[发明专利]无机磷酸盐防腐蚀涂层

说明书

技术领域

本发明公开涉及抑制金属腐蚀的包含酸式磷酸盐和碱金属氧化物/氢氧化物组分的涂层，并且具体涉及制备以及在金属上的涂覆方法。

背景技术

结构钢及其它金属的腐蚀是建筑业和公用事业中的严重问题。当暴露于潮湿和含盐环境时，特别是在高温下时，钢发生劣化。为了最大程度减小或降低这种腐蚀程度，使用钢合金，如镀锌(涂锌的)组合物或镀铬组合物。尽管这种方法可以在短期内解决问题，但当钢长期暴露于上述环境时，该问题仍存在。本发明公开了特别适合的磷酸盐基复合涂层，其最大程度减小或降低了钢或其它金属的腐蚀并使得不必使用钢合金如镀锌(涂锌的)组合物或镀铬组合物。

在钢铁工业中，磷酸盐化处理使钢表面钝化是通常已知的。通常，将良好抛光的钢浸没在pH 4-4.5之间的、含有作为缓冲液的2-3g/L磷酸、2-3g/L磷酸二氢铵或锌以及少量(＜0.5g/L)氧化剂的磷酸盐浴中以产生磷酸铁钝化层。然而，在该方法中，通过元素铁与水在极酸性环境中的反应释放出氢气。这产生了多孔并且不耐磨损的极薄的钝化层，并且，因此需要附加涂层来使钝化钢的表面不能被大气氧接近。因此，这种方法具有至少以下缺点：(i)酸浸浴/缸，其产生了由反应产物积累所形成的泥渣——使得该浴不太有效并且产生了泥渣和酸性溶液的环境废物处理问题；(ii)在钝化方法中使用的氧化剂产生毒气。例如，氯酸盐产生氯，间硝基苯磺酸产生一氧化二氮，高锰酸钾产生职业健康风险；(iii)所得的钝化层不耐磨损，因此，必须通过附加涂层来增强耐磨损性。

发明内容

在第一实施方式中，提供了防止或降低可腐蚀金属表面腐蚀的方法。该方法包括将所述可腐蚀金属表面与酸式磷酸盐组分和包含金属氧化物、碱金属氢氧化物或碱性矿物质中至少一种的碱性组分的混合物接触。除防腐蚀性外，使用本文所公开的组合物和方法还获得了改善的耐磨损性。

在第一实施方式的第一方面中，所述酸式磷酸盐组分为磷酸、碱金属二氢磷酸盐MH₂PO₄、碱土二氢磷酸盐M(H₂PO₄)₂或其水合物、过渡金属三氢磷酸盐MH₃(PO₄)₂或其水合物或者它们的混合物。

在第二方面中，单独地或与第一实施方式中的任一上述方面结合，所述酸式磷酸盐组分为磷酸二氢钾或其水合物。

在第三方面中，单独地或与第一实施方式中的任一上述方面结合，所述碱性组分为下列中的至少一种：氧化镁、氧化钡、氧化锌、氧化钙、氧化铜、氧化铁及其氢氧化物或含有有效量氢氧化镁的含镁卤水。

在第四方面中，单独地或与第一实施方式中的任一上述方面结合，所述碱性组分为氧化镁和氢氧化镁中的至少一种。

在第五方面中，单独地或与第一实施方式中的任一上述方面结合，所述酸式磷酸盐组分为磷酸二氢钾或其水合物，并且所述碱性组分为pH约9至约11的含镁卤水，其中所述含镁卤水含有有效量的氢氧化镁。

在第六方面中，单独地或与第一实施方式中的任一上述方面结合，酸式磷酸盐组分和碱性组分的所述混合物形成了磷酸钾镁、磷酸钠镁、磷酸氢镁、磷酸氢铜、磷酸氢锌、磷酸氢钡或磷酸氢铁中的至少一种。

在第七方面中，单独地或与第一实施方式中的任一上述方面结合，所述表面为钢或铝。

第八方面，单独地或与第一实施方式中的任一上述方面结合，还包括在所述接触的可腐蚀表面上产生光亮的镁-玻璃-磷酸盐(magnesium-glass-phosphate)涂层。

在第九方面中，单独地或与第一实施方式中的任一上述方面结合，所述接触是独立地与酸式磷酸盐组分或者碱金属氧化物或碱金属氢氧化物组分中的至少一种的浆液、糊剂、喷雾或其蒸气接触。

在第二实施方式中，提供了防腐蚀涂层组合物。所述涂层组合物包括一种或多种氧化铁和磷酸二氢镁的组合的浆液。

在第二实施方式的第一方面中，所述氧化铁是磁铁矿(Fe₃O₄)或方铁矿FeO和赤铁矿(Fe₂O₃)的混合物。在另一个方面，所使用的赤铁矿的总量大于磁铁矿或方铁矿的量。

在第三实施方式中，提供了一种方法，该方法包括：将可腐蚀表面与基本由磁铁矿或方铁矿和赤铁矿的混合物组成的涂层、与磷酸或磷酸二氢镁的溶液接触，其中所述可腐蚀表面基本没有底漆层；并且提供防腐蚀涂层，所述涂层包含磷酸氢铁。