无机磷酸盐抗腐蚀涂层制造技术

本发明专利技术涉及用于保护易受腐蚀的金属表面的组合物，所述组合物包含第一组分和第二组分，第一组分，包含化学式Am(H2PO4)m.nH2O的酸式磷酸盐的水性混合物，其中A为氢离子、铵阳离子、金属阳离子或它们的混合物；其中，m＝1-3且n＝0-6；第一组分溶液被调节至pH为约2至约5，第一组分的粒度分布为0.04至60微米之间；第二组分被配置用于结合且至少部分与第一组分反应以提供磷酸盐陶瓷，第二组分包含以B2mOm、B(OH)2m表示的碱性氧化物或碱性氢氧化物或它们的混合物的水性混合物，其中B为化合价2m(m＝1、1.5或2)的元素，第二组分溶液被调节至pH为9-14。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及含抑制金属腐蚀的酸式磷酸盐和碱金属氧化物/氢氧化物组分的涂层，和特别地，制造和在金属上涂覆磷酸盐陶瓷的方法。
技术介绍
结构钢和其他金属的腐蚀在建筑和公用行业中是一个严重问题。当暴露于潮湿和盐水环境，尤其是在高温下时，钢劣化。为了最小化或降低这种腐蚀程度，使用钢的合金，如电镀的(镀锌)组合物，或镀铬组合物。虽然这种方法可以在短期内解决问题，当钢长时间暴露于上述环境时，该问题仍然存在。本专利技术公开了独特适合的磷酸盐基复合涂层，其最小化或降低钢或其他金属的腐蚀，并使得不必要使用钢的合金，例如电镀的(镀锌)组合物或镀铬组合物。磷化以使钢表面钝化在钢铁工业中是公知的。典型地，将良好的抛光的钢浸渍在含2-3g/L磷酸、作为缓冲液的2-3g/L磷酸二氢铵或磷酸二氢锌和少量(<0.5g/L)的氧化剂的pH为4-4.5之间的磷酸盐浴中，以产生磷酸铁钝化层。然而，在这个过程中，通过在极酸性环境中元素铁与水的反应释放氢气。这产生非常薄的多孔且不耐磨的钝化层，并且作为结果，需要附加的涂层以使钝化钢的表面难以接近大气中的氧和/或耐磨。因此，这个过程至少有以下缺点：(ⅰ)酸浸浴/罐，其产生正如通过累积反应产物形成的淤渣，使所述浴不太有效且对于淤渣和酸性溶液形成环境处理问题；(ii)在钝化过程中所用的氧化剂产生有毒气体。例如，氯酸盐生产氯气，间硝基苯磺酸产生一氧化二氮，高锰酸钾存在职业健康风险；(ⅲ)所得的钝化层不耐磨的，所以，耐磨性，必须通过附加的涂层加强。
技术实现思路
在第一实施方案中，提供了一种磷酸盐陶瓷前体组合物。所述组合物包含第一组分和第二组分，第一组分包含化学式Am(H2PO4)m·nH2O的酸式磷酸盐的水性混合物，其中A为氢离子、铵阳离子、金属阳离子或它们的混合物；其中，m＝1-3且n＝0-6；第一组分溶液被调节至pH为约2至约5，第一组分的粒度分布为0.04至60微米之间；第二组分被配置用于结合且至少部分与第一组分反应以提供磷酸盐陶瓷，第二组分包含以B2mOm、B(OH)2m表示的碱性氧化物或碱性氢氧化物或它们的混合物的水性混合物，其中B为化合价2m(m＝1、1.5或2)的元素，第二组分溶液被调节至pH为9-14。在第一实施方案的第一方面中，约50％粒度分布的第一组分为粒度小于50微米、小于40微米、小于30微米或小于20微米的颗粒。粒度的最小值为约0.04微米、约0.4微米或约4微米。在第二方面，单独或与第一实施方案的任一前述方面结合，约90％粒度分布的第一组分为粒度小于50微米、小于40微米或小于30微米的颗粒。在第三方面，单独或与第一实施方案的任一前述方面结合，第一组分平均粒度为约20微米至约30微米。在第四方面，单独或与第一实施方案的任一前述方面结合，第一组分包含磷酸一钾和磷酸一钙中的至少一种、水和任选地约2至约10wt％磷酸。