基于表面钝化的多元金属水性低膜厚环保高盐雾防锈材料制造技术

本发明专利技术提供了一种基于表面钝化的多元金属水性低膜厚环保高盐雾防锈材料，本发明专利技术提供的基于表面钝化的多元金属水性低膜厚环保高盐雾防锈材料，包括了至少一个材料组，其中每一组包括水性基础料、防沉剂、表面钝化的二元金属纳微米片粉，其中组内二元金属是由两种不同的金属组成的二元合金，在多个材料组中每一组内的所述二元合金中至少有一种金属与其他所有组的所述二元合金中的金属种类不相同，采用本发明专利技术提供的材料所形成的涂层，实现了低厚、超长保护时间、环保、结合力优越的多叠层涂覆层，最高盐雾测试保护时间达3500h。最高盐雾测试保护时间达3500h。最高盐雾测试保护时间达3500h。

【技术实现步骤摘要】
基于表面钝化的多元金属水性低膜厚环保高盐雾防锈材料


[0001]本专利技术涉及环保型防锈材料，尤其涉及基于表面钝化的多元金属水性低膜厚环保高盐雾防锈材料及其形成涂层及涂层，属于环保防锈材料领域。

技术介绍

[0002]车辆工业钢材零件，如紧固件、平衡臂、门锁等冲压件的防锈能力跟随着汽车品质的提升而逐年提高防锈标准。从镀锌的200小时发展到普通锌铝合金涂层的480小时
‑
840小时。
[0003]国内目前的车辆铁材零件中高端防锈要求的材料完全依赖日本、欧美进口。进口防锈材料除了日本系统进口防锈材料是水性之外，其余德国，美国系统都是溶剂型锌铝材料。
[0004]进口溶剂型锌铝材料含有20％
‑
30％的二甲苯、PMA等高刺激味道，低VOC溶剂标准的不环保溶剂，属于易燃溶剂。日本系统金属水性锌铝材料，所含VOC仍然偏高。除了溶剂和VOC缺点之外，进口锌铝防锈材料成本偏高，一般在中性盐雾要求720小时防锈处理成本都在4.5RMB/KG以上。
[0005]水性锌铝防锈材料技术于90年代由法国人专利技术，由日本引进国内，除了VOC仍然偏高之外，但一直以来很难满足二涂840小时以上的中性盐雾要求。诸如中国专利文献CN108192403A中公开了一种溶剂型锌铝涂料，由组分A和组分B按照质量比4：1～5：1混合组成；按重量份计，所述的组分A包括：75～90份锌铝合金粉、15～18份有机溶剂、3～12份填料、0.2～0.7份偶联剂、0.3～0.9份防沉剂；所述的组分B为正硅酸乙酯水解液；所述的防沉助剂为MoS2和异氰酸酯基封端超支化聚氨酯的混合物，所述的MoS2和异氰酸酯基封端超支化聚氨酯的质量比为5～9：1。如中国专利文献CN203427394U公开了一种碳钢基材上无铬锌铝涂料复合涂层结构，它包含碳钢基材、无铬锌铝涂层，水性封闭面涂层和溶剂封闭面涂层，碳钢基材的上表面设置有无铬锌铝涂层，无铬锌铝涂层的上表面设置有水性封闭面涂层，水性封闭面涂层的上表面设置有溶剂封闭面涂层。如中国专利CN102504700A公开了一种水性无铬锌铝涂料及其制备方法，包括使用时予以混合调匀的A剂和B剂，以A剂和B剂的合计重量为100％，A剂包括下列重量百分比的组分：乳化剂：1％
‑
5％，醇：10％
‑
25％，消泡剂：0％
‑
5％，增稠剂：0％
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0.3％，金属锌铝粉或者锌铝膏：25％
‑
35％；所述B剂包括下列重量百分比的组分：去离子水：20％
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40％，硅烷偶联剂：10％
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20％。然而现有技术中的锌铝涂层经由锌铝金属和铁底材的氧化电位差，在空气中由锌、铝和空气先氧化，直到锌铝涂层完全消耗之后，铁材零件才会被空气中的氧气氧化成铁锈(Fe2O3).目前国外进口的锌铝材料以溶剂来避免微细片状锌铝粉和水起反应而导致材料变质。二甲苯、PMA溶剂属于有毒危害物质，不但对现场操作人员会产生健康影响，溶剂本身也有可能燃烧。日本系统的水性锌铝涂层虽然解决了溶剂的问题，但仍然存在一定的挥发性溶剂的缺点，材料成本偏高等问题。
[0006]在零件防锈要求日渐提高的趋势下，日、欧美系统车厂已经将中性盐雾测试标准从480小时提高到720小时。以车用标准件、冲压件为例，一般要达到720小时红锈的标准，欧
美系统需要做3涂才能保确效果。在要求1000小时红锈的防锈标准时，欧美溶剂型防锈材料需要4涂，日系水性防锈材料需要3涂才能满足要求。由于紧固件预留尺寸的要求，防锈涂层如果大于15微米(15μm)就可能导致螺栓/螺帽因为防锈涂层太厚而塞牙，无法满足通规(Guaging)的要求。所有目前现有低膜厚(10—30μm)锌铝防锈材料技术普遍存在着环保、处理成本高、性价比低、品质难以提升等问题。

