專利名稱：：一種鋼質(zhì)金屬件防腐復(fù)合涂層制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種金屬表面防腐涂層技術(shù)，特別是一種針對(duì)在海洋環(huán)境中使用的鋼質(zhì)金屬緊固件或連接件的防腐復(fù)合涂層。
背景技術(shù)：
：目前國內(nèi)外對(duì)在海洋環(huán)境中使用的鋼質(zhì)金屬緊固件或連接件的防腐措施主要包括電鍍鎘、電鍍鋅、熱滲鋅等技術(shù)。由于鎘的有毒性、電鍍的氫脆敏感性、電鍍鋅鈍化膜在高溫下易老化性能以及熱滲鋅的耐蝕性不足等原因，使得上述各項(xiàng)技術(shù)無法滿足日益增長的對(duì)海洋環(huán)境中使用鋼質(zhì)金屬緊固件的防腐需求。因此開展新技術(shù)的研究，取代傳統(tǒng)的海洋環(huán)境下金屬鋼質(zhì)緊固件防腐涂、鍍層技術(shù)成為本
技術(shù)領(lǐng)域：
中正在積極探索的內(nèi)容。20世紀(jì)70年代以來，在國外汽車用金屬緊固件防腐領(lǐng)域普遍采用了一種鋅鉻涂層防腐技術(shù)，該涂層具有較高的耐蝕、耐熱性，極強(qiáng)的滲透性，與基體結(jié)合力強(qiáng)，無氫脆，制備過程中不產(chǎn)生大量的廢水、廢氣、廢渣污染，因此得到了廣泛的應(yīng)用。從20世紀(jì)90年代中期開始，該項(xiàng)技術(shù)及其配套生產(chǎn)設(shè)備在國內(nèi)開始使用，至今已較多的應(yīng)用于汽車用金屬鋼質(zhì)緊固件和連接件的防腐。上述鋅鉻涂層盡管在普通大氣環(huán)境中具有良好的耐蝕性，在有水環(huán)境中或腐蝕性強(qiáng)的海洋環(huán)境中卻難以滿足使用要求，原因是該類涂層耐蝕性高的一個(gè)重要原因是由于涂層中含有的微量可溶性六價(jià)鉻能夠?yàn)橥繉犹峁┰兮g化能力和自修復(fù)作用，如果直接將該類涂層應(yīng)用于水環(huán)境，特別是海水環(huán)境中，微量的六價(jià)鉻將從涂層中溶出，脫離涂層后不僅會(huì)造成涂層的防腐性能大幅度下降，而且進(jìn)入水環(huán)境中會(huì)造成水源污染。綜上所述，目前解決海洋水質(zhì)環(huán)境下金屬鋼質(zhì)材料的防腐問題還難以找到理想的技術(shù)方案，已有的方法存在著防腐壽命短，防腐環(huán)境要求高，需要的設(shè)備復(fù)雜等缺點(diǎn)，特別是在腐蝕性強(qiáng)的環(huán)境下使用鋅鉻涂層存在著水污染的問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的防腐技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，尋求提供一種鋼質(zhì)金屬緊固件或連接件防腐復(fù)合涂層的制備方法，該方法制備的防腐涂層是由無機(jī)水性鋅鋁涂層和環(huán)氧富鋁有機(jī)涂層混層組成，能夠?qū)Ｑ蟓h(huán)境中使用的金屬特別是鋼質(zhì)金屬緊固件和連接中進(jìn)行長效防護(hù)。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明制備的復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)為底層和面層上下兩層式，底層由金屬鋅粉末和金屬鋁粉末經(jīng)無機(jī)粘結(jié)劑膠粘混合涂敷后固化成膜，面層由金屬鋁粉與改性環(huán)氧樹脂混合涂成；先將片狀鋅粉和片狀鋁粉按4:1的重量比混合后加入無機(jī)水性粘接劑中攪拌混合均勻，浸入涂敷于被防腐金屬鋼質(zhì)緊固件上，再經(jīng)離心甩干后分別進(jìn)行烘干和燒結(jié)固化處理，形成底層涂敷第一步，其固化處理技術(shù)參數(shù)與表1中所列；然后重復(fù)上述涂敷和固化過程形成底層涂敷第二步，其固化參數(shù)同第一步；再選用片狀鋁粉攪拌混合與改性環(huán)氧樹脂中構(gòu)成有機(jī)環(huán)氧富鋁涂料，對(duì)已形成底層的被防腐件按照底層第一步同步驟不同參數(shù)處理制成面層，其面層的固化處理技術(shù)參數(shù)于表l中所列。