本發(fā)明涉及一種金屬防腐涂料的制備方法,特別是一種無鉻水性金屬防腐涂料及制備方法。
背景技術(shù):
鋅鉻涂層(達(dá)克羅涂層)是一種具有高防護(hù)性能、無氫脆等綜合優(yōu)質(zhì)的金屬防腐涂料,主要應(yīng)用于汽車、機(jī)械、交通、隧道、軍事、橋梁等行業(yè)。鋅鉻涂層涂料以鋅粉、鋁粉、鉻酐和去離子水為主要成分,其制備過程需要應(yīng)用鉻酐對鋅粉、鋁粉進(jìn)行鈍化處理,以致該涂層中含有六價(jià)鉻或三價(jià)鉻。歐盟在2006年7月1日實(shí)施RoHS指令,即《電氣、電子設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)指令》,出口歐盟的電子電氣設(shè)備中禁止使用或含有六種有害物質(zhì),其中就包括六價(jià)鉻。美國金屬涂層國際公司(DiamondShamrockCorpMetalCoatingsDio)研究開發(fā)出“水性無鉻有機(jī)硅鋅鋁涂料與涂裝技術(shù)”。該技術(shù)已在中國獲得發(fā)明專利權(quán),《可提供防腐保護(hù)的水可稀釋性涂料組合物》,授權(quán)公告號為CN1242003C。該技術(shù)是美國金屬涂層國際公司為滿足環(huán)保要求而開發(fā)的表面處理新技術(shù),其特點(diǎn)就是采用新的鈍化技術(shù)替代應(yīng)用鉻酐對鋅粉、鋁粉進(jìn)行鈍化處理。從環(huán)保意義上講,無鉻鋅鉻涂層(無鉻達(dá)克羅涂層)技術(shù)更符合時(shí)代要求,在全球范圍內(nèi)用無鉻鋅鉻涂層(無鉻達(dá)克羅涂層)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的達(dá)克羅是必然趨勢。用MoO3替代鉻酐作為無鉻鉻鋅鉻涂層鈍化處理的鈍化劑已經(jīng)是公開的技術(shù)。由法國克拉克爾申請的發(fā)明專利《MoO3作為腐蝕抑制劑的用途,以及含有這種腐蝕抑制劑的涂料組合》,授權(quán)公告號為CN1303166C,公開了采用MoO3作為鋅鋁金屬粉體的鈍化劑。采用MoO3作為鋅鋁金屬粉體的鈍化劑的通常工藝是在配制涂料過程中,將MoO3粉體加入到涂料中去。這個(gè)過程存在鋅鋁金屬粉體鈍化不徹底,導(dǎo)致部分未被鈍化的鋅鋁金屬粉體產(chǎn)生水化反應(yīng),致使涂料不能長期保存。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明針對以上問題,提出一種無鉻水性金屬防腐涂料及制備方法,獲得了一種達(dá)到較高抗腐蝕性能和滿足歐盟RoHS指令環(huán)保要求,且性能穩(wěn)定,可長期保存的金屬防腐涂料的制備技術(shù)。本發(fā)明提供的一種無鉻水性金屬防腐涂料,原料分為A、B組分,各組分的成分重量比例為:A組分:含MoO3的鈍化片狀鋅鋁混合粉漿26~35,分散劑45~65,表面活性劑0.2~1.0,其中含MoO3的鈍化片狀鋅鋁混合粉漿有下列重量比例的原料成分:球狀鋅粉65~75,球狀鋁粉10~15,MoO3粉0.8~2.2,200號溶劑油10~20;B組分:硅烷偶聯(lián)劑12~14,硼酸0.3~2.4,去離子水42~55。所選用分散劑為下述的一種:聚乙二醇,二丙二醇或二甘醇。所選用表面活性劑為下述的一種:NP-4,NP-9或OP-10。所選用硅烷偶聯(lián)劑為下述的一種:硅烷偶聯(lián)劑KH550、560、KH570、硅烷偶聯(lián)劑A-174或硅烷偶聯(lián)劑A-151。所選用MoO3粉平均粒徑為不大于50微米的粉體。所用鈍化片狀鋅鋁混合粉漿,其鋅鋁粉片徑不大于20微米,厚度不大于0.2微米。