專利名稱：含稀土-鎳的耐海洋氣候防腐處理用的涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐海洋氣候工程零件防腐處理用的水溶性鋁鋅硅涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
近海和海洋中的工程裝備所處環(huán)境大氣多雨、高溫、多鹽霧和強(qiáng)風(fēng)流，其服役條件按IS09225環(huán)境評價標(biāo)準(zhǔn)一般> C5級，屬于極端惡劣環(huán)境。裸露在外的零件將受到強(qiáng)烈的大氣腐蝕、電化學(xué)腐蝕以及氣流沖刷侵蝕的綜合作用，各種鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命遠(yuǎn)低于一般內(nèi)陸戶外環(huán)境。如在海洋氣候條件下服役的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備由于機(jī)組的外部構(gòu)件如機(jī)艙、引擎罩、塔架、葉片根部法蘭墊片、連接螺栓、連接彈簧等直接裸露于極端的腐蝕大氣中，采用常規(guī)的防護(hù)措施，往往僅數(shù)個月便產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕，因此，提供耐久性> 15年的風(fēng)電外部構(gòu)件表面處理新材料與新工藝，已成為風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的迫切需求。另外，船舶鋼構(gòu)件的腐蝕防護(hù)也是一個由來已久的難題，除了殼體、甲板之外，各種桅桿、天線的腐蝕防護(hù)維護(hù)成本十分驚人。隨著國家對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目的提速，多座跨海大橋相繼開工或立項，如港-澳-珠大橋等。在橋梁的設(shè)計與施工中，各種橋梁的鋼構(gòu)件的腐蝕防護(hù)處理的重要性越來越凸出。如在杭州灣大橋的建設(shè)中，表面防護(hù)處理就上億元。因此，迫切需要解決耐海洋氣候的工程零件防腐處理問題，現(xiàn)有技術(shù)中在工程零件表面熱鍍Al-Zn-Si系列合金涂層是解決耐海洋氣候腐蝕的有效途徑，已取得大量工程應(yīng)用。如本申請人在先提出的申請?zhí)枮?0091(^627168，發(fā)明名稱為“一種耐海洋氣候工程零件進(jìn)行防腐處理的方法”專利申請中，采用鑄鋁合金作防腐處理，使用壽命可以到20年。 然而，該發(fā)明中熱鍍合金涂層存在工藝溫度高(大于800°C )，易造成零件變形；耐磨性不足，抗沖蝕能力不強(qiáng)；工藝、裝備較復(fù)雜，大面積工件處理及野外作業(yè)受限制等缺陷，因此應(yīng)用上仍然存在極大的限制。另外，上世紀(jì)七十年代開發(fā)的金屬表面防腐蝕處理技術(shù)，如常見的片狀鋅基鉻鹽防護(hù)涂層，也被用來對近海工程部件腐蝕防護(hù)處理。然而這種涂層含六價鉻，有一定污染。 并且由于鈍化、粘結(jié)的需要，一般都加有5%-10%的鉻酐，而Cr6+毒性強(qiáng)且具有致癌作用， 因此對環(huán)境和人體存在嚴(yán)重的危害。另外，這種涂層固化溫度高達(dá)300°C，固化時間也達(dá)到 30min左右，能耗大；硬度低，耐磨性差。工件在運(yùn)輸、裝配、使用過程中常常會受到擦傷、劃傷，影響產(chǎn)品的外觀和耐蝕性。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中這些問題，本發(fā)明提供了一種環(huán)保、水溶性低溫固化耐海洋氣候腐蝕的鋁鋅硅涂料及其制備方法。本發(fā)明提供的耐海洋氣候工程零件防腐處理用的涂料，其中所述涂料包含鋁鋅硅合金粉、有機(jī)溶劑、納米氧化物顆粒增強(qiáng)劑、去離子水、粘結(jié)劑、腐蝕抑制劑、分散劑和增稠劑，其中所述涂料配方以下述配比鋁鋅硅合金粉有機(jī)溶劑納米氧化物顆粒增強(qiáng)劑去離子水粘結(jié)劑腐蝕抑制劑分散劑增稠劑=30. 