本發(fā)明中使用的鋅粉和鋁粉的厚度為0.1微米，片徑為1015微米；所用的無機(jī)水性粘結(jié)劑包括鉻的氧化物和硼酸混合物，所用的改性環(huán)氧樹脂為有機(jī)硅改性環(huán)氧樹脂；鋅粉、鋁粉和無機(jī)水性粘結(jié)劑的混合重量比例4:1:0.5;鋁粉和改性環(huán)氧樹脂的混合重量比為1:18。表1復(fù)合涂層烘干和燒結(jié)固化工藝參數(shù)工藝參數(shù)底層第一步底層第二步面層烘干時(shí)間/min102010201020烘干溫度/"c100120100120100120燒結(jié)時(shí)間/min204020401530燒結(jié)溫度/'C300340300340200240在碳鋼質(zhì)緊固件試樣上采用該技術(shù)制備復(fù)合涂層，實(shí)驗(yàn)室性能測試的結(jié)果表明，該涂層平均厚度約為13-18um，結(jié)合力達(dá)到1級(jí)，經(jīng)中性鹽霧腐蝕試驗(yàn)1000小時(shí)后未出現(xiàn)紅銹;在靜態(tài)海水中浸泡1.5年后，試樣基體沒有出現(xiàn)銹蝕。本發(fā)明制備的金屬鋼質(zhì)緊固件復(fù)合涂層兼有無機(jī)水性鋅鋁涂層和環(huán)氧富鋁有機(jī)涂層的優(yōu)點(diǎn)，在涂層整體厚度增加較小的情況下，大幅提高了涂層的防腐性能和綜合性能，與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)一是采用復(fù)合涂層，增強(qiáng)了涂層對(duì)腐蝕介質(zhì)的物理隔離和防御能力，使得涂層耐蝕性提高，對(duì)基體的防護(hù)能力明顯增強(qiáng)；二是面層為有機(jī)涂層，結(jié)構(gòu)致密，可以密封底層的涂層孔隙，改善涂層體系的防水性能；三是當(dāng)涂層局部破損時(shí)，涂層中的鋅粉、鋁粉可以對(duì)鋼基體提供陰極保護(hù)作用；四是復(fù)合涂層具有良好的耐磨性；五是復(fù)合涂層表面呈現(xiàn)光亮的銀白色，裝飾性好。具體實(shí)施例方式本發(fā)明技術(shù)方案的具體實(shí)施說明如下本發(fā)明制備的復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)分為上下兩層式，底層由金屬鋅粉末和金屬鋁粉末經(jīng)無機(jī)粘接劑膠粘混合涂成，面層由金屬鋁粉與改性環(huán)氧樹脂混合涂成。①復(fù)合涂層的底層為無機(jī)水性鋅鋁涂層，主要由片狀鋅粉、片狀鋁粉和無機(jī)粘結(jié)劑所組成，底層涂敷兩道；②面層為有機(jī)環(huán)氧富鋁涂層，主要由片狀鋁粉和改性環(huán)氧樹脂所組成；③底層和面層都是通過浸涂、離心甩干、烘干和燒結(jié)固化處理的工藝實(shí)現(xiàn)涂敷；底層和面層的固化工藝過程相同，但其固化處理參數(shù)不同，其中底層分為二個(gè)涂復(fù)步驟，面層為一個(gè)涂復(fù)步驟。實(shí)施例1:以碳鋼質(zhì)船用螺絲緊固件作為試樣，采用本發(fā)明方案經(jīng)浸滌、離心甩干、固化處理工藝制備復(fù)合涂層，其烘干和燒結(jié)固化處理技術(shù)參數(shù)見表2，涂層的平均厚度為15um，結(jié)合力為1級(jí)，經(jīng)中性鹽霧腐蝕試驗(yàn)1000小時(shí)后未出現(xiàn)紅銹。在靜態(tài)海水中浸泡1.5年后，試樣基體沒有出現(xiàn)銹蝕，達(dá)到了規(guī)定的技術(shù)效果要求。