一种三价铬涂料及其制备方法和热镀金属材料技术

本发明专利技术提供了一种三价铬涂料，其中，所述三价铬涂料含有水、膦酸络合剂、磷酸二氢铝、三价铬源、氧化硅填料和水溶性成膜树脂。本发明专利技术还提供了一种制备三价铬涂料的方法。本发明专利技术还提供了根据上述方法制备得到的三价铬涂料。本发明专利技术还提供了一种热镀金属材料，该热镀金属材料包括热镀金属基材和附着在该热镀金属基材上的涂层，所述热镀金属基材为热镀锌金属基材、热镀铝锌金属基材和热镀铝锌镁金属基材中的至少一种，其特征在于，所述涂层为如上所述的三价铬涂料的固化产物。本发明专利技术经过固化得到的涂层在高温下或高温后具有更加优异的耐腐蚀性，并且所述涂层中的三价铬在高温下不会转变为六价铬，完全符合环保要求。

【技术实现步骤摘要】
一种三价铬涂料及其制备方法和热镀金属材料
本专利技术涉及金属防护领域，具体地，涉及一种三价铬涂料、一种制备三价铬涂料的 方法、由该方法得到的三价铬涂料和一种热镀金属材料。
技术介绍
热镀金属材料，包括热镀锌金属材料和热镀铝锌金属材料，为了防止发生锈蚀，都 会在热镀金属材料的表面涂敷一层金属防护涂料以形成防护膜。因而金属防护涂料的性能 对于热镀金属材料的防锈蚀十分重要。 使用含铬的涂料在热镀金属材料的表面形成防护膜是一种重要的选择，具有较大 的市场占有率。但是，欧盟议会及理事会于2003年2月13日通过了《电气电子设备中限 制使用某些有害物质指令》，简称RoHS指令，即欧盟第2002/95/EC号指令。该项指令要求 2006年7月1日以后新投放市场的电子电器设备中，禁止或限制使用的物质有铅（Pb)、汞 (Hg)、镉（Cd)、六价铬（Cr 6+)。其中，铅（Pb)、六价铬（Cr6+)、镉（Cd)、汞（Hg)属限定的钢板 成分或镀层成分或涂层成分。 因此，在国内外市场中，含六价铬的涂料的使用受到了极大的限制，目前，金属防 护涂料的开发重点转移到不含六价铬的环保型涂料，特别是三价铬涂料。 例如，CN102477551A公开了一种表面处理剂，也属于一种三价铬涂料，该三价铬涂 料含有苯丙乳液和/或硅丙乳液、氟碳乳液和/或氟硅乳液、三价铬化合物和磷酸盐。 但实验证明，该三价铬涂料形成的防护膜的耐蚀性仍然较低。
技术实现思路
为了克服现有的三价铬涂料形成的防护膜的耐蚀性仍然较低的缺陷，本专利技术提供 了一种三价铬涂料、一种制备三价铬涂料的方法、由该方法得到的三价铬涂料和一种热镀 金属材料。 -方面，本专利技术提供了一种三价铬涂料，其中，所述三价铬涂料含有水、膦酸络合 齐?、磷酸二氢铝、三价铬源、氧化硅填料和水溶性成膜树脂。 另一方面，本专利技术还提供了 一种制备三价铬涂料的方法，其中，该方法包括：（1) 制备第一溶液，所述第一溶液含有膦酸络合剂和磷酸二氢铝；（2)制备第二溶液，所述第二 溶液含有三价铬源、纳米二氧化硅、水溶性成膜树脂；（3)将所述第一溶液和第二溶液混合 均匀。 另一方面，本专利技术还提供了根据上述方法制备得到的三价铬涂料。 另一方面，本专利技术还提供了一种热镀金属材料，该热镀金属材料包括热镀金属基 材和附着在该热镀金属基材上的涂层，所述热镀金属基材为热镀锌金属基材、热镀铝锌金 属基材和热镀铝锌镁金属基材中的至少一种，其特征在于，所述涂层为如上所述的三价铬 涂料的固化产物。 通过上述技术方案，本专利技术经过固化得到的涂层在高温下或高温后具有更加优异 的耐腐蚀性，并且所述涂层中的三价铬在高温下不会转变为六价铬，完全符合环保要求。