DE102012108562A1 - Metallschutzbeschichtung und diese verwendender, Zn-feuerbeschichteter, metallischer Werkstoff und Al-Zn-feuerbeschichteter, metallischer Werkstoff - Google Patents

Metallschutzbeschichtung und diese verwendender, Zn-feuerbeschichteter, metallischer Werkstoff und Al-Zn-feuerbeschichteter, metallischer Werkstoff Download PDF

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Abstract

Eine Metallschutzbeschichtung wird vorgeschlagen, die durch das homogene Mischen einer Rohmasse gewonnen wird, die ein wasserlösliches Silicat, einen Katalysator, einen Silanhaftvermittler, einen Siliziumoxidfüllkörper, ein wasserlösliches, schichtbildendes Harz und Wasser enthält; wobei der Katalysator zumindest eine Auswahl der Gruppe bestehend aus Methylcellulose, Carboxymethylcellulose, Carboxyethylcellulose, Carboxymethylhydroxyethylcellulose und ihren löslichen Salzen ist; der Silanhaftvermittler enthält ein erstes, in Formel (1) dargestelltes Silanderivat, bei dem R1, R2 und R3 Methoxyl oder Ethoxyl sind und n eine ganze Zahl im Bereich von 1–4 ist. Weiterhin werden ein Zn-feuerbeschichteter, metallischer Werkstoffund ein Al-Zn-feuerbeschichteter, metallischer Werkstoff vorgeschlagen. Die von der vorgeschlagenen Metallschutzbeschichtung gebildete Schutzschicht hat herausragende Korrosionsbeständigkeits-, Wasserbeständigkeits-, Temperaturbeständigkeits- und Fingerabdruckbeständigkeitseigenschaften.

Description

  • Querverweis auf verwandte Anmeldungen
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der chinesischen Anmeldung Nr. 201110301944.9 , eingereicht am 28. September 2011, betitelt „Metal Protective Coating, Hot-Dip Zn Metallic Material and Hot-Dip Al-Zn Metallic Material”, die ausdrücklich und vollständig mittels Verweis aufgenommen ist.
  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft den Bereich des Metallschutzes, insbesondere eine Metallschutzbeschichtung, einen Zn-feuerbeschichteten metallischen Werkstoff und einen Al-Zn-feuerbeschichteten Werkstoff.
  • Hintergrund
  • Feuerbeschichtete, metallische Werkstoffe, darunter auch Zn-feuerbeschichtete, metallische Werkstoffe und Al-Zn-feuerbeschichtete, metallische Werkstoffe, sind an der Oberfläche mit einer Lage Metallschutzbeschichtung überzogen, zum Bilden einer Schutzschicht, um so Korrosion zu verhindern. Daher sind die Eigenschaften der Metallschutzbeschichtung von großer Wichtigkeit für den Korrosionsschutz von feuerbeschichteten, metallischen Werkstoffen.
  • Beispielsweise offenbart die chinesische Patentanmeldung Nr. CN101608306A eine Passivierungsflüssigkeit, die ebenfalls zu den Metallschutzbeschichtungen zählt, wobei das Passivierungsmittel eine wässrige Lösung ist, die eine wasserlösliche Molybdänverbindung, Borsäure, eine wasserlösliche organische Substanz sowie Kieselsol enthält, und wobei die wasserlösliche, organische Substanz eine Mischung aus Alkohol und organischer Carbonsäure ist.
  • Jedoch haben Versuche gezeigt, dass die Korrosionsbeständigkeit, die Wasserbeständigkeit, die Temperaturbeständigkeit und die Fingerabdrucksbeständigkeit der durch die Metallschutzbeschichtung gebildeten Schutzschicht nach wie vor nicht zufriedenstellend sind.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile von Schutzschichten, die durch bestehende Metallschutzbeschichtungsstoffe gebildet werden, bezüglich Korrosionsbeständigkeit, Wasserbeständigkeit, Temperaturbeständigkeit und Fingerabdrucksbeständigkeit zu überwinden und eine Metallschutzbeschichtung vorzuschlagen, die eine Schutzschicht mit hohen Korrosionsbeständigkeits-, Wasserbeständigkeits-, Temperaturbeständigkeits- und Fingerabdrucksbeständigkeitseigenschaften bilden kann.
  • Um die oben genannte Aufgabe zu erfüllen, schlägt die vorliegende Erfindung eine Metallschutzbeschichtung vor, die durch das homogene Mischen einer Rohmasse gewonnen wird, die ein wasserlösliches Silicat, einen Katalysator, einen Silanhaftvermittler, einen Siliziumoxidfüllkörper, ein wasserlösliches, schichtbildendes Harz und Wasser enthält; der Katalysator ist zumindest eine Auswahl der Gruppe bestehend aus Methylcellulose, Carboxymethylcellulose, Carboxyethylcellulose, Carboxymethylhydroxyethylcellulose und ihren löslichen Salzen; der Silanhaftvermittler enthält ein erstes, in Formel (1) dargestelltes Silanderivat, bei dem R1, R2 und R3 Methoxyl oder Ethoxyl sind und n eine ganze Zahl im Bereich von 1–4 ist;
    Figure 00020001
  • Die vorliegende Erfindung schlägt weiterhin einen Zn-feuerbeschichteten, metallischen Werkstoff vor, der ein Zn-feuerbeschichtetes, metallisches Substrat und eine mit dem Zn-feuerbeschichteten, metallischen Substrat verbundene Beschichtungsschicht umfasst, wobei die Beschichtungsschicht das ausgehärtete Produkt der oben genannten Metallschutzbeschichtung ist.
