[发明专利]用于水系防腐蚀涂料的锌颜料

说明书

描述了一种在水性富锌涂料中提供阴极腐蚀保护的经处理的锌颜料。该经处理的锌颜料在水性配制物中显示出减少的气体生成。

背景技术

金属腐蚀造成的结构损坏是金属结构中成本最高的失效模式之一。用于防止含铁金属腐蚀的策略包括使用富锌涂料。富锌涂料通常是含有高含量金属性锌颗粒的溶剂基涂料，该涂料可为钢表面提供阴极和阳极保护。当微粉化的锌颗粒分散在水中时，它们会腐蚀，导致质量下降和氢气释放。虽然许多涂料制造商想要可以被配制成水系体系的锌颜料，但该技术目前仅限于：需要用户更多的手动操作并且保质期较短(～24小时)的2-部分(2K)体系，或对锌颗粒进行表面处理。这些处理使锌颗粒钝化，使它们稳定以防腐蚀，从而降低它们的阳极保护能力。

金属表面发生的电化学过程会加快腐蚀速度。富锌涂料与分别变成为阳极和阴极的锌和钢形成锌钢电化学电池单元。该保护机制有两相。首先，在阴极相中，锌牺牲地腐蚀，从而形成不可渗透的且不导电的ZnO阻挡层。随着阻挡层的形成，腐蚀防护机制从阴极转变为阳极。如果ZnO阻挡层损坏，阴极相重新启动并且缺陷弥合，从而修复了阻挡层。

大多数富锌涂料是使用溶剂基体系制成的。近年来，世界各地的法规迫使涂料制造商考虑并且使用溶剂基涂料的水基替代品。然而，锌颜料在水中具有反应性并且在储存中腐蚀，导致它们失去为钢提供阴极保护的能力。此外，锌的腐蚀会产生氢气，其可导致容器失效、起泡，或者在极端情况下可能会导致爆炸。要将锌颜料配制成水系体系，必须将颜料钝化或配制成由最终用户在施加漆料之前添加的组分。

金属颗粒钝化的模式是众所周知的，但是传统的钝化方法不能用于锌颜料，因为它们使锌不导电并降低提供阴极保护的能力。

先前有关用于水系富锌涂料的经处理的锌颜料的工作描述了一种或多种永久性处理，该处理通过在锌颜料和金属基材之间形成物理阻挡层来阻碍锌提供阴极保护的能力。如果锌颜料可以稳定储存在水系涂料中，同时一旦施涂到基材上就会变得活跃，那么这将对水系应用特别有利。

发明内容

富锌涂料含有金属性锌颜料，并且被施加至金属基材以提供腐蚀保护。富锌涂料为基材提供阻挡层(阳极)保护和阴极保护。阴极保护是一种电化学过程，由此锌颜料充当涂料体系中的牺牲组分，以保护底层金属基材。富锌涂料的应用目前仅限于溶剂系体系，因为水系体系会导致锌颜料氧化，从而导致它们的有效性降低并且生成氢气。现有的水系锌颜料涂料的保质期只有几天，并且不适合长期储存。锌颜料的钝化可以减轻氧化和析气(gassing)，但这样做是以牺牲锌颜料的活性为代价的。

本开发通过用瞬态处理剂(transient treatment)处理锌颜料来解决这个问题，瞬态处理剂在施加到基材后失活。本开发描述了一种对锌金属的临时处理。一旦将锌颜料施加至涂料中的一个部分中，它就会被激活，使其能够进行阴极保护。此外，该处理在锌处于水性条件下时可保护锌，从而增加保质期和反应性。经处理的锌颜料在水系体系中受到保护，同时在施加至基材后仍显示出良好的阴极保护。

经处理的锌颜料的使用为寻求使用水系体系进行配制的制造商提供了好处。全球法规要求减少溶剂的使用，并要求OEM使用水性配方。因此，将富锌涂料扩展到水系应用的市场需求尚未得到满足。这里描述的开发为制造这些水系富锌涂料提供了解决方案。经处理的颜料包含表面处理剂和金属颗粒，由此表面处理剂在水性配方中提供抗氧化性，但允许在将涂料施加至基材后进行阴极保护。

具体实施方式

描述了与用于防腐蚀涂料的经处理的金属性颜料有关的开发。这一开发描述了一种用瞬时钝化层处理的金属性颜料。当金属在水中时，该处理可以保护金属，一旦金属性颜料被施加至金属基材上，该处理就会失活。该经处理的金属性颜料可被配制成水系体系，从而减少气体生成并且延长了涂料的保质期。含有本开发的经处理的金属性颜料的墨、漆料或涂料将在固化后活化，从而为含铁金属基材提供阴极和阳极保护。