插层锌铝合金粉末及其制备的锌铝协同防腐涂料和方法技术

插层锌铝合金粉末及其制备的锌铝协同防腐涂料和方法，所述插层锌铝合金粉末，由以下方法制成：（1）将氯化锌熔盐电解液和氯化铝熔盐电解液混合，搅拌，得混合熔盐电解液；（2）以铜片为阴极，石墨为阳极，于混合熔盐电解液中电沉积；（3）取出铜片，冲洗，沉积物清洗、过滤、真空干燥，得插层锌铝合金粉末。所述锌铝协同防腐涂料包括所述插层锌铝合金粉末、有机溶剂、防沉剂和导电树脂。所述制备方法是将所述插层锌铝合金粉末与有机溶剂混合，搅拌加入防沉剂，再加入导电树脂，即成。本发明专利技术插层锌铝合金的合金形貌及微合金化程度可控；将其应用于锌铝协同防腐涂料，较现有热浸镀锌、锌铝防腐涂料防腐性能更好；本发明专利技术方法低能耗、低污染。

Intercalated zinc aluminum alloy powder and its zinc aluminum synergistic anticorrosive coating and method

Aluminum Alloy intercalation zinc powder and the preparation of zinc aluminum synergistic anticorrosion coating and method, the intercalation Aluminum Alloy zinc powder, made by the following methods: (1) the zinc chloride molten salt electrolyte and aluminum chloride molten salt electrolyte mixing, stirring, mixed molten salt electrolyte; (2) on copper cathode and graphite as anode in electro deposition of mixed molten salt electrolyte; (3) remove copper, sediment flushing, cleaning, filtering and vacuum drying to Aluminum Alloy intercalation zinc powder. The zinc aluminum synergistic anticorrosive coating comprises the inserted layer, zinc aluminum alloy powder, organic solvent, anti settling agent and conductive resin. The preparation method is that the inserted zinc aluminum alloy powder is mixed with an organic solvent, stirred and added to the anti settling agent, and then is added with a conductive resin. The present invention intercalation zinc alloy morphology Aluminum Alloy and micro alloying extent controllable; its application in zinc aluminum synergistic anticorrosion coating, compared with the existing hot-dip galvanized, zinc aluminum corrosion better anticorrosive performance of the coating; the invention has low energy consumption and low pollution.

