一种高硬度无铬达克罗涂料、防腐涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高硬度无铬达克罗涂料、防腐涂层及其制备方法，涉及金属材料表面防腐蚀处理技术领域。原料包括：金属粉浆、铬酸盐替代物和助剂；所述金属粉浆包括锌铝合金粉、第一润湿分散剂、保护剂和水；所述铬酸盐替代物包括缓蚀/钝化组合剂、硅烷偶联剂、第二润湿分散剂和水；所述助剂包括增稠剂和消泡剂。本发明专利技术采用稀土氧化物/石墨烯纳米片对无铬达克罗涂层进行复合改性，在提高涂层耐蚀性的同时也改善了涂层的硬度，大大提高了涂层的耐磨性能。本发明专利技术使用锌铝合金粉代替锌铝混合粉，金属粉末的分散性、均匀性都获得极大提高。本发明专利技术自制了甩涂装置，可以获得具有片状粉末平行搭接结构的涂层。搭接结构的涂层。搭接结构的涂层。

【技术实现步骤摘要】
一种高硬度无铬达克罗涂料、防腐涂层及其制备方法


[0001]本专利技术涉及金属材料表面防腐蚀处理
，特别是涉及一种高硬度无铬达克罗涂料、防腐涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]达克罗涂层是由片状锌粉、片状铝粉、铬酐、润湿剂、分散剂、还原剂、去离子水及其他助剂组成的混合液，经搅拌均匀后获得涂液，将其涂敷于工件表面，经过300℃左右烘烤后，在金属基体表面形成一层耐蚀性极佳的涂层。达克罗涂层主要由涂液中片状锌粉和铝粉在紧固件表面有规则的叠加成膜，通过涂液中的铬酸与还原剂在烘烤烧结时发生氧化还原反应，生成的复杂氧化物将锌粉和铝粉相互粘结，并且涂液中的铬酸能使锌铝氧化生成絮凝状的铬酸盐钝化膜，固化后使膜层与基体紧密结合。达克罗涂层耐蚀性能优异、无氢脆，且厚度可控性高，一般在10
‑
20μm，不会影响工件的连接配合，能显著提高紧固件耐腐蚀性能。
[0003]达克罗技术虽然是一种优异的防腐技术，但涂层中具有含量约为2％的Cr 6+
，这种离子具有致癌的作用，且不满足汽车行业相关环保要求。在此背景下，无铬达克罗技术应运而生，无铬达克罗技术较好地解决了污染问题，但涂层硬度和耐磨性能较低，容易刮伤，铅笔硬度只有1H
‑
2H，对于需要耐磨要求的工件，无法采用无铬达克罗技术。由于膜层硬度低导致耐磨性差，工件在运输、装配、使用过程中常常会受到碰擦和刮伤，同时耐腐蚀性能在高盐雾和高潮湿的环境中相对达克罗涂覆也有所削弱，影响涂层的耐腐蚀，也影响产品的外观。因此，通过向无铬达克罗涂层中加入增强相来提高涂层的硬度和耐腐蚀性能迫在眉睫。
[0004]通过将铬酸盐替换为成膜物质(含氧酸盐及氧化物、稀土盐及稀土氧化物、硅烷偶联剂、硅烷偶联剂+缓蚀剂和树脂+缓蚀剂)制备的环境友好型达克罗涂层的耐腐蚀性得到了显著提高，但涂层的硬度没有得到提高。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种高硬度无铬达克罗涂料、防腐涂层及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，使无铬达克罗涂层具有优异耐腐蚀性的同时，还具有较高的硬度。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]本专利技术技术方案之一，一种高硬度无铬达克罗涂料，原料包括：金属粉浆、铬酸盐替代物和助剂；
[0008]按质量份数计，所述金属粉浆包括锌铝合金粉6
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10份、第一润湿分散剂3
‑
5份、保护剂4
‑
6份和水10
‑
15份；所述铬酸盐替代物包括缓蚀/钝化组合剂0.5
‑
0.8份、硅烷偶联剂5
‑
10份、第二润湿分散剂2
‑
4份和水8
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12份；所述助剂包括增稠剂0.05
‑
0.2份和消泡剂0.1
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0.3份。各组分含量是通过正交试验设计得出的，多于或少于这个范围会影响涂层的耐蚀
性、外观、附着力和硬度。
[0009]硅烷偶联剂的作用包括：起到粘结稀土氧化物和石墨烯纳米片的作用；对基底层起到钝化作用；提高稀土氧化物和石墨烯纳米片与基体的适配性；对锌铝合金粉有少量的钝化作用。
[0010]进一步地，所述锌铝合金粉中锌元素与铝元素的质量比为5：1
‑
2：1；所述锌铝合金粉的粒径为10
‑
20μm。
