一种含纳米填料的无铬锌铝涂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种含纳米填料的无铬锌铝涂料及其制备方法和应用，包括纳米氧化锌和多壁碳纳米管填料，分别配置由A组分和B组分两部分浆料；A组分为将KH560硅烷偶联剂、甲醇和去离子水混合搅拌使其充分水解，加入锌粉和铝粉搅拌30min；B组分包括乙二醇、吐温20和去离子水，混合搅拌40min，使其融合均匀；将A组分、B组分混合，并添加增稠剂、消泡剂和缓蚀剂，将整个混合物搅拌2h获得涂料，本发明专利技术采用微量纳米填料便可极大的提升防腐涂层的耐蚀性能、硬度和耐磨性能，延长涂层使用寿命,在金属材料诸如钢铁零件或钢结构上均可进行使用。铁零件或钢结构上均可进行使用。铁零件或钢结构上均可进行使用。

【技术实现步骤摘要】
一种含纳米填料的无铬锌铝涂料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于金属防腐
,具体涉及一种含纳米填料的无铬锌铝涂料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]达克罗涂层由于其对提高设备部件的耐腐蚀性非常有效，在金属防腐领域广泛使用，但达克罗涂液的主要成分为锌铝粉、铬酐、去离子水及其他助剂，而铬酐中Cr
6+
毒性极强，具有很强的致癌性和污染性，我国越来越严格的环保规定要求摒弃了铬酐的使用。因此，无铬锌铝涂层得以开发使用，但其耐蚀性能和硬度(耐磨性)均不及达克罗涂层，不适用于防腐要求较高及承受载荷的环境下使用，极大地限制了其工业化发展进程。

