一种高硬度防腐涂料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及金属表面防腐涂料技术领域，提供了一种高硬度防腐涂料及其制备方法，其原材料按重量份数计包括：铝锌镁硅多元合金粉150‑300份、改性纳米粉体5‑20份、环氧基硅烷偶联剂50‑100份、乙二醇60‑120份、硅烷水解助剂25‑200份、增稠剂4‑6.5份、消泡剂0.5‑1份、吐温20 18‑36份、磷钼酸盐9‑18份、季铵盐钛酸酯为10‑30份，其中铝锌镁硅多元合金粉包括铝、镁、硅、锌和辅助元素。该高硬度防腐涂料防腐性能好，硬度高。

High hardness anticorrosive paint and preparation method thereof

The present invention relates to the technical field of metal surface anti-corrosion coatings, a high hardness anti-corrosive coating and preparation method thereof are provided, the raw materials by weight: Al Zn Mg alloy silicon powder 150 300, modified nano powder 20, 5 epoxy silane coupling agent 50 100 ethylene glycol, 60 120 copies, 25 copies of 200 silane hydrolysis additives, thickening agent 4 6.5, defoaming agent 0.5 1, Twain 20 18 36 copies, 18 copies, 9 PHOSPHOMOLYBDATES quaternary ammonium titanate as 10 30 copies, of which the aluminium zinc magnesium alloy silicon powder including aluminum, magnesium, silicon, zinc and auxiliary elements. The high hardness anticorrosive coating has good corrosion resistance and high hardness.

【技术实现步骤摘要】
一种高硬度防腐涂料及其制备方法
本专利技术涉及金属表面防腐涂料
，具体而言，涉及一种高硬度防腐涂料及其制备方法。
技术介绍
近海和海洋中工程装备常受盐雾、气流冲刷腐蚀，服役环境极端恶劣，耐海洋气候腐蚀涂层的长寿命问题亟待解决。目前，热镀Al-Zn-Si合金和达克罗涂层已成为国内外风电金属部件耐海洋气候腐蚀长寿命防护主流技术。但是，热镀合金涂层工艺、装备较复杂、工艺温度高(>800℃)，易造成零件氧化变形，且操作过程中烟尘、粉尘、金属热蒸汽污染严重；另外，耐磨性不足，抗冲蚀能力不强；不适用大面积工件处理及野外作业使其应用受到限制。达克罗(Dacromet)又称锌铬涂层，是一种高防腐蚀性能的涂层。与传统的电镀锌、热浸锌等工艺相比，具有对环境污染小、防护性能好、无氢脆、耐高温等特点，被称为表面处理的“绿色生产”技术。但传统达克罗液中还含有约2％的Cr6+，六价铬毒性强，对人和环境危害大。国内外已经颁布一些相关的法律法规来限制或者禁止六价铬的使用，因此，表面处理无铬化已成为全球发展趋势。国内外近年来在研究达克罗耐蚀机理的基础上，积极寻找配方中含六价Cr离子的铬酸盐的替代品，已取得初步成果，但涂料配方及工艺仍需进一步优化，耐腐蚀寿命须进一步提高。为了提高水性无铬锌铝涂液系统的防腐性，采用多种有机/无机多种物质复配使用，但在性能提升的同时增加了涂装成本，且给体系的兼容性和稳定性带来较大困难。