一种紧固件的防护涂层及其制备方法和其应用技术

本发明专利技术提供了一种紧固件的防护涂层及其制备方法和其应用。本发明专利技术提供的防护涂层，采用硅烷转化膜做为紧固件的表面处理层，再采用有机涂层对转化膜进行封闭，是一种具有耐蚀性能好、涂层薄、且与基体结合强度高、耐磨性能好的复合涂层。本发明专利技术采用硅烷转化膜/有机涂层双层防护的表面处理技术，解决了紧固件在应用上的限制，且在保证涂层薄(8～15μm)，与基体结合强度高的情况下，较大程度的提高涂层的耐中性盐雾腐蚀性能和改善了涂层的耐磨性能，且防护涂层的制备工艺简单，方便。

A protective coating for fasteners and its preparation method and Application

The invention provides a protective coating for fasteners, a preparation method and application thereof. The protective coating provided by the invention uses the silane conversion film as the surface treatment layer of the fastener, and then uses the organic coating to seal the conversion film, which is a composite coating with good corrosion resistance, thin coating, high bonding strength with the matrix and good wear resistance. The invention adopts the surface treatment technology of double-layer protection of silane conversion film/organic coating, solves the application limitation of fasteners, and greatly improves the neutral salt spray corrosion resistance of the coating and the wear resistance of the coating under the condition that the coating is thin (8-15 um) and the bonding strength with the matrix is high, and the preparation process of the protective coating is simple and convenient.

【技术实现步骤摘要】
一种紧固件的防护涂层及其制备方法和其应用
本专利技术属于紧固件的表面防护
，具体涉及一种紧固件的防护涂层及其制备方法和其应用。
技术介绍
海洋环境是自然界中腐蚀作用最为苛刻的环境之一，大多数金属材料都不耐海水、海洋大气腐蚀。许多长期暴露在海洋环境中的螺纹紧固件腐蚀非常严重，腐蚀导致紧固件难以拆卸，连接强度下降，甚至丧失等问题出现，给紧固件正常服役和维护保养造成很大的困难，且紧固件存在尺寸问题，不能够涂覆较厚的涂层进行防护。通过分析紧固件材质、结构特点、使用条件等因素，结合海洋环境腐蚀特点，螺纹紧固件主要存在缝隙腐蚀、电偶腐蚀、应力腐蚀和微动腐蚀等多种腐蚀类型，腐蚀影响因素非常复杂。单一的表面技术由于自身固有的局限性，不能有效解决紧固件所存在的腐蚀问题【徐滨士,朱绍华.表面工程的理论与技术[M].北京:国防工业出版社,2009:333.】。目前，工程中螺纹紧固件比较常用的防腐涂、镀层有热浸镀锌、化学镀Ni–P合金镀层、真空渗锌、锌铬涂层等。其中，热浸镀锌防腐性能一般，镀层较厚，容易造成螺栓与螺母装配困难；真空渗锌层具备一定的耐腐蚀性能，与基体结合强度高，耐磨性好，但耐盐雾腐蚀性能≤300h；锌铬涂层耐腐蚀性能优异，盐雾试验时间≥1000h，涂层厚度≤10μm，不影响紧固件的装配，但是硬度低，耐磨性稍差【边飞龙,黄燕滨,时小军,宋高伟.海洋环境下螺纹紧固件复合防腐技术[J].