0-50. Og 10. 0-25. OmL 1. 0-4. Og 15. 0-30. OmL 2. 0-5. Og 1. 0-3. Og 0. 1-2. OmL 0. 1-2. 0g，其中所述鋁鋅硅合金粉由 Al、Zn、Si、RE、Ni 組成。其中所述有機(jī)溶劑優(yōu)選乙二醇。其中所述粘結(jié)劑優(yōu)選硼酸脂偶聯(lián)劑。其中所述腐蝕抑制劑優(yōu)選硼酸。其中所述增稠劑優(yōu)選羥乙基纖維素。其中所述分散劑優(yōu)選聚硅氧烷二丙二醇單甲醚。優(yōu)選的，其中所述納米氧化物顆粒增強(qiáng)劑選自Al203、Si&中的一種或兩種。更優(yōu)選的，其中所述Al2O3的平均粒徑為15 60nm，所述SW2的平均粒徑為25 70nmo更優(yōu)選的，其中納米氧化物顆粒增強(qiáng)劑為SiO2和Al2O3，且SW2和Al2O3質(zhì)量比為 1 (1 3)。優(yōu)選的，其中所述鋁鋅硅合金粉各組成成份質(zhì)量百分比為Zn 35 58%，Si 0. 3 4. 0%，RE :0. 02 1.0%，Ni :0. 1 3.0%，余量為Al及不可避免的雜質(zhì)。優(yōu)選的，其中所述鋁鋅硅合金粉的平均直徑為10-200 μ m。另一方面，本發(fā)明還提供了一種制備所述耐海洋氣候工程零件防腐處理用的涂料的方法，其中按上述配方，稱取定量的腐蝕抑制劑，溶入定量的去離子水中，然后加入粘結(jié)劑，分散劑，有機(jī)溶劑，攪拌使之溶解，在攪拌狀態(tài)下緩慢加入鋁鋅硅合金粉和納米氧化物顆粒增強(qiáng)劑，然后加入增稠劑，攪拌過程中控制油浴的溫度為20-30°C，攪拌0. 5-lh。本發(fā)明提供的涂料，通過對組成成份等的優(yōu)化，首次開發(fā)了一種水溶性無鉻低溫固化耐海洋氣候腐蝕Al-Zn-Si合金涂料。該涂料具有環(huán)境友好、性態(tài)穩(wěn)定、涂層制備能耗低等特點。本發(fā)明提供的水溶性鋁鋅硅涂料，突破了目前鋁鋅硅涂層主要采用熱鍍方法制備的約束。與熱鍍等工藝相比，本發(fā)明通過加入粘結(jié)劑，分散劑，有機(jī)溶劑等做成金屬涂料， 可以利用噴涂、刷涂等方法在工件表面形成涂層，本發(fā)明的涂層制備工藝溫度低OO(TC), 克服了熱鍍合金涂層工藝溫度高(大于600°c)導(dǎo)致的工件變形和力學(xué)性能降低等技術(shù)難題；可以利用噴涂、刷涂等方法在工件表面形成涂層，工藝方法、設(shè)備簡單，適合于大型復(fù)雜零件處理，拓寬了涂料的應(yīng)用范圍。采用本發(fā)明的涂層作防腐處理的工程零件具有許多優(yōu)異性能，如優(yōu)異的耐蝕性， 優(yōu)良的抗沖刷性能，且高耐熱腐蝕性極好，涂層即使長時間置于高溫條件下，其外觀也不會變化。本發(fā)明所制備的涂層與基體結(jié)合力強(qiáng)、耐腐性能優(yōu)、耐磨性能好、使用壽命長。另外涂層不但與金屬基體有較強(qiáng)的附著力，同時與其它各種附加涂層也有較好的結(jié)合力，不只是具有美觀的亞光銀灰色，還可以附加涂層成各種顏色，同時彌補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)中自身硬度較低的不足。進(jìn)一步地通過將鋁鋅硅合金制成微米級粉體，使涂層的耐腐蝕、耐磨性、抗沖蝕能力較熱浸鍍鋁鋅硅涂層和鋅鋁涂層有大幅度的提高，適用于大氣多雨、高溫、多鹽霧和強(qiáng)風(fēng)流等海洋腐蝕性惡劣環(huán)境，為風(fēng)電、船舶等重要工程部件提供了綜合性能優(yōu)異的耐腐蝕防護(hù)方法。