在第五方面，单独或与第一实施方案的任一前述方面结合，第二组分为氧化镁、氧化钙、氢氧化镁和氢氧化钙中的至少一种和水。在第六方面，单独或与第一实施方案的任一前述方面结合，所述组合物进一步包含矿物硅酸盐、钙硅石、滑石、无定形硅酸镁、无定形硅酸钙、硅藻土、二氧化硅和无定形二氧化硅中的至少一种腐蚀抑制剂前体。在第七方面，单独或与第一实施方案的任一前述方面结合，第一组分或第二组分中任一以至少约60wt％至约80wt％的量存在。在第八方面，单独或与第一实施方案的任一前述方面结合，所述组合物进一步包含流变改性剂/悬浮剂，所述流变改性剂/悬浮剂是瓜尔豆胶、迪特胶(diutangum)、韦兰胶(welangum)和黄原胶中的至少一种，以0.15-15wt％的量存在。在第二实施方案中，提供了一种对金属表面提供防腐蚀保护的方法。该方法包括使金属表面以任何顺序或组合接触第一组分和第二组分；其中，第一组分包含化学式Am(H2PO4)m·nH2O的酸式磷酸盐的水性混合物，其中A为氢离子、铵阳离子、金属阳离子或它们的混合物；其中，m＝1-3且n＝0-6；第一组分溶液被调节至pH为约2至约5，第一组分的粒度分布为0.04至60微米之间；且其中第二组分包含以B2mOm、B(OH)2m表示的碱性氧化物或碱性氢氧化物或它们的混合物的水性混合物，其中B为化合价2m(m＝1、1.5或2)的元素，第二组分溶液被调节至pH为9-14。在第二实施方案的第一方面中，约50％粒度分布的第一组分为粒度小于50微米、小于40微米、小于30微米或小于20微米的颗粒。在第二方面，单独或与第二实施方案的任一前述方面结合，约90％粒度分布的所述第一组分为粒度小于50微米、小于40微米或小于30微米的颗粒。在第三方面，单独或与第二实施方案的任一前述方面结合，第一组分平均粒度为约20微米至约30微米。在第四方面，单独或与第二实施方案的任一前述方面结合，第一组分包含磷酸一钾和磷酸一钙中的至少一种、水和任选地约2至约10wt％磷酸。在第五方面，单独或与第二实施方案的任一前述方面结合，第二组分为氧化镁、氧化钙、氢氧化镁和氢氧化钙中的至少一种和水。在第六方面，单独或与第一实施方案或第二实施方案的任一前述方面结合，进一步包含矿物硅酸盐、钙硅石、滑石、无定形硅酸镁、无定形硅酸钙、硅藻土、二氧化硅和无定形二氧化硅中的至少一种。在第七方面，单独或与第二实施方案的任一前述方面结合，第一组分或第二组分中任一以至少约60wt％至约80wt％的量存在。在第八方面，单独或与第二实施方案的任一前述方面结合，进一步包含流变改性剂/悬浮剂，所述流变改性剂/悬浮剂是瓜尔豆胶、迪特胶、韦兰胶和黄原胶中的至少一种，以0.15-15wt％的量存在。在第九方面，单独或与第二实施方案的任一前述方面结合，提供了由所述方法制备的产物。在第三实施方案中，提供了下面通式的无机磷酸盐化合物：i)Bs(A3-mPO4)s；其中A具有m＝1或2的化合价，且B具有s＝1或2的化合价；ii)Bs(A(2/m)PO4)s；其中A具有m＝1或2的化合价，B具有s＝1或2的化合价；iii)(2/m)A3Bm(PO4)2；其中A具有m＝1或2的化合价，B的化合价为3；或iv)B(AOPO4)s；其中A的化合价为4且s＝1或2，且B的化合价为1或2。在第三实施方案的第一方面，所述无机磷酸盐i-iv具有小于0.000001-10％的未反应的、结晶的平均粒度大于约60微米的无机酸式磷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磷酸盐陶瓷前体组合物，包含第一组分，其包含化学式Am(H2PO4)m.nH2O的酸式磷酸盐的水性混合物，其中A为氢离子、铵阳离子、金属阳离子或它们的混合物；其中，m＝1‑3且n＝0‑6；所述第一组分溶液被调节至pH为约2至约5，所述第一组分的粒度分布为0.04至60微米之间；和第二组分，其被配置用于结合且至少部分与第一组分反应以提供磷酸盐陶瓷，所述第二组分包含以B2mOm、B(OH)2m表示的碱性氧化物或碱性氢氧化物或它们的混合物的水性混合物，其中B为化合价2m(m＝1、1.5或2)的元素，所述第二组分溶液被调节至pH为9‑14。