电镀与涂饰,2010,29(12):64-66.】。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中的不足，主要针对目前电镀、化学镀、复合涂层等一些表面防护方法，无法满足紧固件在较为恶劣环境中的应用，提供了一种具有耐蚀性能好、涂层薄、且与基体结合强度高、耐磨性能好的复合涂层，以及该复合涂层的制备方法。本专利技术提供的制备方法，包括采用硅烷转化膜/有机涂层双层防护的表面处理技术，解决了紧固件在应用上的限制，且在保证涂层薄(5～15μm)，与基体结合强度高的情况下，较大程度的提高涂层的耐中性盐雾腐蚀性能和改善了涂层的耐磨性能。本专利技术的一个目的是提供一种防护涂层，所述防护涂层包括硅烷转化膜和有机涂层；其中硅烷转化膜的制备原料包括：硅烷偶联剂、助溶剂、缓蚀剂、表面活性剂和pH调节剂；有机涂层的制备原料包括：树脂、填料、助剂和溶剂；将待防护品浸泡于包括所述硅烷转化膜的制备原料的溶液即硅烷转化液中，取出固化后得硅烷转化膜；再在硅烷转化膜上涂覆所述有机涂层得防护涂层。具体的，所述防护涂层还包括下述1)-21)所述中的至少一种：1)每1L的硅烷转化液中，各组分的含量包括：硅烷偶联剂4～40g/L；助溶剂4～50g/L；缓蚀剂1～15g/L；表面活性剂0.1～15g/L；pH调节剂0.1～5g/L；2)所述硅烷转化液还包括水；具体的，所述水为去离子水；3)有机涂层制备原料的质量百分含量包括：树脂5％～65％；填料4％～30％；助剂0.1％～5％；其余为溶剂，各组分质量百分含量之和为100％；4)硅烷偶联剂包括KH540、KH550、KH560、KH561、KH570、KH571、KH580和/或KH590；5)助溶剂包括乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚和/或丙二醇甲醚醋酸酯；6)缓蚀剂包括六偏磷酸钠、钼酸钠、水杨酸、苯并三氮唑、8-羟基喹啉、吡啶、苯甲酸和/或柠檬酸；7)表面活性剂包括阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和/或非离子表面活性剂；8)pH调节剂包括氨水和/或醋酸；9)树脂包括环氧树脂、丙烯酸树脂、氟碳树脂和/或聚氨酯树脂；10)填料包括铝粉、钛粉、二硫化钼、聚四氟乙烯、聚乙烯蜡、锌粉、二氧化硅、氧化铝、氧化锌、铁钛粉、氧化铁红和/或铜粉；11)所述助剂包括分散剂、流平剂和/或消泡剂；12)溶剂包括二甲苯、乙二醇醚类、丙二醇、丙二醇醚类、甲醇、乙醇、乙二醇酯类和/或丙二醇酯类；13)浸泡时间包括1min～5min；14)固化时间包括10min～60min；15)固化温度包括30℃～200℃；16)所述浸泡前还包括对所述待防护品进行除油和/或除锈；17)硅烷转化膜的厚度包括0.5～10μm；18)有机涂层的厚度包括3～10μm；19)防护涂层的厚度包括5～15μm；20)所述涂覆所述有机涂层后，还包括再次固化；21)所述待防护品包括紧固件。再具体的，所述任一防护涂层还包括下述1)-17)所述中的至少一种：1)阳离子表面活性剂包括十二烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、和/或十六烷基三甲基氯化铵；2)阴离子表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇酰硫酸钠和/或乙氧基化脂肪酸甲酯磺酸钠；3)非离子表面活性剂包括烷基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、辛烷基苯酚聚氧乙烯醚、NP-4和/或脂肪酸聚氧乙烯醚；4)所述除油包括使用除油液进行除油，所述除油液包括：氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠和OP-10乳化剂；5)所述除锈包括使用除锈液进行除锈，所述除锈液包括盐酸和硝酸；6)浸泡时间包括2min～3min；7)固化时间包括30min～40min；8)固化温度包括100℃～170℃；9)硅烷转化膜的厚度包括2～5μm；10)有机涂层的厚度包括5～10μm；11)防护涂层的厚度包括7～15μm；12)所述再次固化的固化时间包括30min～60min；13)所述再次固化的固化温度包括200℃～240℃；14)每1L的硅烷转化液中，各组分的含量包括：硅烷偶联剂25g/L～31g/L；助溶剂15g/L～35g/L；缓蚀剂1g/L～3g/L；表面活性剂1g/L～2g/L；pH调节剂0.1g/L～0.3g/L；15)有机涂层制备原料的质量百分含量包括：树脂20％～30％；填料12％～16％；助剂0.5％～0.6％；其余为溶剂，各组分质量百分含量之和为100％。