CN102604448A

CN102604448A - 金属耐蚀涂层材料

Info

Publication number: CN102604448A
Application number: CN2012100195689A
Authority: CN
Inventors: 焦志伟; 刘葵; 王彦军; 王爱平; 郭梁; 王立; 张国成
Original assignee: BEIJING BGRIMM ZINC INDUSTRIAL Co Ltd
Current assignee: BEIJING BGRIMM ZINC INDUSTRIAL Co Ltd
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2012-07-25

Abstract

本发明公开了一种金属耐蚀涂层材料。该材料为以组分A、B混合熔炼成A_(1-x)B_x(0＜x≤5wt.％)的合金为原料制成的微细金属粉；其中所述组分A为锌、铝、锌铝合金或锌锡合金中的任一种；所述组分B为稀土金属或稀土中间合金。该金属耐蚀涂层材料具有高耐腐蚀和优良的自钝化性能，适用于制备耐蚀防腐涂层，尤其适合作为重防腐涂料、“达克罗”涂料和“交美特”涂料中的防腐基料。

Description

金属耐蚀涂层材料

技术领域

本发明属防腐涂层材料领域，尤其涉及一种金属耐蚀涂层材料。

背景技术

长期以来，人们一直采用多种技术对金属加以保护，防止腐蚀的发生，这些技术包括电化学防护、表面涂覆、表面钝化等，其中由于表面涂覆防腐涂层的方法具有实用性强，可定期对基材进行后处理并可同时实现保护与装饰效果等优点得到了最为广泛的应用。富锌涂料是一类广泛应用于钢铁表面防腐处理的防腐涂料，这类涂料以球形锌粉为防腐颜料，兼具电化学保护和遮蔽防护作用。

为了进一步提高防腐蚀涂层的耐蚀性能，人们开发了一类新型的鳞片状金属颜料，目前已发展较为成熟并且已经商业化应用的包括片状锌粉、片状铝粉、片状锌铝合金粉和片状不锈钢粉，当这些鳞片状金属粉末被调入成膜物涂装成膜时金属鳞片可与基材表面平行，多层排列，形成层层屏障，可有效阻止外界有害气体或液体在涂层中的渗透，保护金属基材不被腐蚀；同时当涂层发生电化学腐蚀时，金属颜料(锌基颜料、铝基颜料等)会先于铁基材发生腐蚀，从而起到保护钢铁基体的作用。1972年，美国的Malkin申请了“达克罗”相关的第一个专利[Malkin I，Berr E P，et al.Coated Metal and Method[P].USP3671331，1972.]，“达克罗”涂层采用以片状锌粉和铝粉为主要原料的水性涂料技术，是代替传统的热镀锌和电镀锌、解决废水污染及提高防腐性能的一项高新技术，因此一经发明便迅速推向了世界，目前许多汽车、飞机、高铁等大型设备的关键零部件被指定用达克罗处理[潘文昆，关于达克罗技术引进、国产化、产业化的思考。工业建筑，2008，增刊：1994-1998]，但是“达克罗”防腐涂层中需要添加铬酸盐做钝化剂，存在一定的环境问题。为解决“达克罗”涂层存在的微量铬污染问题，美国MCI公司推出了不含铬的“交美特”(无铬“达克罗”)涂层，但是由于该涂层中不添加六价铬钝化剂，涂层的耐腐蚀寿命不如“达克罗”涂层的好。“达克罗”和“交美特”涂层均以片状金属颜料为关键原材料，但是由于应用于耐蚀涂层中的片状金属颜料为微纳米级粉体材料，具有较高的活性，在水性涂料体系中难以长时间稳定存在，并且目前以传统的片状锌粉和铝粉颜料为主要成分的“达克罗”和“交美特”涂层并不能兼顾环保和高耐蚀的要求，因此，开发高稳定、环境友好和高耐蚀的微片状金属粉体涂层材料迫在眉睫。