  • Die vorliegende Erfindung schlägt weiterhin einen Al-Zn-feuerbeschichteten, metallischen Werkstoff vor, der ein Al-Zn-feuerbeschichtetes, metallisches Substrat und eine mit dem Al-Zn-feuerbeschichteten, metallischen Substrat verbundene Beschichtungsschicht umfasst, wobei die Beschichtungsschicht das ausgehärtete Produkt der vorstehend genannten Metallschutzbeschichtung ist.
  • Durch das oben genannte, technische System hat die durch die Metallschutzbeschichtung gebildete, in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene Schutzschicht herausragende Korrosionsbeständigkeits-, Wasserbeständigkeits-, Temperaturbeständigkeits- und Fingerabdruckbeständigkeitseigenschaften.
  • Weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen detailliert dargelegt.
  • Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
  • Im Folgenden werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es soll darauf hingewiesen werden, dass die hier dargelegten Ausführungsformen lediglich der Beschreibung und Erklärung der vorliegenden Erfindung dienen und nicht als Einschränkung der vorliegenden Erfindung verstanden werden sollen.
  • Die Metallschutzbeschichtung, die in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen wird, wird durch das homogene Mischen einer Rohmasse gewonnen, die ein wasserlösliches Silicat, einen Katalysator, einen Silanhaftvermittler, ein Siliziumoxidfüllkörper, ein wasserlösliches, schichtbildendes Harz und Wasser umfasst; der Katalysator ist zumindest eine Auswahl der Gruppe bestehend aus Methylcellulose, Carboxymethylcellulose, Carboxyethylcellulose, Carboxymethylhydroxyethylcellulose und ihren löslichen Salzen; der Silanhaftvermittler enthält ein erstes, in Formel (1) dargestelltes Silanderivat, bei dem R1, R2 und R3 Methoxyl oder Ethoxyl sind und n eine ganze Zahl im Bereich von 1–4 ist;
    Figure 00040001
  • Wobei die Metallschutzbeschichtung durch das homogene Mischen der Rohmasse gewonnen wird und eine stabile und homogene Flüssigkeit ist. Vorzugsweise werden die Komponenten der Rohmasse innerhalb von 1–180 Tagen vor dem Auftragen der Metallschutzbeschichtung homogen gemischt, wobei eine spezielle Anforderung an eine genaue Mischreihenfolge der Komponenten nicht vorhanden ist, das heißt, die Komponenten der Rohmasse können unmittelbar zeitgleich gemischt werden, in Gruppen oder in Schritten, solange eine homogene und stabile Phase erzeugt wird; vorzugsweise wird die Mischung bewegt, während die Komponenten gemischt werden, um die Masse homogener zu machen.
  • Bei der Metallschutzbeschichtung, die in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen wird, kann die Dosierung des Katalysators, basierend auf 1 Gewichtsteil (Gew.-Teil) wasserlöslichen Silicats, 0,2–1,8 Gew.-Teile betragen, vorzugsweise 0,5–0,7 Gew.-Teile.
  • Wobei im Verhältnis zu 1 Gew.-Teil wasserlöslichen Silicats die Dosierung des Silanhaftvermittlers 0,5–4,5 Gew.-Teile betragen kann, vorzugsweise 1,4–1,8 Gew.-Teile.
  • Wobei im Verhältnis zu 1 Gew.-Teil wasserlöslichen Silicats die Dosierung des Siliziumoxidfüllkörpers 0,25–2,2 Gew.-Teile betragen kann, vorzugsweise 0,6–0,85 Gew.-Teile.
  • Wobei im Verhältnis zu 1 Gew.-Teil wasserlöslichen Silicats, berechnet für den Feststoff, die Dosierung des wasserlöslichen, schichtbildenden Harzes 0,8–6,8 Gew.-Teile betragen kann, vorzugsweise 2,1–2,7 Gew.-Teile.
  • Wobei im Verhältnis zu 1 Gew.-Teil wasserlöslichen Silicats die Dosierung des Wassers 10–100 Gew.-Teile betragen kann, vorzugsweise 25–40 Gew.-Teile.
  • Bei der Metallschutzbeschichtung, die in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen wird, kann das wasserlösliche Silicat Natriumsilicat und/oder Kaliumsilicat sein.