[0011]进一步地，所述第一润湿分散剂为Span20；所述第二润湿分散剂为PEG400；所述保护剂为PEG200；所述增稠剂为羟乙基纤维素醚；所述消泡剂为道康宁；所述硅烷偶联剂为环氧硅烷AC66、AC66E、AC67或乙烯基硅烷AC77中的一种或多种。
[0012]分散剂选择的依据：加热固化过程中易挥发，可改善涂层的附着力，Span20对金属粉浆的分散效果更加优异，PEG400对硅烷偶联剂和缓蚀/钝化组合剂的分散效果更佳；增稠剂选择的依据：增稠效果优异，且不影响涂液的稳定性，羟乙基纤维素醚效果更加优异；消泡剂选择的依据：消泡能力最优，且对涂层的外观和结合力无不良影响(但是添加量不能过量，过量会使涂液变黑，降低涂层光泽度和涂层附着力)，道康宁效果更加优异；硅烷偶联剂选择的依据：水溶液与金属粉涂料体系兼容性好，呈现银灰色无气泡的粉浆状，环氧硅烷AC66、AC66E、AC67或乙烯基硅烷AC77中的一种或多种可以满足。
[0013]进一步地，所述缓蚀/钝化组合剂为稀土氧化物与石墨烯纳米片的混合物；所述稀土氧化物占所述缓蚀/钝化组合剂质量的60
‑
70％。超出这个范围涂层的耐蚀性会下降。
[0014]进一步地，所述稀土氧化物为氧化钇。在本专利技术的技术方案中，氧化钇的缓蚀效果相比其他稀土氧化物更加优异。
[0015]本专利技术技术方案之二，上述的高硬度无铬达克罗涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0016]步骤1，将第一润湿分散剂加入水中搅拌均匀后，加入锌铝合金粉和保护剂分散均匀，得到均匀粉浆A；
[0017]步骤2：将硅烷偶联剂、缓蚀/钝化组合剂和水混合溶解后除杂，加入第二润湿分散剂分散均匀，得到均匀粉浆B；
[0018]步骤3：将所述均匀粉浆A和均匀粉浆B混合后加入增稠剂和消泡剂，搅拌至pH和粘度稳定后得到所述高硬度无铬达克罗涂料。
[0019]进一步地，步骤3中，pH为6.0
‑
8.5，粘度为20
‑
80s。
[0020]本专利技术技术方案之三，上述的高硬度无铬达克罗涂料在制备防腐涂层中的应用。
[0021]当所述高硬度无铬达克罗涂料用于喷涂时，控制粘度为20
‑
50s，用于浸涂时控制粘度为40
‑
80s。
[0022]本专利技术技术方案之四，一种防腐涂层，通过将上述的高硬度无铬达克罗涂料喷涂或浸涂在基体表面得到。
[0023]本专利技术技术方案之五，一种用于制备上述防腐涂层的甩涂装置，包括转速调节器和电动搅拌器；所述转速调节器与所述电动搅拌器连接。
[0024]所述甩涂装置用于防腐涂层的制备时，将试样放置在所述电动搅拌器上，通过调节转速调节器控制电动搅拌器的转速，从而实现试样上多余涂料的去除。
[0025]本专利技术公开了以下技术效果：
[0026](1)本专利技术采用稀土氧化物/石墨烯纳米片对无铬达克罗涂层进行复合改性，在提
高涂层耐蚀性的同时也改善了涂层的硬度，大大提高了涂层的耐磨性能。
[0027](2)本专利技术使用锌铝合金粉代替锌铝混合粉，金属粉末的分散性、均匀性都获得极大提高。
[0028](3)本专利技术自制了甩涂装置，可以获得具有片状粉末平行搭接结构的涂层。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高硬度无铬达克罗涂料，其特征在于，原料包括：金属粉浆、铬酸盐替代物和助剂；按质量份数计，所述金属粉浆包括锌铝合金粉6
‑
10份、第一润湿分散剂3
‑
5份、保护剂4
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6份和水10
‑
15份；所述铬酸盐替代物包括缓蚀/钝化组合剂0.5
‑
0.8份、硅烷偶联剂5
‑
10份、第二润湿分散剂2
‑
4份和水8
‑
12份；所述助剂包括增稠剂0.05
‑
0.2份和消泡剂0.1
‑
0.3份。2.根据权利要求1所述的一种高硬度无铬达克罗涂料，其特征在于，所述锌铝合金粉中锌元素与铝元素的质量比为5：1
‑
2：1；所述锌铝合金粉的粒径为10
‑
20μm。3.根据权利要求1所述的一种高硬度无铬达克罗涂料，其特征在于，所述第一润湿分散剂为Span20；所述第二润湿分散剂为PEG400；所述保护剂为PEG200；所述增稠剂为羟乙基纤维素醚；所述消泡剂为道康宁；所述硅烷偶联剂为环氧硅烷AC66、AC66E、AC67或乙烯基硅烷AC77中的一种或...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红玲，郎五可，董斌，章艳玲，
申请(专利权)人：新乡学院，
类型：发明
国别省市：