16)所述紧固件包括钢铁材质的紧固件；17)所述紧固件包括海洋环境中使用的紧固件。还具体的，所述任一防护涂层还包括下述1)-11)所述中的至少一种：1)每1L的除油液中包括：氢氧化钠3～15g/L；碳酸钠20～80g/L；磷酸三钠50～100g/L；硅酸钠5～15g/L；OP-10乳化剂0.2～3g/L；其余为水；具体包括：氢氧化钠5～10g/L；碳酸钠20～65g/L；磷酸三钠50～85g/L；硅酸钠5～10g/L；OP-10乳化剂0.2～3g/L；其余为水；再具体包括：氢氧化钠10、5和/或8g/L；碳酸钠20、50和/或65g/L；磷酸三钠50、60、80和/或85g/L；硅酸钠5、7、10和/或9g/L；OP-10乳化剂0.2、3、0.7和/或0.5g/L；其余为水；2)每1L的除锈液中(请核实)包括：盐酸2～10g/L；硝酸10～20g/L；其余为水；具体包括：盐酸5～10g/L；硝酸10～15g/L；再具体包括：盐酸5、10、8和/或9g/L；硝酸15、10和/或12g/L；3)浸泡时间包括2min和/或3min；4)固化时间包括40min和/或30min；5)固化温度包括100℃、110℃、120℃、150℃和/或170℃；6)硅烷转化膜的厚度包括2～4μm、1～3μm和/或3～5μm；7)有机涂层的厚度包括5～8μm、6～10μm、7～10μm、5～7μm和/或6～8μm；8)防护本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防护涂层，其特征在于，所述防护涂层包括硅烷转化膜和有机涂层；其中硅烷转化膜的制备原料包括：硅烷偶联剂、助溶剂、缓蚀剂、表面活性剂和pH调节剂；有机涂层的制备原料包括：树脂、填料、助剂和溶剂；将待防护品浸泡于包括所述硅烷转化膜的制备原料的溶液即硅烷转化液中，取出固化后得硅烷转化膜；再在硅烷转化膜上涂覆所述有机涂层得防护涂层。

【技术特征摘要】
1.一种防护涂层，其特征在于，所述防护涂层包括硅烷转化膜和有机涂层；其中硅烷转化膜的制备原料包括：硅烷偶联剂、助溶剂、缓蚀剂、表面活性剂和pH调节剂；有机涂层的制备原料包括：树脂、填料、助剂和溶剂；将待防护品浸泡于包括所述硅烷转化膜的制备原料的溶液即硅烷转化液中，取出固化后得硅烷转化膜；再在硅烷转化膜上涂覆所述有机涂层得防护涂层。2.根据权利要求1所述的防护涂层，其特征在于，所述防护涂层还包括下述1)-21)所述中的至少一种：1)每1L的硅烷转化液中，各组分的含量包括：硅烷偶联剂4～40g/L；助溶剂4～50g/L；缓蚀剂1～15g/L；表面活性剂0.1～15g/L；pH调节剂0.1～5g/L；2)所述硅烷转化液还包括水；具体的，所述水为去离子水；3)有机涂层制备原料的质量百分含量包括：树脂5％～65％；填料4％～30％；助剂0.1％～5％；其余为溶剂，各组分质量百分含量之和为100％；4)硅烷偶联剂包括KH540、KH550、KH560、KH561、KH570、KH571、KH580和/或KH590；5)助溶剂包括乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚和/或丙二醇甲醚醋酸酯；6)缓蚀剂包括六偏磷酸钠、钼酸钠、水杨酸、苯并三氮唑、8-羟基喹啉、吡啶、苯甲酸和/或柠檬酸；7)表面活性剂包括阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和/或非离子表面活性剂；8)pH调节剂包括氨水和/或醋酸；9)树脂包括环氧树脂、丙烯酸树脂、氟碳树脂和/或聚氨酯树脂；10)填料包括铝粉、钛粉、二硫化钼、聚四氟乙烯、聚乙烯蜡、锌粉、二氧化硅、氧化铝、氧化锌、铁钛粉、氧化铁红和/或铜粉；11)所述助剂包括分散剂、流平剂和/或消泡剂；12)溶剂包括二甲苯、乙二醇醚类、丙二醇、丙二醇醚类、甲醇、乙醇、乙二醇酯类和/或丙二醇酯类；13)浸泡时间包括1min～5min；14)固化时间包括10min～60min；15)固化温度包括30℃～200℃；16)所述浸泡前还包括对所述待防护品进行除油和/或除锈；17)硅烷转化膜的厚度包括0.5～10μm；18)有机涂层的厚度包括3～10μm；19)防护涂层的厚度包括5～15μm；20)所述涂覆所述有机涂层后，还包括再次固化；21)所述待防护品包括紧固件。