表2實(shí)施例1復(fù)合涂層固化處理工藝參數(shù)工藝參數(shù)底層第一步底層第二步面層烘干時(shí)間/min121512烘干溫度/"c100110100燒結(jié)時(shí)間/min253020燒結(jié)溫度廣c300320220實(shí)施例2:以某艦船提供的碳鋼緊固件為基體，采用本發(fā)明方案經(jīng)浸涂、離心甩干、烘干和燒結(jié)固化處理工藝制備復(fù)合涂層，其烘千和燒結(jié)固化處理技術(shù)參數(shù)見表3，其底層為兩道無機(jī)水性鋅鋁涂層，面上覆蓋一道環(huán)氧富鋁有機(jī)涂層，復(fù)合涂層的平均厚度為15"m，將此類緊固件應(yīng)用于船體，在海水浸泡和潮濕、高鹽分的海洋大氣環(huán)境中使用1年后，涂層完好，緊固件基體未出現(xiàn)性能明顯降低、表面嚴(yán)重銹蝕、螺栓銹死等現(xiàn)象。表3實(shí)施例2復(fù)合涂層固化處理工藝參數(shù)工藝參數(shù)底層第一步底層第二步面層烘干時(shí)間/min182020烘干溫度/'C120120120燒結(jié)時(shí)間/min354030燒結(jié)溫度廠C340335240權(quán)利要求1.一種鋼質(zhì)金屬件防腐復(fù)合涂層制備方法，制備的復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)為底層和面層上下兩層式，底層由金屬鋅粉末和金屬鋁粉末經(jīng)無機(jī)粘結(jié)劑膠粘混合涂敷后固化成膜，面層由金屬鋁粉與改性環(huán)氧樹脂混合涂成；其特征在于先將片狀鋅粉和片狀鋁粉按4∶1重量比混合后加入無機(jī)水性粘接劑中攪拌混合均勻，浸入涂敷于被防腐金屬鋼質(zhì)緊固件上，再經(jīng)離心甩干后分別進(jìn)行烘干和燒結(jié)固化處理，形成底層涂敷第一步；然后重復(fù)上述涂敷和固化過程形成底層涂敷第二步；再選用片狀鋁粉攪拌混合與改性環(huán)氧樹脂中構(gòu)成有機(jī)環(huán)氧富鋁涂料，對(duì)已形成底層的被防腐件按照底層第一步同步驟不同參數(shù)處理制成面層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼質(zhì)金屬件防腐復(fù)合涂層制備方法，其特征在于使用的鋅粉和鋁粉的厚度為0.1微米，片徑為1015微米；所用的無機(jī)水性粘結(jié)劑包括鉻的氧化物和硼酸混合物；所用的改性環(huán)氧樹脂為有機(jī)硅改性環(huán)氧樹脂；鋅粉、鋁粉和無機(jī)水性粘接劑的混合重量比為4:1:0.5;鋁粉和改性環(huán)氧樹脂的混合重量比為1:18。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼質(zhì)金屬件防腐復(fù)合涂層制備方法，其特征在于復(fù)合涂層烘干和燒結(jié)固化處理工藝參數(shù)為<table>tableseeoriginaldocumentpage2</column></row><table>全文摘要本發(fā)明涉及一種針對(duì)在海洋環(huán)境中使用的鋼質(zhì)金屬緊固件制備的防腐復(fù)合涂層，復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)為底層和面層，底層由片狀金屬鋅粉和片狀金屬鋁粉經(jīng)無機(jī)粘接劑膠粘混合涂成，面層由金屬鋁粉與改性環(huán)氧樹脂混合涂成。先將片狀鋅粉和片狀鋁粉混合后加入無機(jī)水性粘接劑中攪拌混合均勻，浸入涂敷于被防腐金屬鋼質(zhì)件上，再分別進(jìn)行烘干和燒結(jié)固化處理，形成底層涂敷第一步，然后重復(fù)上述涂敷和固化過程形成底層涂敷第二步，再選用片狀鋁粉與改性環(huán)氧樹脂混合成有機(jī)環(huán)氧富鋁涂料，對(duì)已形成底層按照底層第一步同步驟不同參數(shù)處理制成面層，本發(fā)明方法耐腐蝕性高，防護(hù)能力強(qiáng)，可保護(hù)鋼質(zhì)緊固件基體，耐磨性能好，美觀裝飾性理想。文檔編號(hào)C09D5/10GK101116855SQ20071011291公開日2008年2月6日申請(qǐng)日期2007年9月4日優(yōu)先權(quán)日2007年9月4日發(fā)明者寧李,王洪仁,許立坤申請(qǐng)人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所