此 夕卜，本专利技术提供的三价铬涂料的耐储藏性非常优异，在配制完成后可在室温下储存180天 而不发生明显的性状改变和性能下降。 本专利技术的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。 【具体实施方式】 以下对本专利技术的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。 本专利技术中，未作相反说明时，气体和液体的体积均为20°C下，一个标准大气压下的 数值。在本专利技术中，在未作相反说明的情况下，使用的术语溶液的范围并不限于分散质 的粒子直径小于lnm的分散系(真溶液)，而是泛指均一的液态混合物，可以包括胶状分散体 (胶体溶液)。 一方面，本专利技术提供了一种三价铬涂料，其中，所述三价铬涂料含有水、膦酸络合 齐?、磷酸二氢铝、三价铬源、氧化硅填料和水溶性成膜树脂。 其中，所述三价铬涂料中，膦酸络合剂的含量为3-18g/L，优选为5-15g/L。 并且，所述三价铬涂料中，相对于每重量份的膦酸络合剂，磷酸二氢铝的含量可以 为0. 5-6重量份，优选为1-3重量份。 所述三价铬涂料中，相对于每重量份的膦酸络合剂，以铬元素的含量计算，三价铬 源的含量可以为〇. 25-1. 6重量份，优选为0. 5-1重量份。 所述三价铬涂料中，相对于每重量份的膦酸络合剂，氧化硅填料的含量可以为3-8 重量份，优选为4. 5-6. 5重量份。 所述三价铬涂料中，相对于每重量份的膦酸络合剂，水溶性成膜树脂的含量可以 为3-10重量份；优选为5. 5-7. 5重量份。 为了进一步提高所述三价铬涂料形成的涂层的性能，优选情况下，所述三价铬涂 料中，膦酸络合剂的含量为5_15g/L，并且，相对于每重量份的膦酸络合剂，磷酸二氢铝的含 量为1-3重量份，以铬元素的含量计算，三价铬源的含量为0. 5-1重量份，氧化硅填料的含 量为4. 5-6. 5重量份，水溶性成膜树脂的含量为5. 5-7. 5重量份。 本专利技术中，所述膦酸络合剂可以为各种能够络合二价和/或三价金属阳离子的含 有膦酸物质。为了进一步提高所述三价铬涂料形成的涂层的性能，优选情况下，所述膦酸络 合剂为2-膦酸丁烷-1，2, 4-三羧酸、2-膦酸丁烷-1，2, 4-三羧酸的碱金属盐、2-羟基膦酰 基乙酸和2-羟基膦酰基乙酸的碱金属盐中的至少一种。 其中，所述三价铬源可以为Cr(0H)3、硫酸铬、硝酸铬、磷酸铬、磷酸二氢铬、三氯化 铬、醋酸铬、酒石酸铬、草酸铬、柠檬酸铬、葡萄糖酸铬和马来酸铬中的至少一种。 本专利技术中，所述氧化硅填料没有特殊的要求，可以为以氧化硅为主体的各种填料， 例如，所述氧化硅填料可以为纳米二氧化硅粉和/或纳米二氧化硅溶胶；优选情况下，所述 氧化硅填料中的氧化硅的粒径可以为5-90nm，更优选为5-30nm，例如，可以使用购自株式 会社ADEKA的牌号为AT-30、AT-30S、AT-40、AT-30A和AT-20的市售品，或者购自山东百特 新材料有限公司的牌号为SS-25和SS-30的市售品。并且，氧化硅填料的含量和/或用量 是以氧化硅本身的重量计算的，例如纳米二氧化硅溶胶的用量是以溶胶中的二氧化硅的量 计算的，即以纳米二氧化硅溶胶的重量乘以其二氧化硅含量百分数(重量）后得到的数值计 算。 