  • Bei der Metallschutzbeschichtung, die in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen wird, ist der Katalysator zumindest eine Auswahl der Gruppe bestehend aus Methylcellulose, Carboxymethylcellulose, Carboxyethylcellulose, Carboxymethylhydroxyethylcellulose und ihren löslichen Salzen, wobei deren lösliche Salze Natriumsalz und/oder Kaliumsalz sein können, wie beispielsweise Natrium-Carboxymethylcellulose, Kalium-Carboxymethylcellulose, Natrium-Carboxyethylcellulose, Kalium-Carboxyethylcellulose, Natrium-Carboxymethylhydroxyethylcellulose und Kalium-Carboxymethylhydroxyethylcellulose. Um die Leistung der Metallschutzbeschichtung noch weiter zu verbessern, ist der Katalysator vorzugsweise Methylcellulose.
  • Bei der Metallschutzbeschichtung, die in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen wird, wobei im ersten, in Formel (1) dargestellten Silanderivat zumindest eine der Gruppen R1, R2 und R3 Methoxyl ist oder zumindest zwei der Gruppen R1, R2 und R3 Methoxyl sind oder alle Gruppen R1, R2 und R3 Methoxyl sind, kann n 1, 2, 3 oder 4 sein. Um die Leistung der Metallschutzbeschichtung noch weiter zu verbessern, sind vorzugsweise alle im ersten, in Formel (1) dargestellten Silanderivat enthaltenen Gruppen R1, R2 und R3 Methoxyl und n ist 2. Das heißt, dass das erste, in Formel (1) dargestellte Silanderivat 2-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan ist.
  • Wobei bei der Metallschutzbeschichtung, die in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen wird, enthält der Silanhaftvermittler vorzugsweise weiterhin ein zweites Silanderivat, das zumindest eine Auswahl der Gruppe bestehend aus γ-Aminopropyltriethoxysilan, γ–Glycidoletherpropoxytrimethoxysilan; γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan und N-2-Aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilan ist, um die Leistung der Metallschutzbeschichtung noch weiter zu verbessern.
  • Wobei bei der Metallschutzbeschichtung, die in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen wird, um die Leistung der Metallschutzbeschichtung noch weiter zu verbessern, beträgt das Gewichtsverhältnis des ersten Silanderivats zum zweiten Silanderivat vorzugsweise 1:0,1–0,4, insbesondere 1:0,2–0,3.
  • Wobei bei der Metallschutzbeschichtung, die in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen wird, keine speziellen Anforderungen bezüglich des Siliziumoxidfüllkörpers bestehen, was heißt, dass der Siliziumoxidfüllkörper ein beliebiger, schichtbildender Stoff auf Siliziumoxidbasis sein kann, beispielsweise kann der Siliziumoxidfüllkörper nanoskaliges Siliziumdioxid-Pulver und/oder Kieselsol sein; vorzugsweise ist der Siliziumoxidfüllkörper ein nanoskaliges Siliziumdioxid-Pulver mit 10–90 nm Teilchengröße.
  • Bei der Metallschutzbeschichtung, die in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen wird, kann das wasserlösliche, schichtbildende Harz ein beliebiges wasserlösliches, modifiziertes oder unmodifiziertes Harz sein, das eine Schicht bilden kann. Es bestehen keine speziellen Anforderungen bezüglich des wasserlöslichen, schichtbildenden Harzes in der vorliegenden Erfindung. Beispielsweise kann das wasserlösliche, schichtbildende Harz zumindest eine Auswahl der Gruppe bestehend aus wasserlöslichem, schichtbildendem Polyesterharz (z. B. Polyesterharz CB2200 von Guangzhou LAPO Fine Chemical Co., Ltd.), wasserlöslichem, schichtbildendem Styrolacrylatharz (z. B. Styrolacrylat-Emulsion xy-108b von Guangzhou Chaolong Chemical Technology Co., Ltd.), wasserlöslichem, schichtbildendem Epoxydharz (z. B. Epoxydharz BH620 von Dongguan Heima Chemical Co., Ltd.), wasserlöslichem, schichtbildendem Polyurethanharz (z. B. Polyurethanharz 812 von Fujian Jingjiang Jianhua Co., Ltd.), wasserlöslichem, schichtbildendem Silikonacrylatharz (z. B. Silikonacrylat-Emulsion TC-05 von Qingdao Xingguo Paint Co., Ltd. mit 48 Gew.-% Feststoffgehalt), wasserlöslichem, schichtbildendem Acrylatharz (z. B. Acrylatharz A-3418 von Guangzhou Oupeng Chemical Co., Ltd.) und wasserlöslichem, schichtbildendem Fluorkohlenstoffharz (z. B. wasserlösliche Fluorkohlenstoff-Emulsion SKFT-I von Beijing Sokang Nano Technology Co., Ltd.) vorzugsweise ist das wasserlösliche, schichtbildende Harz zumindest eine Auswahl der Gruppe bestehend aus wasserlöslichem, schichtbildendem Styrolacrylatharz, wasserlöslichem, schichtbildendem Epoxydharz, wasserlöslichem, schichtbildendem Silikonacrylatharz, wasserlöslichem, schichtbildendem Acrylatharz, wasserlöslichem, schichtbildendem Polyurethanharz und wasserlöslichem, schichtbildendem Polyesterharz.