【技术实现步骤摘要】
插层锌铝合金粉末及其制备的锌铝协同防腐涂料和方法
本专利技术涉及一种锌铝合金粉末及其制备的防腐涂料和方法，具体涉及一种插层锌铝合金粉末及其制备的可代替热浸镀锌的锌铝协同防腐涂料和方法。
技术介绍
熔盐电沉积制备电沉积覆层，是在熔融的无机盐、有机盐或者离子液体中，利用外加的电压和电流，以及控制电流密度，在基材上获得金属镀层或合金粉末的一种制备工艺，熔盐电沉积法不存在水化、水解和析氢等问题，无污染，目前已获得广泛使用。熔盐电沉积法最早用于在钢铁基材上镀覆铝层，并因镀层致密、厚度可控、能耗低而迅速普及，随后研究发现在沉积过程中铁与铝间形成了合金并依靠合金中的金属键实现紧密附着，则理论上只需改变基材，即可将熔盐电沉积法用于获取精炼金属粉末或制备合金颗粒。自上世纪80年代起，利用熔盐电沉积法制备镍/铝合金、锌/铁合金的工艺逐步成熟，2007年左右，国外制备出了锌/铝合金粉末。但是，采用熔盐电沉积法制备合金，只能在沉积之前通过调配金属熔盐电解液浓度来控制合金中各金属的含量，无法精确控制合金中的金属配比。此外，熔盐电沉积法制备的粉末多呈尖针状，堆叠后层间空隙较大，难以起到防腐、防生物附着等方面的效用。在重工业污染并伴随恶劣自然环境而形成的重污染环境中，钢结构设备腐蚀迅速，每年因此所造成的损失超过了由火灾、地震等灾害所造成损失的总和。传统热浸镀锌产品兼具阴极防护及屏蔽作用，抗磨耐蚀性好，易焊接，粘附性能优异，表面光亮美观，因而被广泛地应用于交通、建筑、电力、能源、汽车、石化、家电等行业，是全球范围内应用最为广泛的钢结构防腐蚀技术。热浸镀锌产品虽具有较长的使用寿命及较低的使用期维护成本，但其本身的局限性亦同样明显。例如，（1）热浸镀锌能耗高，需加热到500℃以上，因此加工过程无法避免氧化率高、孔隙率高的缺陷，导致使用过程易出现点蚀现象，留下安全隐患；（2）热浸镀锌难以控制镀层厚度，无法用于精密零件的加工；（3）热浸镀锌产品的表面处理要求高，工艺繁琐，既提高了热浸镀锌的生产周期及成本，也易引入杂质造成潜在危害。此外，热浸镀锌生产过程中会逸出大量重金属粉尘、强酸蒸汽，破坏环境，危害操作人员健康，国家为此已出台相关政策限制热浸镀锌这一生产工艺。因此，出于对性能、生产工艺、政策、环境等多方面的综合考量，热浸镀锌并非是钢结构防腐的合适方法。防腐蚀涂料是缓解腐蚀的最有效手段之一，使用方便，价格低廉。防腐蚀涂料品种繁多，以冷涂锌最为优异，冷涂锌干膜锌含量高于96%，抗腐蚀性、耐热性、耐用性都非常突出，但冷涂锌涂刷后呈灰色，并不具备锌的亮银色的金属光泽。而如CN103952026A（一种水溶性锌铝防腐涂料及其制备方法）、CN101899254A（一种无铬锌铝防腐涂料及制备方法）、CN105820677A（一种纳米级环保高插层水性改性防腐涂料及其制备方法）等专利及其所转化的产品，则通过引入光亮金属、降低锌粉含量的方式来改善防腐涂料的外观，但此举牺牲了部分防腐性能。这类锌铝防腐涂料仅将锌、铝作为填料按一定比例添加入树脂中，由于锌粉、铝粉的粒径、形状不同，在干燥后颗粒间易出现空隙，难以保证干燥涂层的致密度，也易造成涂层脱落的现象。同时，由于锌铝的自腐蚀电位不同，腐蚀速率不同，也难以实现锌铝的协同防腐作用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种比例可控、形貌可调节的插层锌铝合金粉末。本专利技术进一步要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种耐盐雾、耐热、耐冲击性能优异，漆膜附着力、柔韧性好，便于施工，表面美观，环保节能的锌铝协同防腐涂料。本专利技术更进一步要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种工艺简单、含量可控的锌铝协同防腐涂料的制备方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种插层锌铝合金粉末，由以下方法制成：（1）将氯化锌熔盐电解液和氯化铝熔盐电解液混合，搅拌均匀，得混合熔盐电解液；（2）以铜片为阴极，石墨为阳极，置于步骤（1）所得混合熔盐电解液中进行电沉积；（3）将步骤（2）电沉积结束后的铜片取出，用水冲洗铜片，将冲洗下的沉积物清洗、过滤、真空干燥，得插层锌铝合金粉末。优选地，步骤（1）中，所述氯化锌熔盐电解液由酰胺类化合物与无水氯化锌以摩尔比1:1.1～1.5（更优选1:1.11～1.20）配制而成，所述氯化铝熔盐电解液由酰胺类化合物与无水氯化铝以摩尔比为1:1.0～1.5（更优选1:1.2～1.4）配制而成。所述熔盐电解液配制时的搅拌速度为400～800r/min。优选地，所述酰胺类化合物为甲酰胺、丙酰胺或碳酰胺等中的一种或几种。优选地，步骤（1）中，所述氯化锌熔盐电解液与氯化铝熔盐电解液以质量比1:1～2混合。通过改变氯化锌、氯化铝熔盐电沉积液的比例即可控制合金中的锌铝含量，若氯化锌熔盐电解液的比例过高，则易造成锌沉积过快，若氯化铝熔盐电解液的比例过高，则易造成铝沉积过快，比例不佳将直接导致插层程度不足，难以制备出符合要求的合金。优选地，步骤（1）中，所述搅拌的速度为200～800r/min（更优选250～400r/min）。在所述搅拌速度范围内，即可使得搅拌均匀，又可防止溶液飞溅。优选地，步骤（2）中，所述电沉积采用恒电位方式，具体为：初始电沉积电位为-0.15～-0.45V，电沉积30～60min（更优选40～50min）后，切换电沉积电位为-0.15～-0.45V，电沉积30～60min（更优选40～50min）后，再切换回电沉积电位为-0.15～-0.45V，如此循环切换电沉积电位进行电沉积4～8h（更优选5～7h）。交替改变沉积电位即可改变锌铝共沉积情况，实现锌、铝合金晶粒插层生长，进而控制合金形貌及微合金化程度。优选地，步骤（3）中，所述沉积物即插层锌铝合金；清洗方式为用丙酮、清水依次冲洗沉积物；过滤是指将冲洗下来的沉积物用聚四氟乙烯滤膜过滤≥2次。本专利技术插层锌铝合金在制备过程中，通过对熔盐溶剂比例、沉积电压、沉积时间等因素的调节，改变锌/铝合金中各元素的含量，并使锌/铝合金呈现出不同形态。本专利技术进一步解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种锌铝协同防腐涂料，包括以下原料：防腐填料、有机溶剂、防沉剂和导电树脂；所述防腐填料为所述插层锌铝合金粉末或与锌粉、铝粉中的一种或两种的混合物。优选地，所述锌铝协同防腐涂料各原料的重量份为：防腐填料50～120（更优选70～100）、有机溶剂5～30份（更优选15～25份）、防沉剂1～5份（更优选1.5～3.0份）、导电树脂10～60份（更优选35～55份）；其中，所述防腐填料中含有所述插层锌铝合金粉末15～80份、锌粉0～40份、铝粉0～20份。优选地，所述插层锌铝合金粉末的粒径为3～5μm，纯度≥99.995%，呈椭圆羽毛状或椭圆鳞片状。本专利技术所述插层锌铝合金是指锌、铝间层合金。优选地，所述有机溶剂为丁基溶酐乙酸酯、甘醇乙醚醋酸酯、异佛尔酮、丁酸丁酯、二甲苯或二甲基甲酰胺等中的一种或几种。优选地，所述防沉剂为聚酰胺蜡、聚烯烃蜡、蓖麻油衍生物或有机膨润土等中的一种或几种。优选地，所述导电树脂为含有导电填料石墨烯的树脂，其中，石墨烯在导电树脂中的质量含量为0.5～1.5%。优选地，所述导电树脂中的树脂为环氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种插层锌铝合金粉末，其特征在于，由以下方法制成：（1）将氯化锌熔盐电解液和氯化铝熔盐电解液混合，搅拌均匀，得混合熔盐电解液；（2）以铜片为阴极，石墨为阳极，置于步骤（1）所得混合熔盐电解液中进行电沉积；（3）将步骤（2）电沉积结束后的铜片取出，用水冲洗铜片，将冲洗下的沉积物清洗、过滤、真空干燥，得插层锌铝合金粉末。