技术实现思路

[0007]鉴于上述问题，本专利技术提出了一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的基于表面钝化的多元金属水性低膜厚环保高盐雾防锈材料及涂层。本专利技术利用钝化原理将活泼性极高的多元金属纳微米片粉(粒径15
‑
18微米，0.2
‑
0.4微米厚)表面钝化，使活泼的微细多元金属纳微米片粉能在水中安定。除了使多元金属纳微米片粉能在水中安定之外，不会因为多元金属纳微米片粉的被隔离而降低多元金属纳微米片粉涂层的整体电化学保护作用。本专利技术提供的基于表面钝化的多元金属水性低膜厚环保高盐雾防锈材料及涂层还降低了涂层和铁材的电位差、减缓了涂层的氧化速度、提高了涂层的防锈能力，在平均12微米，中性盐雾测试可达3000
‑
3500小时。
[0008]根据本专利技术的一方面，提供了一种基于表面钝化的多元金属水性低膜厚环保高盐雾防锈材料，包括至少一个材料组，其中每一组包括水性基础料、防沉剂、表面钝化的二元金属纳微米片粉，其中组内二元金属是由两种不同的金属组成的二元合金，在多个材料组中每一组内的所述二元合金中至少有一种金属与其他所有组的所述二元合金中的金属种类不相同。
[0009]可选地，所述材料组的个数为1
‑
2，优选为2。
[0010]优选地，所述水性基础料包括水性硅烷偶联剂，所述防沉剂包括纳米级二氧化硅。
[0011]优选地，所述二元金属包括锌铝、锌镁、锌锡中任一种或其组合。
[0012]其中，所述表面钝化的二元金属纳微米片粉制备方法包括先制备二元金属纳微米片粉，然后再将制备好的二元金属纳微米片粉表面进行钝化。
[0013]优选地，二元金属纳微米片粉的制备方法是沉积镀膜方法。
[0014]优选地，所述钝化包括利用水性偶联剂将二元金属纳微米片粉表面包裹钝化。
[0015]可选地，所述水性偶联剂包括改性硅烷，优选地，所述水性偶联剂包括辛基三乙氧基硅烷(C
10
H
20
O5Si)，苯基三甲基硅烷(C
11
H
22
O4Si)。
[0016]优选地，所述二元金属纳微米片粉粒径15
‑
18微米，0.2
‑
0.4微米厚。
[0017]优选地，所述至少一个材料组中的每一组还包括水分子阻换剂，优选为MHH
‑
NH1000。
[0018]本专利技术的表面钝化处理一方面防止了锌铝微片金属粉在水中和水反应生成氢气和金属氢氧化物，另一方面也降低了二元合金和铁材零件的氧化电位差(＜0.32mV)，达成材料在水中安定性，并迟缓了合金的氧化速度，经由较慢的氧化速度，而达成在较低的涂层膜厚(9
‑
12μm)，即能达到1500小时
‑
3500小时的中性盐测性能。
[0019]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种由所述基于表面钝化的多元金属水性低膜厚环保高盐雾防锈材料所形成的涂层，所述涂层包括至少一层涂覆层且所述至少一层涂覆层在远离被涂覆材料表面方向上叠层，且所述叠层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于表面钝化的多元金属水性低膜厚环保高盐雾防锈材料，其特征在于，包括至少一个材料组，其中每一组包括水性基础料、防沉剂、表面钝化的二元金属纳微米片粉，其中组内二元金属是由不同的两种金属组成的二元合金，在多个材料组中每一组内的所述二元合金中至少有一种金属与其他所有组的所述二元合金中的金属种类不相同。2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述材料组的个数为1
‑
2。3.根据权利要求2所述的材料，其特征在于，所述材料组的个数为2。4.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述水性基础料包括水性硅烷偶联剂，所述防沉剂包括纳米级二氧化硅。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的材料，其特征在于，所述二元金属包括锌铝、锌镁、锌锡中任一种或其组合。6.根据权利要求5所述的材料，其特征在于，所述表面钝化的二元金属纳微米片粉制备方法包括先制备二元金属纳微米片粉，然后再将制备好的二元金属纳微米片粉表面进行钝化。7.根据权利要求6所述的材料，其特征在于，所述钝化包括利用水性偶联剂将二元金属纳微米片粉表面包裹钝化。8.根据权利要求7所述的材料，其特征在于，所述水性偶联剂包括改性硅烷。9.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：林胜荣，黄培润，汤雪佳，
申请(专利权)人：深圳市元亨高新科技高分子材料开发有限公司，
类型：发明
国别省市：