  • Neben den vorstehend beschriebenen Komponenten kann die Metallschutzbeschichtung, die in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen wird, ebenfalls weitere Komponenten umfassen, die keine nachteiligen Auswirkungen auf die Eigenschaften der Metallschutzbeschichtung haben, wie beispielsweise ein oder mehrere Elemente von Farbstoffen, Pigmenten, Dispergiermitteln und Antischaummitteln. Basierend auf dem Gesamtgewicht der Metallschutzbeschichtung übersteigt der Gesamtgehalt anderer Komponenten 20 Gew.-% nicht, vorzugsweise nicht 10 Gew.-%. Das Antischaummittel kann ein beliebiges, aus dem Stand der Technik hinlänglich bekanntes Antischaummittel sein, wie beispielsweise ein oder mehrere Elemente von Polyether-Antischaummitteln, hochprozentigem Alkohol, Silizium-Antischaummitteln und polyethermodifizierten Silikon-Antischaummitteln usw. Näher spezifiziert kann das Antischaummittel eines oder mehrere aus der Antischaummittel-Reihe SD-401 von Dongying Shidachuangxin Science & Technology Co. Ltd. sein. Vorzugsweise, basierend auf dem Gesamtgewicht der Metallschutzbeschichtung, beträgt der Gehalt des Antischaummittels 0,01–0,05 Gew.-%.
  • Der in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene Zn-feuerbeschichtete, metallische Werkstoff umfasst ein Zn-feuerbeschichtetes, metallisches Substrat und eine mit dem Zn-feuerbeschichteten, metallischen Substrat verbundene Beschichtungsschicht, wobei die Beschichtungsschicht das ausgehärtete Produkt der oben genannten Metallschutzbeschichtung ist.
  • Wobei das Zn-feuerbeschichtete Substrat ein metallisches Substrat ist, das eine Verzinkung aufweist und in der Verzinkung kann der Zinkgehalt 92,5–95,5 Gew.-% betragen. Die Verzinkung kann ebenfalls weitere, üblicherweise bei Verzinkungen verwendete Komponenten umfassen, wie beispielsweise Silizium.
  • Bei dem in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen Zn-feuerbeschichteten, metallischen Werkstoff kann die Stärke der Beschichtungsschicht die normale Dicke einer korrosionsbeständigen Beschichtungsschicht eines Zn-feuerbeschichteten, metallischen Werkstoffes sein. Um die Leistung der Beschichtungsschicht zu verbessern, beträgt die Stärke der Beschichtungsschicht vorzugsweise 0,05–2 μm, insbesondere 0,1–1 μm.
  • Bei dem in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen Zn-feuerbeschichteten, metallischen Werkstoff kann das Verfahren zum Verbinden der Beschichtungsschicht mit dem Zn-feuerbeschichteten, metallischen Substrat Folgendes umfassen: Auftragen der Metallschutzbeschichtung auf die Oberfläche des Zn-feuerbeschichteten, metallischen Substrates und anschließendes Trocknen, wobei die Trockentemperatur 60–120°C, vorzugsweise 90–110°C, und die Trockendauer 0,5–3 s betragen kann. Die Dosierung der Metallschutzbeschichtung kann entsprechend der Stärke der Beschichtungsschicht gewählt werden.
  • Der in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene Al-Zn-feuerbeschichtete, metallische Werkstoff umfasst ein Al-Zn-feuerbeschichtetes, metallisches Substrat und eine mit dem Al-Zn-feuerbeschichteten, metallischen Substrat verbundene Beschichtungsschicht, wobei die Beschichtungsschicht das ausgehärtete Produkt der oben genannten Metallschutzbeschichtung ist.
  • Wobei das Al-Zn-feuerbeschichtete, metallische Substrat ein metallisches Substrat ist, das eine Aluminiumverzinkung aufweist und in der Aluminiumverzinkung kann der Zinkgehalt 41,5–43,5 Gew.-% und der Aluminiumgehalt 51,5 – 55,0 Gew.-% betragen. Die Aluminiumverzinkung kann ebenfalls weitere, üblicherweise bei Aluminiumverzinkungen verwendete Komponenten enthalten, wie zum Beispiel Silizium.
  • Bei dem in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenem Al-Zn-feuerbeschichteten, metallischen Werkstoff kann die Stärke der Beschichtungsschicht die normale Dicke einer korrosionsbeständigen Beschichtungsschicht eines Al-Zn-feuerbeschichteten, metallischen Werkstoffes sein. Um die Leistung der Beschichtung zu verbessern, beträgt die Dicke der Beschichtungsschicht vorzugsweise 0,05–2 μm, insbesondere 0,1–1 μm.
  • Bei dem in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen Al-Zn-feuerbeschichteten, metallischen Werkstoff kann das Verfahren zum Verbinden der Beschichtung mit dem Al-Zn-feuerbeschichteten, metallischen Substrat Folgendes umfassen: Auftragen der Metallschutzbeschichtung auf die Oberfläche des Al-Zn-feuerbeschichteten Substrates und anschließendes Trocknen, wobei die Trockentemperatur 60–120°C, vorzugsweise 90–110°C, und die Trockendauer 0,5–3 s betragen kann. Die Dosierung der Metallschutzbeschichtung kann entsprechend der Dicke der Beschichtungsschicht gewählt werden.