【技术特征摘要】
1.一种插层锌铝合金粉末，其特征在于，由以下方法制成：（1）将氯化锌熔盐电解液和氯化铝熔盐电解液混合，搅拌均匀，得混合熔盐电解液；（2）以铜片为阴极，石墨为阳极，置于步骤（1）所得混合熔盐电解液中进行电沉积；（3）将步骤（2）电沉积结束后的铜片取出，用水冲洗铜片，将冲洗下的沉积物清洗、过滤、真空干燥，得插层锌铝合金粉末。2.根据权利要求1所述插层锌铝合金粉末，其特征在于：步骤（1）中，所述氯化锌熔盐电解液由酰胺类化合物与无水氯化锌以摩尔比1:1.1～1.5配制而成，所述氯化铝熔盐电解液由酰胺类化合物与无水氯化铝以摩尔比为1:1.0～1.5配制而成。3.根据权利要求1或2所述插层锌铝合金粉末，其特征在于：步骤（1）中，所述氯化锌熔盐电解液与氯化铝熔盐电解液以质量比1:1～2混合；所述搅拌的速度为200～800r/min。4.根据权利要求1～3之一所述插层锌铝合金粉末，其特征在于：步骤（2）中，所述电沉积采用恒电位方式，具体为：初始电沉积电位为-0.15～-0.45V，电沉积30～60min后，切换电沉积电位为-0.15～-0.45V，电沉积30～60min后，再切换回电沉积电位为-0.15～-0.45V，如此循环切换电沉积电位进行电沉积4～8h。5.一种锌铝协同防腐涂料，其特征在于，包括以下原料：防腐填料、有机溶剂、防沉剂和导电树脂；所述防腐填料为权利要求1～4之一所述插层锌铝合金粉末或与锌粉、铝粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖有为，杨焰，旷春桃，车轶材，廖阳飞，肖邵博，万长鑫，
申请(专利权)人：湖南金磐新材料科技有限公司，中南林业科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43