無鉻水性金屬防腐涂料的制備方法具體步驟如下:(1)將球狀鋅粉325或500目,球狀鋁粉FLT2或FLT3按所述重量比例與200號溶劑油混合,再加入MoO3粉攪拌均勻,將球狀鋅粉和球狀鋁粉加工成片狀鋅粉和片狀鋁粉,制成鈍化片狀鋅鋁混合粉漿;(2)按所述重量比例將片狀鋅鋁混合粉漿和分散劑、表面活性劑在攪拌條件下混合,再用分散機(jī)充分?jǐn)嚢璺稚⒕鶆?,制成A組分;(3)按所述重量比例將硅烷偶聯(lián)劑、硼酸和去離子水在攪拌條件下混合水解,直至攪拌分散成透明液體,制成B組分;(4)在使用前將A、B兩組分按1:1.3~1.4的重量比例混合攪拌均勻,可刷涂、噴涂或浸涂方式進(jìn)行涂裝;固化方式采用加熱燒結(jié),在70℃~100℃烘干30分鐘,再在280℃~330℃進(jìn)行燒結(jié)固化。本方案所用去離子水,其電導(dǎo)率為0.1-1us/cm。本發(fā)明的積極效果:1、本發(fā)明中采用的鈍化片狀鋅鋁混合粉漿制備方法是在MoO3鈍化劑保護(hù)下,將球狀鋅鋁粉加工成片狀鋅鋁粉漿的。在將球狀鋅鋁粉變成片狀鋅鋁粉過程中,隨著鋅鋁粉新的表面產(chǎn)生,比表面積增大的同時(shí),MoO3鈍化劑就將新產(chǎn)生的表面迅速鈍化,從而保證了片狀鋅鋁粉漿中的片狀鋅粉和鋁粉全表面完全鈍化。完全鈍化的片狀鋅粉和鋁粉不會產(chǎn)生水化反應(yīng),使本發(fā)明制備的無鉻水性金屬防腐涂料具有良好的長期穩(wěn)定性。2、本發(fā)明涂料在15微米的涂層厚度下,可以達(dá)到1600小時(shí)的鹽霧試驗(yàn)無銹點(diǎn)。具體實(shí)施方式實(shí)施例1配制本方案所述無鉻水性金屬防腐涂料,按如下步驟進(jìn)行:首先配制本方案涂料的A組分:(1)選取500目鋅粉70公斤,F(xiàn)LT2鋁粉12公斤,加200號溶劑油15公斤混合后攪拌均勻,再加入MoO3粉1.0公斤攪拌均勻;采用發(fā)明專利《一種超細(xì)片狀金屬粉體的加工方法及設(shè)備》(授權(quán)公告號:CN101829787B)的加工方法,將球狀鋅粉和球狀鋁粉加工成片狀鋅粉和片狀鋁粉,其鋅鋁粉片徑控制在不大于20微米,厚度不大于0.2微米,制成鈍化片狀鋅鋁混合粉漿98公斤備用。上述的金屬粉體的加工方法::采用密閉式圓柱形球磨罐,先裝入剛性研磨球體,再加入待加工的顆粒狀金屬粉,研磨球體與顆粒狀金屬粉的體積比例為5:1~6:1;同時(shí)加入研磨介質(zhì)200號溶劑油和MoO3粉,控制球磨罐50~100轉(zhuǎn)/分鐘旋轉(zhuǎn),研磨時(shí)間為8至16小時(shí)。(2)在步驟(1)制成的鈍化片狀鋅鋁混合粉漿中取出28公斤,加入48公斤的分散劑聚乙二醇、0.5公斤的表面活性劑NP-9,在攪拌條件下混合,再用分散機(jī)充分?jǐn)嚢璺稚⒕鶆?,制成涂料A組分76.5公斤。(3)再配制本方案涂料的B組分:選取硅烷偶聯(lián)劑KH560為14公斤,工業(yè)硼酸(GB/T538-2006)2.0公斤,電導(dǎo)率為0.1-1us/cm去離子水50公斤。在攪拌條件下緩慢混合,直至充分?jǐn)嚢璺稚⒕鶆?,成透明液體,制成涂料B組分66公斤。(4)在使用前,取步驟(2)制得的50公斤A組分和步驟(3)制得的65公斤B組分,混合攪拌均勻,得到可采用刷涂、噴涂或浸涂方式涂裝的金屬防腐涂料。涂料的固化方式采用加熱燒結(jié),在70℃~100℃烘干30分鐘左右,再在280℃~330℃進(jìn)行燒結(jié)固化。