  • Wobei das Trockenverfahren eines oder mehrere der Verfahren Heißlufttrocknen, Induktionserwärmung und Infrarotstrahlungs-Erwärmung sein kann.
  • Bei der vorliegenden Erfindung, sofern nicht anderweitig spezifiziert, bezieht sich das Volumen jeder Flüssigkeit oder jedes Feststoffes auf das Volumen bei 20°C unter normalem Luftdruck.
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen im Detail beschrieben.
  • Beispiel 1
  • Es werden 1 Gew.-Teil wasserlöslichen Silicats (Na2SiO3), 0,6 Gew.-Teile Katalysator (Methylcellulose), 1,6 Gew.-Teile Silanhaftvermittler (gemischt aus dem ersten Silanderivat (2-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan von Hubei Debang Fine Chemical Co., Ltd.) und dem zweiten Silanderivat (γ-Aminopropyltriethoxysilan von Hubei Debang Fine Chemical Co., Ltd.) in einem Gewichtsverhältnis von 1:0,25), 0,72 Gew.-Teile Siliziumoxidschicht (nanoskaliges Siliziumdioxid-Pulver von GE (USA), RNS-E, mit 20 nm durchschnittlicher Teilchengröße), 2,4 Gew.-Teile (berechnet für den Feststoff) wasserlöslichen, schichtbildenden Harzes (wasserlösliches, schichtbildendes Silikonacrylatharz (Silikonacrylat-Emulsion TC-05 von Qingdao Xingguo Paint Co., Ltd. mit 48 Gew.-% Feststoffgehalt)) und 28 Gew.-Teile Wasser homogen gemischt, mit einer Bewegungsgeschwindigkeit von 1.500 Umdrehungen pro Minute, um die Metallschutzbeschichtung dieses Beispiels zu erhalten.
  • Beispiel 2
  • Es werden 1 Gew.-Teil wasserlöslichen Silicats (K2SiO3), 0,5 Gew.-Teile Katalysator (Methylcellulose), 1,4 Gew.-Teile Silanhaftvermittler (gemischt aus dem ersten Silanderivat (2-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltriethoxysilan von Hubei Debang Fine Chemical Co., Ltd.) und dem zweiten Silanderivat (γ-Glycidoletherpropoxytrimethoxysilan von Hubei Debang Fine Chemical Co., Ltd.) in einem Gewichtsverhältnis von 1:0,4), 0,6 Gew.-Teile Siliziumoxidschicht (nanoskaliges Siliziumdioxid-Pulver von GE (USA), RNS-E, mit 20 nm durchschnittlicher Teilchengröße), 2,1 Gew.-Teile (berechnet für den Feststoff) wasserlöslichen, schichtbildenden Harzes (wasserlösliches, schichtbildendes Acrylatharz (Acrylatharz A-3418 von Guangzhou Oupeng Chemical Co., Ltd.)) und 25 Gew.-Teile Wasser homogen gemischt, mit einer Bewegungsgeschwindigkeit von 1.500 Umdrehungen pro Minute, um die Metallschutzbeschichtung dieses Beispiels zu erhalten.
  • Beispiel 3
  • Es werden 1 Gew.-Teil wasserlöslichen Silicats (Na2SiO3), 0,7 Gew.-Teile Katalysator (Carboxyethylcellulose), 1,8 Gew.-Teile Silanhaftvermittler (gemischt aus dem ersten Silanderivat (2-(3,4-Epoxycyclohexyl)propyltrimethoxysilan von Hubei Debang Fine Chemical Co., Ltd.) und dem zweiten Silanderivat (γ-Glycidoletherpropoxytrimethoxysilan von Hubei Debang Fine Chemical Co., Ltd.) in einem Gewichtsverhältnis von 1:0,1), 0,85 Gew.-Teile Siliziumoxidschicht (30 Gew.-% Kieselsol, berechnet für den Feststoff), 2,7 Gew.-Teile (berechnet für den Feststoff) wasserlöslichen, schichtbildenden Harzes (wasserlösliches, schichtbildendes Polyurethanharz (Polyurethanharz 812 von Fujian Jinjiang Jianhua Co., Ltd.) und 40 Gew.-Teile Wasser homogen gemischt, mit einer Bewegungsgeschwindigkeit von 1.500 Umdrehungen pro Minute, um die Metallschutzbeschichtung dieses Beispiels zu erhalten.
  • Beispiel 4
  • Es wird eine Metallschutzbeschichtung nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt, mit folgendem Unterschied: wasserlösliches, schichtbildendes Fluorkohlenstoffharz (wasserlösliche Fluorkohlenstoff-Emulsion SKFT-I von Beijing Sokang Nano Technology Co., Ltd.) Fluorkohlenstoff wird als das wasserlösliche, schichtbildende Harz verwendet.
