[发明专利]一种无铬锌铝防腐涂料及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于防腐涂料技术领域，具体涉及一种无铬锌铝防腐涂料及制备方法。

背景技术

传统的电镀锌和热浸锌工艺由于耐蚀性差、能耗大、污染严重、有氢脆，且使用温度受钝化膜老化温度的限制，只能在100℃以下使用，有很大的局限性。锌铝涂层(达克罗涂层)由于具有传统的电镀锌和热浸锌无法比拟的优点，因而在汽车、医药、电力、石油及军工等领域得到了相当广泛的应用。锌铝涂层是将片状锌粉和铝粉、铬酐、润湿剂、分散剂、去离子水及其他助剂组成的混合液搅拌均匀后涂覆于工件表面，然后在300℃下固化，氧化还原反应形成无定形的nCr₂O₃·mCrO₃复合盐。

然而，锌铝涂层中含有Cr⁶⁺，Cr⁶⁺是众所周知的有害物质，毒性强且有致癌作用，会对人类生存环境造成严重污染，因此铬的使用已经受到越来越严格的限制。尽管锌铬涂层中绝大部分的Cr⁶⁺在烘烤成膜的过程中通过反应转化成Cr³⁺，但仍有很少量的铬以可溶性六价铬的形式保留在锌铝涂层中。在正常情况下，它的溶量应该不大于3μg/cm²，但即使是这个数量也同镀锌钝化层一样超过了0.6μg/cm²这一引起过敏的限度。欧洲2000/53/EG规定，从2003年7月1日起，在欧洲生产和销售的每辆汽车中，六价铬的含量不得超过2g，汽车上使用的防腐涂层中不允许含有Cr⁶⁺，世界上工业发达国家的汽车行业中许多品牌车辆亦率先制定了无铬涂层的技术标准。所以不含六价铬等有害金属的防腐技术的研究开发就迫在眉睫，具有可观的经济和社会效益。

无铬锌铝涂层目前实现了产业化的产品屈指可数：一种是由美国MCI公司推出的Geomet(交美特)涂层，一种是德国Delta公司推出的Delta涂层，以及北京永泰和推出的BNC水性无铬锌铝涂层。这些涂料虽消除了传统达克罗中的铬，但涂层的耐候性与耐腐蚀性能与传统达克罗相比都有所下降，且须与另一层有机封闭涂层搭配使用，大大增加了涂层成本。锌铝复合涂镀涂料及其制备方法(CN101074337A)的专利技术，采用片状锌粉、片状铝粉、中性树脂、稀释剂、非离子表面活性剂、抗沉降剂和分散剂制成锌铝复合涂镀涂料。由于稀释剂使用了甲苯及二甲苯有毒有害的有机溶剂，污染环境。再则其膜层虽然有较好的附着力，但是耐腐蚀性能不高，硬度不高，膜层厚度偏厚。一种无铬达克罗涂料(CN101260252A)的专利技术，涂覆后的金属零件置于200～400℃固化，处理工艺所需固化温度高，能耗大。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种环境友好、能耗小和成本低的无铬锌铝防腐涂料的制备方法；用该方法所制备的无铬锌铝防腐涂料涂覆后的涂层冲击强度高、耐蚀性好、结合力强和硬度高。

本发明所采用的技术方案是：先将5～25wt％的鳞片状锌粉和5～15wt％的鳞片状铝粉搅拌均匀，再加入25～40wt％的有机溶剂、1.1～1.8wt％的分散剂、3～8wt％的缓蚀剂和3～10wt％的无机添加剂，搅拌20～40min，制成基料。

或然后将5～15wt％的改性树脂、1～3wt％的有机硅烷偶联剂和25～30wt％的有机溶剂搅拌均匀后添加到基料中，搅拌30～50min，制得无铬锌铝防腐涂料；

或然后将5～15wt％的改性树脂、1～3wt％的有机硅烷偶联剂和25～30wt％的有机溶剂搅拌均匀后添加到基料中，搅拌30～50min，再加入0.05～0.5wt％的羟乙基纤维素，搅拌20～50min，制得无铬锌铝防腐涂料。

上述技术方案中：鳞片状锌粉的片径为10～15μm，厚度为0.1～0.2μm；鳞片状铝粉的片径为10～12μm，厚度为0.1～0.2μm；有机溶剂为乙二醇乙醚醋酸酯、醋酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、丙酮、环己酮、甲乙酮、异丙醇、正丁醇、乙二醇和丙二醇中的一种以上，前后两次加入的一种以上的有机溶剂均相同；分散剂为脂肪醇聚氧乙烯醚类；缓蚀剂为硫脲或为苯并三氮唑；无机添加剂为经纳米级微乳液表面改性的纳米二氧化硅或为经纳米级微乳液表面改性的纳米碳化硅；改性树脂为环氧改性丙烯酸树脂、聚氨脂改性环氧树脂和环氧改性酚醛树脂中的一种以上；有机硅烷偶联剂为有机硅烷偶联剂KH-550、有机硅烷偶联剂KH-560、有机硅烷偶联剂KH-570和有机硅烷偶联剂KH-900中的一种。