因此，仅靠改进铬酐替代物质来提高无铬锌铝涂层的耐蚀性已经不能满足要求。传统的无铬锌铝涂层采用锌铝混合粉作为颜料，锌铝涂层兼有锌涂层的阴极保护能力和铝涂层的高耐蚀性能，且在一定范围内其耐蚀性随铝含量的提高而增强。无铬锌铝涂层的锌/铝粉比为2:1～5:1时，涂层的耐盐雾腐蚀性能较好，继续增加铝粉含量，涂层耐蚀性反而下降。高铝粉含量涂液中锌粉和铝粉完全分散均匀非常困难，不可避免的存在局部铝粉富集现象，导致局部显著贫锌，在含氯离子腐蚀环境中，贫锌区不能提供有效的阴极保护，这会使得高铝含量的锌铝涂层提前失效。现有技术的专利技术中富铝的水性无铬锌铝涂层的保护机制主要为腐蚀产物膜的钝化作用，而涂层阴极保护作用较弱，会导致涂层耐海洋气候腐蚀寿命显著降低。
技术实现思路
本专利技术提供了一种高硬度防腐涂料，旨在改善现有的水性无铬锌铝涂层在铝含量高的条件下阴极保护作用较弱导致涂料在含氯离子腐蚀环境下防腐性能较为一般的问题。本专利技术还提供了一种高硬度防腐涂料的制备方法，旨在制备出能够改善现有的水性无铬锌铝涂层在铝含量高的条件下阴极保护作用较弱导致涂料在含氯离子腐蚀环境下防腐性能较为一般的问题的防腐涂料。本专利技术是这样实现的：一种高硬度防腐涂料，其原材料按重量份数计包括：铝锌镁硅多元合金粉150-300份、改性纳米粉体5-20份、环氧基硅烷偶联剂50-100份、乙二醇60-120份、硅烷水解助剂25-200份、增稠剂4-6.5份、消泡剂0.5-1份、吐温2018-36份、磷钼酸盐9-18份、季铵盐钛酸酯为10-30份，其中铝锌镁硅多元合金粉包括铝、镁、硅、锌和辅助元素，铝、镁、硅、锌和辅助元素的质量比为55.5-75：3.2-9.6：0.35-5.7：18.22-40.87：0.08-5.5，辅助元素为Ni、Mn、Ti、Ag、Zr、La、Ce、Pr、Nd、Sc、Er和Y的至少一种。一种制备上述的高硬度防腐涂料的方法，包括：将吐温20、季铵盐钛酸酯与乙二醇溶于第一去离子水中搅拌溶液至粘稠状；在继续搅拌过程中再依次加入改性纳米粉体、铝锌镁硅多元合金粉和消泡剂至粉浆均匀，并向均匀的粉浆中加入环氧基硅烷偶联剂、硅烷水解助剂、磷钼酸盐的水溶液及增稠剂。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过上述设计得到的高硬度防腐涂料，使用时，本专利技术提供的高硬度防腐涂料由于其内合金具有较好的成分配比使得其涂覆形成的涂层具有较高的铝含量保证了较高的耐蚀性的前提下，在保持了腐蚀产物膜具有较好的钝化作用的基础上，进一步加大了涂层牺牲阳极的作用，使得涂层即使铝含量高也不易发生点蚀，显著提高涂层在氯离子环境下的耐蚀性能，同时加入的辅助金属元素能够更进一步地提高涂层的硬度和耐蚀性。本专利技术提供的制备高硬度防腐涂料的方法，能够制备出上述防腐蚀性能好、硬度高的高硬度防腐涂料。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例提供的高硬度防腐涂料及其制备方法进行具体说明。一种高硬度防腐涂料，其原材料按重量份数计包括：铝锌镁硅多元合金粉150-300份、改性纳米粉体5-20份、环氧基硅烷偶联剂50-100份、乙二醇60-120份、硅烷水解助剂25-200份、增稠剂4-6.5份、消泡剂0.5-1份、吐温2018-36份、磷钼酸盐9-18份、季铵盐钛酸酯为10-30份，其中铝锌镁硅多元合金粉包括铝、镁、硅、锌和辅助元素，铝、镁、硅、锌和辅助元素的质量比为55.5-75：3.2-9.6：0.35-5.7：18.22-40.87：0.08-5.5，辅助元素为Ni、Mn、Ti、Ag、Zr、La、Ce、Pr、Nd、Sc、Er和Y的至少一种。高硬度防腐涂料中各成分在具有较优的比例的条件下相互作用，使得高硬度防腐涂料涂覆形成的涂层防腐性能好硬度高。Mg元素在Al-Zn-Si合金中可以降低合金涂层的腐蚀电位，提高涂层的阴极保护作用，Mg2Si相比MgZn2相能够提供更持久的阴极保护。