  • Beispiel 5
  • Es wird eine Metallschutzbeschichtung nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt, mit folgendem Unterschied: wasserlösliches, schichtbildendes Styrolacrylatharz (Styrolacrylat-Emulsion xy-108b von Guangzhou Chaolong Chemical Technology Co., Ltd.) wird als das wasserlösliche, schichtbildende Harz verwendet.
  • Beispiel 6
  • Es wird eine Metallschutzbeschichtung nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt, mit folgendem Unterschied: Das zweite Silanderivat wird nicht hinzugefügt.
  • Vergleichendes Beispiel 1
  • Es wird eine Metallschutzbeschichtung nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt, mit folgendem Unterschied: Der Katalysator wird nicht hinzugefügt.
  • Vergleichendes Beispiel 2
  • Es wird eine Metallschutzbeschichtung nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren hergestellt, mit folgendem Unterschied: Das erste Silanderivat wird nicht hinzugefügt.
  • Herstellungsbeispiel 1
  • Es werden die in den Beispielen 1–6 und in den vergleichenden Beispielen 1–2 erhaltenen Metallschutzbeschichtungen zum Auftragen auf Verzinkungs-Stahlbleche verwendet (Modell DX54D von Pangang Group Panzhihua Vanadium & Titanium Co., Ltd. mit 95 Gew.-% Zn in der Verzinkung) und anschließend 2 s lang durch Heißlufttrocknung bei 90–110°C getrocknet, um die behandelten Verzinkungs-Stahlbleche 1–8 zu erhalten. Wobei die Dosierung der Metallschutzbeschichtung so gewählt wird, dass die Dicke der Beschichtungsschicht der Verzinkungs-Stahlbleche 1–80,8 μm beträgt. Die Dicke der Beschichtungsschicht ist der mit einer XRF-Einheit (Röntgenfluoreszenz-Spektrometer) gemessene Wert.
  • Herstellungsbeispiel 2
  • Es werden die in den Beispielen 1–6 und in den vergleichenden Beispielen 1–2 erhaltenen Metallschutzbeschichtungs-Stoffe zum Auftragen auf Aluminiumverzinkungs-Stahlbleche verwendet (Modell DX51D + AZ von Pangang Group Panzhihua Vanadium & Titanium Co., Ltd. mit 42,5 Gew.-% Zn und 52,3 Gew.-% Al in der Aluminiumverzinkung) und anschließend 2 s lang durch Heißlufttrocknung bei 90–110°C getrocknet, um die behandelten Aluminiumverzinkungs-Stahlbleche 1–8 zu erhalten. Wobei die Dosierung der Metallschutzbeschichtung so gewählt wird, dass die Dicke der Beschichtungsschicht der Aluminiumverzinkungs-Stahlbleche 1–80,8 μm beträgt. Die Dicke der Beschichtungsschicht ist der mit einer XRF-Einheit (Röntgenfluoreszenz-Spektrometer) gemessene Wert.
  • Prüfungsbeispiel 1
  • Es wird eine neutrale Salznebelprüfung gemäß GB/T10125-1997 durchgeführt und die Korrosionsbeständigkeits-Leistung der Verzinkungs-Stahlbleche 1–8 und der Aluminiumverzinkungs-Stahlbleche 1–8 gemessen. Die Bleche erhalten eine positive Bewertung, wenn sie das Kriterium „Prozent der korrodierten Bereiche < 20% nach 96 h Salznebelprüfung” erfüllen.
  • Es wird die Wasserbeständigkeits-Leistung der Verzinkungs-Stahlbleche 1–8 und der Aluminiumverzinkungs-Stahlbleche 1–8 anhand der folgenden Methode gemessen.
  • Es werden circa 2 ml kochendes Wasser tropfenweise auf die Oberflächen der horizontal ausgerichteten Verzinkungs-Stahlbleche 1–8 und der Aluminiumverzinkungs-Stahlbleche 1–8 gegeben. Die Bleche werden 24 h lang natürlich getrocknet. Es wird ein 3M-Klebeband auf den Teil, auf den die Tropfen gegeben wurden, geklebt und wieder abgezogen. Die Flecken werden gezählt und die Wasserbeständigkeits-Leistung der Schicht anhand der Anzahl von Flecken pro Quadratzentimeter auf dem Klebeband bewertet. Je mehr Flecken vorhanden sind, desto schlechter ist die Wasserbeständigkeits-Leistung.
  • Es wird die Temperaturbeständigkeits-Leistung der Verzinkungs-Stahlbleche 1–8 und der Aluminiumverzinkungs-Stahlbleche 1–8 anhand der folgenden Methode gemessen.
  • Die Verzinkungs-Stahlbleche 1–8 und die Aluminiumverzinkungs-Stahlbleche 1–8 werden 20 min. lang bei 300°C in einem Heißwindofen gebacken, anschließend herausgenommen und es wird überprüft, ob morphologische Veränderungen auf der Beschichtungsoberfläche vorhanden sind. Es werden ΔL (Leuchtdichtevariable), Δa (rote und grüne Variable) und Δb (gelbe und blaue Variable) der Probenoberflächen vor und nach dem Backen mit einem Farbmessgerät gemessen und ΔE (chromatische Aberration) = (ΔL2 + Δa2 + Δb2)1/2 berechnet. Je kleiner ΔE ist, desto höher ist die Temperaturbeständigkeits-Leistung der Beschichtung.
