[发明专利]一种水性无铬高铝防腐涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属表面防腐涂料技术领域，具体而言，涉及一种水性无铬高铝防腐涂料及其制备方法。

背景技术

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。

现有技术的发明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。

发明内容

本发明提供了一种水性无铬高铝防腐涂料，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的腐蚀环境下防腐性能较为一般的问题。

本发明还提供了一种水性无铬高铝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的腐蚀环境下防腐性能较为一般的问题的防腐涂料。

本发明是这样实现的：

一种水性无铬高铝防腐涂料，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、硅和锌，铝、镁、硅和锌的质量比为55.5-75：3.2-9.6：0.35-5.7：18.22-40.87。

一种制备上述的水性无铬高铝防腐涂料的方法，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。

本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的水性无铬高铝防腐涂料，使用时，本发明提供的水性无铬高铝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，显著提高涂层在含氯离子环境下的耐蚀性能。本发明提供的制备水性无铬高铝防腐涂料的方法，能够制备出上述防腐蚀性能好、硬度高的水性无铬高铝防腐涂料。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明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。