技术实现思路

[0003]针对上述技术问题，本专利技术提供一种含纳米填料的无铬锌铝涂料及其制备方法和应用，具体的技术方案为：
[0004]一种含纳米填料的无铬锌铝涂料，包括纳米氧化锌(ZnO)和多壁碳纳米管(MWCNTs)填料，所述纳米氧化锌添加质量百分比范围为0.1％～0.9％，所述多壁碳纳米管填料添加质量百分比为0.1％～0.7％，所述纳米氧化锌粒径为30
±
10nm，纯度大于99.9％；
[0005]所述的多壁碳纳米管为羧基化的多壁碳纳米管,所述氧化锌添加质量百分比为0.3％～0.7％范围内，多壁碳纳米管填料添加质量百分比为0.1～0.4％，内径5
‑
12nm，外径10
‑
20nm，长度10
‑
30μm，纯度大于90％。
[0006]上述的一种含纳米填料的无铬锌铝涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0007]1)分别配置由A组分和B组分两部分浆料,A组分与B组分的比例是4:1～3:1；
[0008]2)A组分包括KH560硅烷偶联剂、甲醇、去离子水、锌粉及铝粉,所述KH560硅烷偶联剂的比例为15～20％、甲醇为45～50％、锌粉及铝粉为25～30％,其余是去离子水,将KH560硅烷偶联剂、甲醇和去离子水混合搅拌使其充分水解，加入锌粉和铝粉搅拌30min,其中,锌粉：铝粉＝6：1的比例；
[0009]3)B组分包括乙二醇、吐温20和去离子水,所述乙二醇占比为45～50％、吐温20占比为：40～45％，其余是去离子水,将乙二醇、去离子水和吐温20混合搅拌40min，使其融合均匀；
[0010]4)将A组分、B组分混合，并添加增稠剂(羟乙基纤维素)，消泡剂(异辛醇)和缓蚀剂(钼酸钠)，将整个混合物用超声搅拌器进行超声分散2h获得涂料。
[0011]将不同比例的纳米氧化锌颗粒加入B组分用磁力搅拌器搅拌均匀，并用超声搅拌器进行超声分散2h，本专利技术采用表面酸化过的多壁碳纳米管，表面带有羧基，有利于分散。
[0012]本专利技术提供的含纳米填料的无铬锌铝涂料用于制备金属材料表面防腐涂层。
[0013]本专利技术的有益效果：
[0014]所述的含纳米填料的无铬锌铝涂料形成的MWCNTs
‑
纳米和ZnO复合增强涂层具有
以下几个特性：
[0015](1)随纳米ZnO添加量增多，涂层阻抗模量先增大后减小，自腐蚀电流密度先减小后增大，当纳米ZnO添加量为0.5％时，涂层阻抗模量值为1.37
×
104Ω2cm2，自腐蚀电流密度为4.755
×
10
‑6A/cm2，比未添加纳米填料的涂层降低两个数量级。
[0016](2)纳米填料影响涂层耐蚀性能的机理是，MWCNTs可以增强涂层的屏蔽性能，同时增加锌铝粉之间的电连接，提高阴极保护性能；纳米ZnO可以填充涂层孔隙，提高涂层屏蔽性能。
[0017](3)未添加纳米填料的涂层摩擦系数为0.84，添加0.3％MWCNTs的涂层摩擦系数变化不大为0.89，而添加纳米ZnO后涂层摩擦系数变化明显，呈先减小后增大的趋势，当纳米ZnO添加量为0.3％时涂层摩擦系数最小，仅为0.67比未添加纳米颗粒的涂层降低了20.2％。
[0018]本专利技术采用微量纳米填料便可极大的提升防腐涂层的耐蚀性能、硬度和耐磨性能，延长涂层使用寿命。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的涂层制备工艺流程图；
[0020]图2为本专利技术的0.3％MWCNTs
‑
纳米ZnO复合涂层的宏观形貌；
[0021]图3为本专利技术的纳米ZnO添加量0.5％涂层表面的SEM图；
[0022]图4为本专利技术的纳米ZnO添加量0.5％涂层截面的SEM图；
[0023]图5为本专利技术的纳米ZnO添加量0.5％涂层的EDS图谱；
[0024]图6为本专利技术的纳米ZnO添加量0.5％的涂层的XRD谱图；
[0025]图7为本专利技术的涂层孔隙率与纳米ZnO添加量的关系；
[0026]图8为本专利技术的不同纳米ZnO添加量对应涂层的水接触角；
[0027]图9为本专利技术的不同纳米ZnO添加量对应涂层的结合力；
[0028]图10为未添加纳米ZnO的涂层XRD图谱。
具体实施方式
[0029]结合实施例说明本专利技术的具体技术方案。
[0030]实施例1
[0031]本实施例提供一种含纳米填料的无铬锌铝涂料，包括纳米氧化锌(ZnO)和多壁碳纳米管(MWCNTs)填料，所述的纳米氧化锌粒径为30
±
10nm，纯度大于99.9％；所述的多壁碳纳米管为羧基化的多壁碳纳米管，内径5
‑
12nm，外径10
‑
20nm，长度10
‑
30μm，纯度大于90％。
[0032]含纳米填料的无铬锌铝涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0033]1)分别配置由A组分和B组分两部分浆料,A组分与B组分的比例是4:1～3:1；
[0034]2)A组分包括KH560硅烷偶联剂、甲醇、去离子水、锌粉及铝粉,所述KH560硅烷偶联剂的比例为15～20％、甲醇为45～50％、锌粉及铝粉为25～30％,其余是去离子水,将KH560硅烷偶联剂、甲醇和去离子水混合搅拌使其充分水解，加入锌粉和铝粉搅拌30min,其中,锌粉：铝粉＝6：1的比例；
[0035]3)B组分包括乙二醇、吐温20和去离子水,所述乙二醇占比为45～50％、吐温20占
比为：40～45％，其余是去离子水,将乙二醇、去离子水和吐温20混合搅拌40min，使其融合均匀；
[0036]4)将A组分、B组分混合，并添加增稠剂(羟乙基纤维素)，消泡剂(异辛醇)和缓蚀剂(钼酸钠)，将整个混合物用超声搅拌机进行超声分散2h获得涂料。
[0037]本专利技术提供的含纳米填料的无铬锌铝涂料用于制备金属材料表面防腐涂层。
[0038]A、B组分的组成及各试剂在涂液中的占比为：
[0039]表1
[0040][0041]采用本实施例获得的含纳米填料的无铬锌铝涂料，进行涂层涂覆，无铬锌铝涂层涂覆方法主要有浸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含纳米填料的无铬锌铝涂料，其特征在于，包括纳米氧化锌和多壁碳纳米管填料，所述纳米氧化锌添加质量百分比为0.1％～0.9％范围内，所述多壁碳纳米管的填料添加质量百分比为0.1％～0.7％范围内。2.根据权利要求1所述的一种含纳米填料的无铬锌铝涂料，其特征在于，所述氧化锌添加质量百分比为0.3％～0.7％范围内，所述多壁碳纳米管填料添加质量百分比为0.1～0.4％,纳米氧化锌粒径为30
±
10nm，纯度大于99.9％。3.根据权利要求1所述的一种含纳米填料的无铬锌铝涂料，其特征在于，所述多壁碳纳米管为羧基化的多壁碳纳米管，内径5
‑
12nm，外径10
‑
20nm，长度10
‑
30μm，纯度大于90％。4.根据权利要求1到3任一项所述的一种含纳米填料的无铬锌铝涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)分别配置由A组分和B组分两部分浆料,A组分与B组分的比例是4:1～3...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵君文，刘宜丰，李旭嘉，王欢，彭逸文，
申请(专利权)人：中国建筑西南设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：