  • Es wird die Fingerabdrucksbeständigkeits-Leistung der Verzinkungs-Stahlbleche 1–8 5 und der Aluminiumverzinkungs-Stahlbleche 1–8 anhand der folgenden Methode gemessen.
  • Es werden ΔL (Leuchtdichtevariable), Δa (rote und grüne Variable) und Δb (gelbe und blaue Variable) der Verzinkungs-Stahlbleche 1–8 und der Aluminiumverzinkungs-Stahlbleche 1–8 vor und nach dem Auftragen von 0,5 g/m2 Vaseline mit einem 10 Farbmessgerät gemessen und ΔE (chromatische Aberration) = (ΔL2 + Δa2 + Δb2)1/2 berechnet. Je kleiner ΔE ist, desto höher ist die Fingerabdrucksbeständigkeits-Leistung.
  • Die Prüfungsergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1
    Probe Bestehensquote bei der Salznebelprüfung (%) Wasserbeständigkeit (Flecken) Temperaturbeständigkeit Fingerabdrucksbeständigkeit (ΔE)
    Verzinkungs-Stahlblech 1 100 3 0,95 1,05
    Verzinkungs-Stahlblech 2 99 5 1,07 1,15
    Verzinkungs-Stahlblech 3 98 6 1,06 1,14
    Verzinkungs-Stahlblech 4 99 4 1,13 1,18
    Verzinkungs-Stahlblech 5 98 5 1,11 1,22
    Verzinkungs-Stahlblech 6 95 9 1,32 1,39
    Verzinkungs-Stahlblech 7 85 30 2,31 1,97
    Verzinkungs-Stahlblech 8 83 25 2,15 2,04
    Aluminiumverzinkungs-Stahlblech 1 100 5 0,97 1,22
    Aluminiumverzinkungs-Stahlblech 2 98 4 0,86 1,20
    Aluminiumverzinkungs-Stahlblech 3 99 6 1,07 1,21
    Aluminiumverzinkungs-Stahlblech 4 99 4 1,12 1,17
    Aluminiumverzinkungs-Stahlblech 5 98 8 1,05 1,22
    Aluminiumverzinkungs-Stahlblech 6 96 12 1,23 1,43
    Aluminiumverzinkungs-Stahlblech 7 82 40 1,99 2,18
    Aluminiumverzinkungs-Stahlblech 8 81 36 1,86 1,95
  • Aus den Daten in Tabelle 1 kann entnommen werden, dass die Schutzschicht, die durch die in der Erfindung vorgeschlagene Metallschutzbeschichtung gebildet wird, herausragende Korrosionsbeständigkeits-, Wasserbeständigkeits-, Temperaturbeständigkeits- und Fingerabdruckbeständigkeitseigenschaften hat.
  • Weiterhin, für den Fall, dass der Silanhaftvermittler auch das zweite Silanderivat enthält, können die Korrosionsbeständigkeits-, Wasserbeständigkeits-, Temperaturbeständigkeits- und Fingerabdruckbeständigkeitseigenschaften der von der Metallschutzbeschichtung gebildeten Schutzschicht noch weiter verbessert werden.
  • Während einige der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorstehend 10 beschrieben sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Details dieser Ausführungsformen beschränkt. Fachleute können Veränderungen und Variationen am technischen Konstrukt der vorliegenden Erfindung vornehmen, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Jedoch sollen alle Veränderungen und Variationen als unter den geschützten Bereich der vorliegenden Erfindung fallend angesehen 15 werden.
  • Weiterhin soll zur Kenntnis genommen werden, dass die spezifischen, technischen Merkmale, die in den vorstehenden Ausführungsformen beschrieben werden, in jeder angemessenen Weise kombiniert werden können, sofern daraus kein Konflikt entsteht. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, sind nicht alle möglichen Kombinationen der vorliegenden Erfindung spezifisch beschrieben.