3.根据权利要求2所述的防护涂层，其特征在于，所述任一防护涂层还包括下述1)-17)所述中的至少一种：1)阳离子表面活性剂包括十二烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、和/或十六烷基三甲基氯化铵；2)阴离子表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇酰硫酸钠和/或乙氧基化脂肪酸甲酯磺酸钠；3)非离子表面活性剂包括烷基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、辛烷基苯酚聚氧乙烯醚、NP-4和/或脂肪酸聚氧乙烯醚；4)所述除油包括使用除油液进行除油，所述除油液包括：氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠和OP-10乳化剂；5)所述除锈包括使用除锈液进行除锈，所述除锈液包括盐酸和硝酸；6)浸泡时间包括2min～3min；7)固化时间包括30min～40min；8)固化温度包括100℃～170℃；9)硅烷转化膜的厚度包括2～5μm；10)有机涂层的厚度包括5～10μm；11)防护涂层的厚度包括7～15μm；12)所述再次固化的固化时间包括30min～60min；13)所述再次固化的固化温度包括200℃～240℃；14)每1L的硅烷转化液中，各组分的含量包括：硅烷偶联剂25g/L～31g/L；助溶剂15g/L～35g/L；缓蚀剂1g/L～3g/L；表面活性剂1g/L～2g/L；pH调节剂0.1g/L～0.3g/L；15)有机涂层制备原料的质量百分含量包括：树脂20％～30％；填料12％～16％；助剂0.5％～0.6％；其余为溶剂，各组分质量百分含量之和为100％。16)所述紧固件包括钢铁材质的紧固件；17)所述紧固件包括海洋环境中使用的紧固件。4.根据权利要求3述的防护涂层，其特征在于，所述任一防护涂层还包括下述1)-11)所述中的至少一种：1)每1L的除油液中包括：氢氧化钠3～15g/L；碳酸钠20～80g/L；磷酸三钠50～100g/L；硅酸钠5～15g/L；OP-10乳化剂0.2～3g/L；其余为水；2)每1L的除锈液中(请核实)包括：盐酸2～10g/L；硝酸10～20g/L；其余为水；3)浸泡时间包括2min和/或3min；4)固化时间包括40min和/或30min；5)固化温度包括100℃、110℃、120℃、150℃和/或170℃；6)硅烷转化膜的厚度包括2～4μm、1～3μm和/或3～5μm；7)有机涂层的厚度包括5～8μm、6～10μm、7～10μm、5～7μm和/或6～8μm；8)防护涂层的厚度包括8～15μm、10～15μm、7～12μm、7～13μm、7～11μm和/或9～13μm；9)再次固化的固化温度包括200℃、220℃、230℃和/或240℃；10)每1L的硅烷转化液中，各组分的含量包括：硅烷偶联剂25g/L、31g/L、30g/L和/或27g/L；助溶剂25g/L、35g/L和/或15g/L；缓蚀剂3g/L和/或1g/L；表面活性剂1g/L和/或2g/L；pH调节剂0.1g/L、0.2g/L和/或0.3g/L；11)有机涂层制备原料的质量百分含量包括：树脂30％、25％、23％、28％和/或20％；填料13％、12％、14％和/或16％；助剂0.6％和/或0.5％；其余为溶剂，各组分质量百分含量之和为100％。5.一种防护涂层的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将待防护品浸泡于包括硅烷转化膜的制备原料的溶液即硅烷转化液中，取出固化后得硅烷转化膜；再在...

【专利技术属性】
技术研发人员：智强，李庆鹏，
申请(专利权)人：东莞理工学院，北京赛知科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44