實(shí)施例2:首先配制本方案涂料的A組分:(1)選取325目鋅粉72公斤,F(xiàn)LT2鋁粉14公斤,加200號溶劑油16公斤混合后攪拌均勻,再加入MoO3粉1.5公斤攪拌均勻;采用發(fā)明專利《一種超細(xì)片狀金屬粉體的加工方法及設(shè)備》(授權(quán)公告號:CN101829787B)的加工方法,將球狀鋅粉和球狀鋁粉加工成片狀鋅粉和片狀鋁粉,其鋅鋁粉片徑控制在不大于20微米,厚度不大于0.2微米,制成鈍化片狀鋅鋁混合粉漿103.5公斤備用。上述的金屬粉體的加工方法::采用密閉式圓柱形球磨罐,先裝入剛性研磨球體,再加入待加工的顆粒狀金屬粉,研磨球體與顆粒狀金屬粉的體積比例為5:1~6:1;同時(shí)加入研磨介質(zhì)200號溶劑油和MoO3粉,控制球磨罐50~100轉(zhuǎn)/分鐘旋轉(zhuǎn),研磨時(shí)間為8至16小時(shí)。(2)在步驟(1)制成的鈍化片狀鋅鋁混合粉漿中取出30公斤,加入50公斤的分散劑聚乙二醇、0.8公斤的表面活性劑OP-10,在攪拌條件下混合,再用分散機(jī)充分?jǐn)嚢璺稚⒕鶆?,制成涂料A組分80.8公斤。(3)再配制本方案涂料的B組分:選取硅烷偶聯(lián)劑KH570為13公斤,工業(yè)硼酸(GB/T538-2006)2.0公斤,電導(dǎo)率為0.1-1us/cm去離子水55公斤。在攪拌條件下緩慢混合,直至充分?jǐn)嚢璺稚⒕鶆?,成透明液體,制成涂料B組分70公斤。(4)在使用前,取步驟(2)制得的50公斤A組分和步驟(3)制得的70公斤B組分,混合攪拌均勻,得到可采用刷涂、噴涂或浸涂方式涂裝的金屬防腐涂料。涂料的固化方式采用加熱燒結(jié),在70℃~100℃烘干30分鐘左右,再在280℃~330℃進(jìn)行燒結(jié)固化。實(shí)施例3:首先配制本方案涂料的A組分:(1)選取500目鋅粉75公斤,F(xiàn)LT2鋁粉15公斤,加200號溶劑油18公斤混合后攪拌均勻,再加入MoO3粉2.0公斤攪拌均勻;采用發(fā)明專利《一種超細(xì)片狀金屬粉體的加工方法及設(shè)備》(授權(quán)公告號:CN101829787B)的加工方法,將球狀鋅粉和球狀鋁粉加工成片狀鋅粉和片狀鋁粉,其鋅鋁粉片徑控制在不大于20微米,厚度不大于0.2微米,制成鈍化片狀鋅鋁混合粉漿110.0公斤備用。上述的金屬粉體的加工方法::采用密閉式圓柱形球磨罐,先裝入剛性研磨球體,再加入待加工的顆粒狀金屬粉,研磨球體與顆粒狀金屬粉的體積比例為5:1~6:1;同時(shí)加入研磨介質(zhì)200號溶劑油和MoO3粉,控制球磨罐50~100轉(zhuǎn)/分鐘旋轉(zhuǎn),研磨時(shí)間為8至16小時(shí)。(2)在步驟(1)制成的鈍化片狀鋅鋁混合粉漿中取出32公斤,加入55公斤的分散劑二甘醇、0.8公斤的表面活性劑OP-10,在攪拌條件下混合,再用分散機(jī)充分?jǐn)嚢璺稚⒕鶆?,制成涂料A組分87.8公斤。(3)再配制本方案涂料的B組分:選取硅烷偶聯(lián)劑A-174為13公斤,工業(yè)硼酸(GB/T538-2006)2.0公斤,電導(dǎo)率為0.1-1us/cm去離子水55公斤。在攪拌條件下緩慢混合,直至充分?jǐn)嚢璺稚⒕鶆?,成透明液體,制成涂料B組分70.0公斤。(4)在使用前取步驟(2)制得的50公斤A組分和步驟(3)制得的70公斤B組分,混合攪拌均勻,得到可采用刷涂、噴涂或浸涂方式涂裝的金屬防腐涂料。涂料的固化方式采用加熱燒結(jié),在70℃~100℃烘干30分鐘左右,再在280℃~330℃進(jìn)行燒結(jié)固化。實(shí)施例4:首先配制本方案涂料的A組分:(1)選取500目鋅粉75公斤,F(xiàn)LT2鋁粉15公斤,加200號溶劑油20公斤混合后攪拌均勻,再加入MoO3粉2.2公斤攪拌均勻;采用發(fā)明專利《一種超細(xì)片狀金屬粉體的加工方法及設(shè)備》(授權(quán)公告號:CN101829787B)的加工方法,將球狀鋅粉和球狀鋁粉加工成片狀鋅粉和片狀鋁粉,其鋅鋁粉片徑控制在不大于20微米,厚度不大于0.2微米,制成鈍化片狀鋅鋁混合粉漿112.2公斤備用。