发明内容

本发明实施方式提供一种金属耐蚀涂层材料，可以解决目前的金属耐蚀涂层材料存在不能兼顾环保和高耐蚀的要求，能大幅度提高防腐涂层的耐腐蚀性能。

为解决上述问题本发明提供的技术方案如下：

本发明实施方式提供一种金属耐蚀涂层材料，该材料为：

以组分A、B混合熔炼成A_(1-x)B_x(0＜x≤5wt.％)的合金为原料制成的微细金属粉；其中所述组分A为锌、铝、锌铝合金或锌锡合金中的任一种；所述组分B为稀土金属或稀土中间合金。

由上述提供的技术方案可以看出，本发明实施例的金属耐蚀涂层材料，由于以组分A、B混合熔炼成A_(1-x)B_x(0＜x≤5wt.％)的合金为原料，其中的组分B采用稀土金属或稀土中间合金，通过其中的稀土对组分A的金属或合金材料进行改性，使得制备的锌基或铝基合金枝晶少、组织均匀、活性高，球形涂层材料易于进一步研磨成鳞片状涂层材料；研磨过程中易于实现助剂对微粉的表面包覆改性，片状金属微粉产品稳定性好；少量的稀土掺杂即能达到有效改善金属颜料性能、提高防腐能力的目的，产品性价比高；以该材料为基料制备的防腐涂层具有高耐蚀、自钝化性能，是一种高性能防腐涂层材料。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明实施例提供一种金属耐蚀涂层材料，是一种稀土改性的金属耐蚀涂层材料，该材料为：

以组分A、B混合熔炼成的A_(1-x)B_x(0＜x≤5wt.％)合金为原料，通过制粉技术制成微细金属粉，其中所述组分A为锌、铝、锌铝合金或锌锡合金中的任一种；所述组分B为稀土金属或稀土中间合金。

上述的金属粉包括球形金属粉、鳞片状金属粉、异形金属粉。制成的微细金属粉为金属粉粒径分布D₅₀介于1～1000μm的金属粉体。

上述组分A采用的锌锡合金为锌含量≥75wt.％的合金。

上述组分B采用的稀土金属包括：镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、钇中的一种或任意几种。

上述组分B采用的稀土中间合金包括：锌、铝、锡中的任一种或任意几种与镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、钇中的任一种或任意几种形成的合金。

由于稀土金属不但具有细化晶粒、净化基体金属的作用，而且在遇到腐蚀介质时还能形成稀土转化膜而阻止腐蚀介质对涂层的进一步侵蚀，因此利用本发明的金属耐蚀涂层材料制备的涂层具有高耐蚀、自钝化的优点。尤其是稀土金属以合金化的形式遍布于整个金属防腐涂层中，腐蚀介质的每一步侵蚀都会受到稀土转化膜的阻止，从而使涂层具有比传统的富锌涂料涂层、热镀锌镀层、电镀锌镀层更好的耐蚀性能；尤其是本发明的微片状金属涂层材料还具有良好的片状形貌和亮度，涂层在制备过程中不用添加六价铬，避免了“达克罗”涂层涂覆过程中的铬污染，同时具有比无铬“达克罗”更好的耐腐蚀性能。

下面结合具体实施例对上述材料作进一步说明。

实施例1：

本实施例提供一种金属耐蚀涂层材料，是一种稀土改性的金属耐蚀涂层材料，其制备方法具体包括：

将19.8kg国标Al99.90铝锭、0.2kg铈含量为10wt.％的Al-Ce中间合金置于感应炉内加热至700～800℃熔炼，用石墨棒搅拌10～20min，搅拌过程中感应炉口通保护氮气，将搅拌均匀的合金液倒入惰性气体高压雾化制粉设备，在2～5MPa连续高速气流冲击下获得稀土铈含量为0.1wt.％的球形铝粉；

将上述制备的10kg球形铝粉、30～35L溶剂油、150～250kg φ＝5mm的氧化锆球、0.6～0.8kg脂肪酸加入球磨机内，以25Hz的搅拌速率球磨8～12h后，将锌粉和溶剂油分离，分离的膏状锌粉烘干后筛分分级即得到铈含量为0.1wt.％的片状铝金属粉，即为金属耐蚀涂层材料。

