轧耐候钢的带氧化皮涂装的锈色涂层材料，其组分及所占质量百分比为：环氧树脂E-44 20％、酰胺基胺固化剂NP-440 10％、正丁醇15％、冰乙酸5％、磷酸镍5％、硫酸铬10％、Fe(OH)3 15％、Fe2O3 20％。
按上述组分和含量准备原料，混合均匀，制得适用于热轧耐候钢的带氧化皮涂装的锈色涂层材料；将锈色涂层材料均匀地涂刷在热轧耐候钢表面形成锈色涂层，自然干燥。
经测试，该锈色涂层的表干时间7分钟，实干时间小于90小时，具有良好的快干特性。按《GB/T 9286-2021色漆和清漆划格试验》测试该锈色涂层的脱落程度为1级，说明锈色涂层与钢板基体具有良好的附着性。
按《GB/T 10125-2012人造气氛腐蚀试验盐雾试验》开展中性盐雾试验，1000小时后，涂层仍未起皮，耐腐蚀性好，延长实验时间直至涂层剥落，可观察到剥落过程中涂层与锈层色调统一，剥落后内层基板形成稳定的保护性锈层。
上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种适用于热轧耐候钢的带氧化皮涂装的锈色涂层材料，其特征在于，所述锈色涂层材料的组分及所占质量百分比为：双酚A型环氧树脂20～25％、环氧固化剂5～10％、正丁醇12～20％、冰乙酸3～5％、磷酸镍5～15％、硫酸铬5～10％、Fe(OH)3 5～20％、Fe2O3 10～30％；
所述双酚A型环氧树脂为环氧树脂E-44；所述环氧固化剂为酰胺基胺固化剂NP-440；
所述锈色涂层材料使用时直接涂刷在带氧化皮的热轧耐候钢表面形成锈色涂层，自然干燥，表干时间＜10min，实干时间＜100h。
2.根据权利要求1所述的适用于热轧耐候钢的带氧化皮涂装的锈色涂层材料，其特征在于，所述锈色涂层材料的组分及所占质量百分比为：双酚A型环氧树脂20～25％、环氧固化剂5～10％、正丁醇12～15％、冰乙酸3～5％、磷酸镍10～15％、硫酸铬5～8％、Fe(OH)310～15％、Fe2O3 15～25％。
3.根据权利要求1所述的适用于热轧耐候钢的带氧化皮涂装的锈色涂层材料，其特征在于，所述Fe(OH)3和Fe2O3为工业级固体粉末原料，粒度≤400目。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的适用于热轧耐候钢的带氧化皮涂装的锈色涂层材料的使用方法，其特征在于，使用步骤为：按质量百分比称取各组分原料，混合均匀，制得所述锈色涂层材料；将所述锈色涂层材料均匀地涂刷在热轧耐候钢表面形成锈色涂层，自然干燥。
5.根据权利要求4所述的适用于热轧耐候钢的带氧化皮涂装的锈色涂层材料的使用方法，其特征在于，所述热轧耐候钢的组分按质量百分含量计为：C：0.02～0.1％，Si：0.02～0.3％，Mn：0.5～1.5％，P：<0.2％，S：<0.01％，Cu：0.02～1.5％，Ni：≤2％，Cr：0.2～4％，其余为Fe及不可避免的杂质。
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