上述的金屬粉體的加工方法::采用密閉式圓柱形球磨罐,先裝入剛性研磨球體,再加入待加工的顆粒狀金屬粉,研磨球體與顆粒狀金屬粉的體積比例為5:1~6:1;同時(shí)加入研磨介質(zhì)200號溶劑油和MoO3粉,控制球磨罐50~100轉(zhuǎn)/分鐘旋轉(zhuǎn),研磨時(shí)間為8至16小時(shí)。(2)在步驟(1)制成的鈍化片狀鋅鋁混合粉漿中取出30公斤,加入54公斤的分散劑二丙二醇、1.0公斤的表面活性劑NP-9,在攪拌條件下混合,再用分散機(jī)充分?jǐn)嚢璺稚⒕鶆颍瞥赏苛螦組分85.0公斤。(3)再配制本方案涂料的B組分:選取硅烷偶聯(lián)劑A-151為13公斤,工業(yè)硼酸(GB/T538-2006)2.0公斤,電導(dǎo)率為0.1-1us/cm去離子水55公斤。在攪拌條件下緩慢混合,直至充分?jǐn)嚢璺稚⒕鶆?,成透明液體,制成涂料B組分70.0公斤。(4)在使用前,取步驟(2)制得的50公斤A組分和步驟(3)制得的,68公斤B組分,混合攪拌均勻,得到可采用刷涂、噴涂或浸涂方式涂裝的金屬防腐涂料。涂料的固化方式采用加熱燒結(jié),在70℃~100℃烘干30分鐘左右,再在280℃~330℃進(jìn)行燒結(jié)固化。實(shí)施例5:首先配制本方案涂料的A組分:(1)選取500目鋅粉75公斤,F(xiàn)LT2鋁粉14公斤,加200號溶劑油15公斤混合后攪拌均勻,再加入MoO3粉2.0公斤攪拌均勻;采用發(fā)明專利《一種超細(xì)片狀金屬粉體的加工方法及設(shè)備》(授權(quán)公告號:CN101829787B)的加工方法,將球狀鋅粉和球狀鋁粉加工成片狀鋅粉和片狀鋁粉,其鋅鋁粉片徑控制在不大于20微米,厚度不大于0.2微米,制成鈍化片狀鋅鋁混合粉漿106.0公斤備用。上述的金屬粉體的加工方法::采用密閉式圓柱形球磨罐,先裝入剛性研磨球體,再加入待加工的顆粒狀金屬粉,研磨球體與顆粒狀金屬粉的體積比例為5:1~6:1;同時(shí)加入研磨介質(zhì)200號溶劑油和MoO3粉,控制球磨罐50~100轉(zhuǎn)/分鐘旋轉(zhuǎn),研磨時(shí)間為8至16小時(shí)。(2)在步驟(1)制成的鈍化片狀鋅鋁混合粉漿中取出30公斤,加入50公斤的分散劑聚乙二醇、0.8公斤的表面活性劑NP-4,在攪拌條件下混合,再用分散機(jī)充分?jǐn)嚢璺稚⒕鶆?,制成涂料A組分80.8公斤。(3)再配制本方案涂料的B組分:選取硅烷偶聯(lián)劑KH550為12.5公斤,工業(yè)硼酸(GB/T538-2006)1.5公斤,電導(dǎo)率為0.1-1us/cm去離子水55公斤。在攪拌條件下緩慢混合,直至充分?jǐn)嚢璺稚⒕鶆?,成透明液體,制成涂料B組分69.0公斤。(4)在使用前,取步驟(2)制得的50公斤A組分和步驟(3)制得的66公斤B組分,混合攪拌均勻,得到可采用刷涂、噴涂或浸涂方式涂裝的金屬防腐涂料。涂料的固化方式采用加熱燒結(jié),在70℃~100℃烘干30分鐘左右,再在280℃~330℃進(jìn)行燒結(jié)固化。本發(fā)明經(jīng)試驗(yàn)測得固化后的涂層,其結(jié)合力均在4級以上,8微米涂層的試驗(yàn)件的中性鹽霧實(shí)驗(yàn)壽命達(dá)到了480小時(shí)以上;10.5微米涂層的試驗(yàn)件的中性鹽霧實(shí)驗(yàn)壽命可達(dá)1000小時(shí)以上;在15微米涂層的試驗(yàn)件的中性鹽霧實(shí)驗(yàn)壽命可達(dá)1600小時(shí)以上。