而合金粉中加入辅助元素有利于提高涂料制成的涂层的硬度。进一步地，铝锌镁硅多元合金粉为鳞片状，鳞片状的合金粉彼此平行或重叠排列,形成一道道鳞片保护屏障,延缓腐蚀介质透过涂层到达基材表面的时间,从而大大延长了基材的使用寿命。进一步地，该鳞片状的铝锌镁硅多元合金粉片径小于20μm，片厚小于0.5μm，长径比大于30。此尺寸的鳞片状的合金粉相互之间排列更加紧密形成的涂层物理屏蔽作用更好、硬度更高。无铬锌铝涂层的硬度低、抗风沙侵蚀性比较差，在不降低涂层耐蚀性前提下，加入一些纳米硬质颗粒以提高涂层的力学性能，但是纳米粒子表面能高，极易发生团聚，在介质中难以分散，团聚的纳米粒子会增大涂层的孔隙率，使涂层的防护性能下降。因此，为避免因纳米微粒因表面能高而自发团聚的现象，本专利技术采用改性纳米粉体。纳米粉体改性是指用物料、化学方法对粒子表面进行处理，有目的地改变粒子表面的物理化学性质，如表面原子层结构和官能团、表面疏水性、电学、化学吸附等反应特性等。改性后的纳米粉体具有分散性好，表面活性好，相容性好，耐光、耐紫外线、耐热、耐候等性能好等优点。进一步地，改性纳米粉体包括改性纳米ZnO粉体和改性纳米TiO2粉体，改性纳米二氧化钛粉体本身就具有极高的防腐性能，而改性氧化锌能够防止粉体出现团聚的现象且化学性质稳定。进一步地，改性纳米ZnO粉体和改性纳米TiO2粉体的质量比为1:1-3，该比例的改性纳米ZnO粉体和改性纳米TiO2粉体相互配合能够增强涂料涂层的稳定性和防腐性。吐温20别名聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯，分子式C58H114O26，是山梨醇及其一失水、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高硬度防腐涂料，其特征在于，其原材料按重量份数计包括：铝锌镁硅多元合金粉150‑300份、改性纳米粉体5‑20份、环氧基硅烷偶联剂50‑100份、乙二醇60‑120份、硅烷水解助剂25‑200份、增稠剂4‑6.5份、消泡剂0.5‑1份、吐温20 18‑36份、磷钼酸盐9‑18份、季铵盐钛酸酯为10‑30份，其中所述铝锌镁硅多元合金粉包括铝、镁、硅、锌和辅助元素，所述铝、所述镁、所述硅、所述锌和所述辅助元素的质量比为55.5‑75：3.2‑9.6：0.35‑5.7：18.22‑40.87：0.08‑5.5，所述辅助元素为Ni、Mn、Ti、Ag、Zr、La、Ce、Pr、Nd、Sc、Er和Y的至少一种。

【技术特征摘要】
1.一种高硬度防腐涂料，其特征在于，其原材料按重量份数计包括：铝锌镁硅多元合金粉150-300份、改性纳米粉体5-20份、环氧基硅烷偶联剂50-100份、乙二醇60-120份、硅烷水解助剂25-200份、增稠剂4-6.5份、消泡剂0.5-1份、吐温2018-36份、磷钼酸盐9-18份、季铵盐钛酸酯为10-30份，其中所述铝锌镁硅多元合金粉包括铝、镁、硅、锌和辅助元素，所述铝、所述镁、所述硅、所述锌和所述辅助元素的质量比为55.5-75：3.2-9.6：0.35-5.7：18.22-40.87：0.08-5.5，所述辅助元素为Ni、Mn、Ti、Ag、Zr、La、Ce、Pr、Nd、Sc、Er和Y的至少一种。2.根据权利要求1所述的高硬度防腐涂料，其特征在于，所述铝锌镁硅多元合金粉为鳞片状。3.根据权利要求2所述的高硬度防腐涂料，其特征在于，鳞片状的所述铝锌镁硅多元合金粉片径小于20μm，片厚小于0.5μm，长径比大于30。4.根据权利要求1所述的高硬度防腐涂料，其特征在于，所述改性纳米粉体包括改性纳米ZnO粉体和改性纳米TiO2粉体。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋穹，刘学然，张新疆，孙瑜，宋娟，蔡智杰，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32