綜上所述，本發(fā)明開發(fā)的耐海洋氣候工程零件防腐處理用的涂料及其制備方法， 解決了工程零件海洋腐蝕問題的迫切需要，在海洋工程及近海風(fēng)電等工業(yè)裝備的腐蝕工程中具有重要的應(yīng)用前景。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種耐海洋氣候工程零件防腐處理用的水溶性鋁鋅硅涂料，其中所述涂料包含鋁鋅硅合金粉、有機(jī)溶劑、納米氧化物顆粒增強(qiáng)劑、去離子水、粘結(jié)劑、腐蝕抑制劑、分散劑和增稠劑。下面，結(jié)合表1給出本發(fā)明所述涂料配方配比的一些優(yōu)選實施例，但本發(fā)明的各組成成份的含量不局限于該表中所列數(shù)值，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，完全可以在表中所列數(shù)值范圍的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理概括和推理。表1涂料配方配比
權(quán)利要求
1.耐海洋氣候工程零件防腐處理用的涂料，其中所述涂料包含鋁鋅硅合金粉、有機(jī)溶劑、納米氧化物顆粒增強(qiáng)劑、去離子水、粘結(jié)劑、腐蝕抑制劑、分散劑和增稠劑，其中所述涂料配方以下述配比鋁鋅硅合金粉有機(jī)溶劑納米氧化物顆粒增強(qiáng)劑去離子水粘結(jié)劑腐蝕抑制劑分散劑增稠劑=30. 0-50. Og 10. 0-25. OmL 1. 0-4. Og 15. 0-30. Om L 2. 0-5. Og 1.0-3. Og 0.1-2. OmL 0. 1-2. 0g，其中所述鋁鋅硅合金粉由 Al、Zn、M、RE、 Ni組成。
2.如權(quán)利要求1所述的涂料，其中所述有機(jī)溶劑優(yōu)選乙二醇。
3.如權(quán)利要求1所述的涂料，其中所述粘結(jié)劑優(yōu)選硼酸脂偶聯(lián)劑。
4.如權(quán)利要求1所述的涂料，其中所述腐蝕抑制劑優(yōu)選硼酸。
5.如權(quán)利要求1所述的涂料，其中所述增稠劑優(yōu)選羥乙基纖維素。
6.如權(quán)利要求1所述的涂料，其中所述分散劑優(yōu)選聚硅氧烷二丙二醇單甲醚。
7.如權(quán)利要求1所述的涂料，其中所述納米氧化物顆粒增強(qiáng)劑選自Al203、Si02中的一種或兩種。
8.如權(quán)利要求7所述的涂料，其中所述Al2O3的平均粒徑為15 60nm，所述SW2的平均粒徑為25 70nm。
9.如權(quán)利要求7或8所述的涂料，其中納米氧化物顆粒增強(qiáng)劑為SiO2和Al2O3，且S^2 和Al2O3質(zhì)量比為1 (1 3)。
10.如權(quán)利要求1所述的涂料，其中所述鋁鋅硅合金粉各組成成份質(zhì)量百分比為Zn 35 58%，Si :0. 3 4. 0%,RE :0. 02 1. 0%,Ni :0. 1 3. 0%，余量為 Al 及不可避免的雜質(zhì)。
11.如權(quán)利要求1所述的涂料，其中所述鋁鋅硅合金粉的平均直徑為10-200μπι。
12.—種制備權(quán)利要求1所述耐海洋氣候工程零件防腐處理用的涂料的方法，其中按上述配方，稱取定量的腐蝕抑制劑，溶入定量的去離子水中，然后加入粘結(jié)劑，分散劑，有機(jī)溶劑，攪拌使之溶解，在攪拌狀態(tài)下緩慢加入鋁鋅硅合金粉和納米氧化物顆粒增強(qiáng)劑，然后加入增稠劑，攪拌過程中控制油浴的溫度為20-30°C，攪拌0. 5-lh。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐海洋氣候工程零件防腐處理用的涂料，其中所述涂料包含鋁鋅硅合金粉、有機(jī)溶劑、納米氧化物顆粒增強(qiáng)劑、去離子水、粘結(jié)劑、腐蝕抑制劑、分散劑和增稠劑，其中所述涂料配方以下述配比鋁鋅硅合金粉∶有機(jī)溶劑∶納米氧化物顆粒增強(qiáng)劑∶去離子水∶粘結(jié)劑∶腐蝕抑制劑∶分散劑∶增稠劑＝30.0-50.0g∶10.0-25.0mL∶1.0-4.0g∶15.0-30.0mL∶2.0-5.0g∶1.0-3.0g∶0.1-2.0mL∶0.1-2.0g，其中所述鋁鋅硅合金粉由Al、Zn、Si、RE、Ni組成。
文檔編號C09D5/10GK102181182SQ20111002709
公開日2011年9月14日 申請日期2011年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月4日
發(fā)明者馮立新, 張敏燕, 繆強(qiáng) 申請人:江蘇麟龍新材料股份有限公司