本专利技术中，所述水溶性成膜树脂可以为各种水溶性的且能够用于成膜的改性的或 未改性的树脂，所述树脂可以以合适的制品形式使用，例如水溶性乳液、水溶性溶液和水溶 性固体中的至少一种，本专利技术没有特别的要求，只要能够用于成膜即可，例如，所述水溶性 成膜树脂可以为水溶性聚酯成膜树脂（即由多元醇类单体和多元酸类单体聚合而得的水溶 性成膜树脂，例如购自广州励宝精细化工有限公司，牌号CB2200的聚酯树脂)、水溶性苯丙 成膜树脂（即由苯乙烯类单体和丙烯酸(酯）类单体聚合而得的水溶性成膜树脂，例如购自 广州市超龙化工科技有限公司，牌号为xy-l〇8b的苯丙乳液)、水溶性环氧成膜树脂(即由含 有环氧基的单体聚合而得的水溶性成膜树脂，例如购自东莞市黑马化工有限公司，牌号为 BH620的环氧树脂)、水溶性聚氨酯成膜树脂（即由多元异氰酸酯类单体和多元羟基化合物 类单体聚合而得的水溶性成膜树脂，例如购自福建晋江建华公司，牌号812的聚氨酯树脂)、 水溶性硅丙成膜树脂（即由有机硅类单体和丙烯酸(酯）类单体聚合而得的水溶性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三价铬涂料，其特征在于，所述三价铬涂料含有水、膦酸络合剂、磷酸二氢铝、三价铬源、氧化硅填料和水溶性成膜树脂。

【技术特征摘要】
1. 一种三价铬涂料，其特征在于，所述三价铬涂料含有水、膦酸络合剂、磷酸二氢铝、三 价铬源、氧化硅填料和水溶性成膜树脂。2. 根据权利要求1所述的三价铬涂料，其中，膦酸络合剂的含量为3-18g/L，并且，相对 于每重量份的膦酸络合剂，磷酸二氢铝的含量为〇. 5-6重量份，以铬元素的含量计算，三价 铬源的含量为〇. 25-1. 6重量份，氧化硅填料的含量为3-8重量份，水溶性成膜树脂的含量 为3-10重量份； 优选地，膦酸络合剂的含量为5-15g/L，并且，相对于每重量份的膦酸络合剂，磷酸二氢 铝的含量为1-3重量份，以铬元素的含量计算，三价铬源的含量为0. 5-1重量份，氧化硅填 料的含量为4. 5-6. 5重量份，水溶性成膜树脂的含量为5. 5-7. 5重量份。3. 根据权利要求1或2所述的三价铬涂料，其中， 所述膦酸络合剂为2-膦酸丁烷-1，2, 4-三羧酸、2-膦酸丁烷-1，2, 4-三羧酸的碱金属 盐、2-羟基膦酰基乙酸和2-羟基膦酰基乙酸的碱金属盐中的至少一种； 所述三价铬源为Cr(OH)3、硫酸铬、硝酸铬、磷酸铬、磷酸二氢铬、三氯化铬、醋酸铬、酒 石酸铬、草酸铬、柠檬酸铬、葡萄糖酸铬和马来酸铬中的至少一种； 所述氧化硅填料为纳米二氧化硅粉和/或纳米二氧化硅溶胶； 所述水溶性成膜树脂为水溶性聚酯成膜树脂、水溶性苯丙成膜树脂、水溶性环氧成膜 树脂、水溶性聚氨酯成膜树脂、水溶性硅丙成膜树脂、水溶性丙烯酸成膜树脂和水溶性氟碳 成膜树脂中的至少一种。4. 根据权利要求1或2所述的三价铬涂料，其中，所述三价铬涂料还含有磷酸钠，相对 于每重量份的膦酸络合剂，磷酸钠的含量为〇. 5-4重量份，优选为1-2重量份； 并且，所述三价铬源是通过还原剂还原六价铬化合物得到的。5. -种制备三价铬涂料的方法，其特征在于，该方法包括： (1) 制备第一溶液，所述第一溶液含有膦酸络合剂和磷酸二氢铝； (2) 制备第二溶液，所述第二溶液含有三价铬源、纳米二氧化硅、水溶性成膜树脂； (3) 将所述第一溶液和第二溶液混合均匀。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：许哲峰，陈永，徐权，汤佩林，周一林，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51