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.12 US 61/865,1151.一种磷酸盐陶瓷前体组合物，包含
第一组分，其包含化学式Am(H2PO4)m.nH2O的酸式磷酸盐的水性混合物，
其中A为氢离子、铵阳离子、金属阳离子或它们的混合物；其中，m＝1-3且n＝
0-6；所述第一组分溶液被调节至pH为约2至约5，所述第一组分的粒度分布为
0.04至60微米之间；和
第二组分，其被配置用于结合且至少部分与第一组分反应以提供磷酸盐陶
瓷，所述第二组分包含以B2mOm、B(OH)2m表示的碱性氧化物或碱性氢氧化物或
它们的混合物的水性混合物，其中B为化合价2m(m＝1、1.5或2)的元素，
所述第二组分溶液被调节至pH为9-14。
2.根据权利要求1所述的磷酸盐陶瓷前体组合物，其中约50％粒度分布的
所述第一组分为粒度小于50微米、小于40微米、小于30微米或小于20微米
的颗粒。
3.根据权利要求1-2任一项所述的磷酸盐陶瓷前体组合物，其中约90％粒
度分布的所述第一组分为粒度小于50微米、小于40微米或小于30微米的颗粒。
4.根据权利要求1-2任一项所述的磷酸盐陶瓷前体组合物，其中所述第一
组分平均粒度为约20微米至约30微米。
5.根据权利要求1所述的磷酸盐陶瓷前体组合物，其中所述第一组分包含
磷酸一钾和磷酸一钙中的至少一种、水和任选地约2至约10wt％磷酸。
6.根据权利要求1所述的磷酸盐陶瓷前体组合物，其中所述第二组分为氧
化镁、氧化钙、氢氧化镁和氢氧化钙中的至少一种和水。
7.根据权利要求9所述的磷酸盐陶瓷前体组合物，进一步包含矿物硅酸盐、
钙硅石、滑石、无定形硅酸镁、无定形硅酸钙、硅藻土、二氧化硅和无定形二
氧化硅中的至少一种。
8.根据权利要求5所述的磷酸盐陶瓷前体组合物，其中所述第一组分或所
述第二组分中任一以至少约60wt％至约80wt％的量存在。
9.根据权利要求1所述的磷酸盐陶瓷前体组合物，进一步包含流变改性剂
/悬浮剂，所述流变改性剂/悬浮剂是瓜尔豆胶、迪特胶、韦兰胶和黄原胶中的至
少一种，以0.15-15wt％的量存在。
10.一种对金属表面提供腐蚀保护的方法，所述方法包括：
使金属表面以任何顺序或组合接触第一组分和第二组分；
其中，所述第一组分包含化学式Am(H2PO4)m.nH2O的酸式磷酸盐的水性混
合物，其中A为氢离子、铵阳离子、金属阳离子或它们的混合物；其中，m＝1-3
且n＝0-6；所述第一组分溶液被调节至pH为约2至约5，所述第一组分的粒度
分布为0.04至60微米之间；和
其中所述第二组分包含以B2mOm、B(OH)2m表示的碱性氧化物或碱性氢氧化
物或它们的混合物的水性混合物，其中B为化合价2m(m＝1、1.5或2)的元
素，所述第二组分溶液被调节至pH为9-14。
11.根据权利要求10所述的方法，其中约50％粒度分布的所述第一组分为
粒度小于50微米、小于40微米、小于30微米或小于...

【专利技术属性】
技术研发人员：萨梅库马尔·瓦桑特拉·帕特尔，本杰明·查洛纳吉尔，安东尼·V·柯林斯，
申请(专利权)人：一八纬度有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US