  • Darüber hinaus können die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung so frei wie nötig kombiniert werden, solange die Kombinationen nicht von der Kernidee der vorliegenden Erfindung abweichen. Jedoch sollen alle derartigen Veränderungen als in den von der vorliegenden Erfindung offenbarten Bereich fallend angesehen werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • CN 201110301944 [0001]
    • CN 101608306 A [0004]

Claims (15)

  1. Metallschutzbeschichtung, die durch das homogene Mischen einer Rohmasse gewonnen wird, die ein wasserlösliches Silicat, einen Katalysator, einen Silanhaftvermittler, einen Siliziumoxidfüllkörper, ein wasserlösliches, schichtbildendes Harz und Wasser enthält; wobei der Katalysator zumindest eine Auswahl der Gruppe bestehend aus Methylcellulose, Carboxymethylcellulose, Carboxyethylcellulose, Carboxymethylhydroxyethylcellulose und ihren löslichen Salzen ist; der Silanhaftvermittler enthält ein erstes, in Formel (1) dargestelltes Silanderivat, bei dem R1, R2 und R3 Methoxyl oder Ethoxyl sind und n eine ganze Zahl im Bereich von 1–4 ist;
    Figure 00160001
  2. Metallschutzbeschichtung nach Anspruch 1, wobei, basierend auf 1 Gewichtsteil wasserlöslichen Silicats, die Dosierung des Katalysators 0,2–1,8 Gewichtsteile, die Dosierung des Silanhaftvermittlers 0,5–4,5 Gewichtsteile, die Dosierung der Siliziumoxidschicht 0,25–2,2 Gewichtsteile, die Dosierung des wasserlöslichen, schichtbildenden Harzes berechnet für den Feststoff 0,8–6,8 Gewichtsteile und die Dosierung des Wassers 10–100 Gewichtsteile beträgt.
  3. Metallschutzbeschichtung nach Anspruch 2, wobei, im Verhältnis zu 1 Gewichtsteil wasserlöslichen Silicats, die Dosierung des Katalysators 0,5–0,7 Gewichtsteile, die Dosierung des Silanhaftvermittlers 1,4–1,8 Gewichtsteile, die Dosierung des Siliziumoxidfüllkörpers 0,6–0,85 Gewichtsteile, die Dosierung des wasserlöslichen, schichtbildenden Harzes berechnet für den Feststoff 2,1–2,7 Gewichtsteile und die Dosierung des Wassers 25–40 Gewichtsteile beträgt.
  4. Metallschutzbeschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Katalysator Methylcellulose ist.
  5. Metallschutzbeschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei alle Gruppen R1, R2 und R3 Methoxyl sind und n 2 ist.
  6. Metallschutzbeschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Silanhaftvermittler weiterhin ein zweites Silanderivat umfasst, das zumindest eine Auswahl der Gruppe bestehend aus γ-Aminopropyltriethoxysilan, γ-Glycidoletherpropoxytrimethoxysilan, γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan und N-2-Aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilan ist.
  7. Metallschutzbeschichtung nach Anspruch 6, wobei das Gewichtsverhältnis des ersten Silanderivats zum zweiten Silanderivat 1:0,1–0,4 ist.
  8. Metallschutzbeschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Siliziumoxidfüllkörper Siliziumdioxid-Nanopulver und/oder Kieselsol ist.
  9. Metallschutzbeschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das wasserlösliche, schichtbildende Harz zumindest eines der Gruppe bestehend aus wasserlöslichem, schichtbildendem Polyesterharz, wasserlöslichem, schichtbildendem Styrolacrylatharz, wasserlöslichem, schichtbildendem Epoxydharz, wasserlöslichem, schichtbildendem Polyurethanharz, wasserlöslichem, schichtbildendem Silikonacrylatharz, wasserlöslichem, schichtbildendem Acrylatharz und wasserlöslichem, schichtbildendem Fluorkohlenstoffharz ist.
  10. Zn-feuerbeschichteter, metallischer Werkstoff, der ein Zn-feuerbeschichtetes, metallisches Substrat und eine mit dem Zn-feuerbeschichteten, metallischen Substrat verbundene Beschichtungsschicht umfasst, wobei die Beschichtungsschicht das ausgehärtete Produkt der Metallschutzbeschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ist.
  11. Zn-feuerbeschichteter, metallischer Werkstoff nach Anspruch 10, wobei die Dicke der Beschichtungsschicht 0,05–2 μm beträgt.
  12. Zn-feuerbeschichteter, metallischer Werkstoff nach Anspruch 10 oder 11, wobei das Verfahren zum Verbinden der Beschichtungsschicht mit dem Zn-feuerbeschichteten, metallischen Substrat Folgendes umfasst: Auftragen der Metallschutzbeschichtung auf die Oberfläche des Zn-feuerbeschichteten, metallischen Substrates und anschließendes Trocknen bei 60–120°C für die Dauer von 0,5–3 s.
  13. Al-Zn-feuerbeschichteter, metallischer Werkstoff, der ein Al-Zn-feuerbeschichtetes, metallisches Substrat und eine mit dem Al-Zn-feuerbeschichteten, metallischen Substrat verbundene Beschichtungsschicht umfasst, wobei die Beschichtungsschicht das ausgehärtete Produkt der Metallschutzbeschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ist.
  14. Al-Zn-feuerbeschichteter, metallischer Werkstoff nach Anspruch 13, wobei die Dicke der Beschichtungsschicht 0,1–1 μm beträgt.
  15. Al-Zn-feuerbeschichteter, metallischer Werkstoff nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Verfahren zum Verbinden der Beschichtungsschicht mit dem Al-Zn-feuerbeschichteten, metallischen Substrat Folgendes umfasst: Auftragen der Metallschutzbeschichtung auf die Oberfläche des Al-Zn-feuerbeschichteten, metallischen Substrates und anschließendes Trocken bei 60–120°C für die Dauer von 0,5–3 s.
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