实施例2：

将19.8kg国标0#锌锭、0.2kg铈含量为10wt.％的Zn-Ce中间合金置于感应炉内加热至450～600℃熔炼，用石墨棒搅拌10～20min，搅拌过程中感应炉口通保护氮气，将搅拌均匀的合金液倒入惰性气体高压雾化制粉设备内，在3～5MPa连续高速气流冲击下获得稀土铈含量为0.1wt.％的球形锌粉；

取上述制备的20kg球形锌粉、25～30L溶剂油、150～250kg的φ＝5mm的氧化锆球、0.6～0.8kg脂肪酸加入球磨机内，以25Hz的搅拌速率球磨8～12h后，将锌粉和溶剂油分离，烘干后筛分分级即得到铈含量为0.1wt.％的片状锌金属粉，即为金属耐蚀涂层材料。

上述铈含量为0.1wt.％的球形锌粉可以代替普通球形锌粉用于富锌涂料中的防腐基料。

用实施例1的稀土的改性片状铝金属粉和实施例2的稀土改性的片状锌金属粉代替普通片状锌粉和铝粉颜料用于“达克罗”或无铬“达克罗”水性涂液中，通过涂覆-烘干工艺得到的金属防腐涂层较同等条件下以普通锌粉和铝粉制备的防腐涂层耐中性盐雾试验提高两倍以上。

实施例3：

将18.8kg国标0#锌锭和1.2kg的国标Al99.90铝锭置于感应炉内加热至500～700℃熔炼成合金液，然后加入0.2kg铈含量为10wt.％的Zn-Ce中间合金用石墨棒搅拌10～20min，搅拌过程中感应炉口通保护氮气。将上述合金液倒入惰性气体高压雾化制粉设备内，在3～5MPa连续高速气流冲击下获得稀土铈含量为0.1wt.％的球形锌-铝基合金粉；

取上述制备的20kg球形锌-铝基合金粉、25～30L溶剂油、150～250kg φ＝5mm的氧化锆球、0.8kg脂肪酸加入球磨机内，以25Hz的搅拌速率球磨8～12h后，将锌粉和溶剂油分离，烘干后筛分分级即得到铈含量为0.1wt.％的片状锌铝合金粉，即为金属耐蚀涂层材料。

用上述铈含量为0.1wt.％的片状锌铝合金粉代替普通片状锌铝合金粉用于无铬“达克罗”水性涂液中，通过涂覆-烘干工艺得到的金属防腐涂层较同等条件下以普通锌铝合金粉制备的防腐涂层耐中性盐雾试验提高两倍以上。

综上所述，本发明实施例的金属耐蚀涂层材料，是一种环保型自钝化金属耐蚀涂层材料，可以用作富锌防腐涂料、“达克罗”涂料、“交美特”涂料中的金属防腐基料，能大幅度提高防腐涂层的耐腐蚀性能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1.一种金属耐蚀涂层材料，其特征在于，该材料为：

2.根据权利要求1所述的金属耐蚀涂层材料，其特征在于：所述的金属粉包括球形金属粉、鳞片状金属粉、异形金属粉。

3.根据权利要求1所述的金属耐蚀涂层材料，其特征在于：所述锌锡合金的锌含量≥75wt.％。

4.根据权利要求1所述的金属耐蚀涂层材料，其特征在于：所述稀土金属包括：镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、钇中的一种或任意几种。

5.根据权利要求1所述的金属耐蚀涂层材料，其特征在于：所述稀土中间合金包括：锌、铝、锡中的任一种或任意几种与镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、钇中的任一种或任意几种形成的合金。

6.根据权利要求1所述的金属耐蚀涂层材料，其特征在于：所述制成的微细金属粉为金属粉粒径分布D₅₀介于1～1000μm的金属粉体。