专利名称：耐海洋气候防腐处理用的水溶性铝锌硅涂料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种耐海洋气候工程零件防腐处理用的水溶性铝锌硅涂料及其制备 方法。
背景技术：
近海和海洋中的工程装备所处环境大气多雨、高温、多盐雾和强风流，其服役条件 按IS09225环境评价标准一般> C5级，属于极端恶劣环境。裸露在外的零件将受到强烈的 大气腐蚀、电化学腐蚀以及气流冲刷侵蚀的综合作用，各种钢结构的使用寿命远低于一般 内陆户外环境。如在海洋气候条件下服役的风力发电设备由于机组的外部构件如机舱、引 擎罩、塔架、叶片根部法兰垫片、连接螺栓、连接弹簧等直接裸露于极端的腐蚀大气中，采用 常规的防护措施，往往仅数个月便产生严重的腐蚀，因此，提供耐久性> 15年的风电外部 构件表面处理新材料与新工艺，已成为风电产业发展的迫切需求。另外，船舶钢构件的腐蚀防护也是一个由来已久的难题，除了壳体、甲板之外，各 种桅杆、天线的腐蚀防护维护成本十分惊人。随着国家对基础设施建设项目的提速，多座跨 海大桥相继开工或立项，如港-澳-珠大桥等。在桥梁的设计与施工中，各种桥梁的钢构件 的腐蚀防护处理的重要性越来越凸出。如在杭州湾大桥的建设中，表面防护处理就上亿元。因此，迫切需要解决耐海洋气候的工程零件防腐处理问题，现有技术中在工程零 件表面热镀Al-Zn-Si系列合金涂层是解决耐海洋气候腐蚀的有效途径，已取得大量工程 应用。如本申请人在先提出的申请号为20091(^627168，发明名称为“一种耐海洋气候工程 零件进行防腐处理的方法”专利申请中，采用铸铝合金作防腐处理，使用寿命可以到20年。 然而，该发明中热镀合金涂层存在工艺温度高(大于800°C )，易造成零件变形；耐磨性不 足，抗冲蚀能力不强；工艺、装备较复杂，大面积工件处理及野外作业受限制等缺陷，因此应 用上仍然存在极大的限制。另外，上世纪七十年代开发的金属表面防腐蚀处理技术，如常见的片状锌基铬盐 防护涂层，也被用来对近海工程部件腐蚀防护处理。然而这种涂层含六价铬，有一定污染。 并且由于钝化、粘结的需要，一般都加有5%-10%的铬酐，而Cr6+毒性强且具有致癌作用， 因此对环境和人体存在严重的危害。另外，这种涂层固化温度高达300°C，固化时间也达到 30min左右，能耗大；硬度低，耐磨性差。工件在运输、装配、使用过程中常常会受到擦伤、划 伤，影响产品的外观和耐蚀性。
发明内容
针对现有技术中这些问题，本发明提供了一种环保、水溶性低温固化耐海洋气候 腐蚀的铝锌硅涂料及其制备方法。本发明提供的耐海洋气候工程零件防腐处理用的涂料，其中所述涂料包含铝锌硅 合金粉、有机溶剂、纳米氧化物颗粒增强剂、去离子水、粘结剂、腐蚀抑制剂、分散剂和增稠 剂，其中所述涂料配方以下述配比铝锌硅合金粉有机溶剂纳米氧化物颗粒增强剂去离子水粘结剂腐蚀抑制剂分散剂增稠剂=30. 0-50. Og 10. 0-25. OmL 1. 0-4. Og 15. 0-30. OmL 2. 0-5. Og 1. 0-3. Og 0. 1-2. OmL 0. 1-2. 0g，其中所述铝锌硅合金粉 由Al、Zn、Si组成。其中所述有机溶剂优选乙二醇。其中所述粘结剂优选硼酸脂偶联剂。其中所述腐蚀抑制剂优选硼酸。其中所述增稠剂优选羟乙基纤维素。其中所述分散剂优选聚硅氧烷二丙二醇单甲醚。优选的，其中所述纳米氧化物颗粒增强剂选自Al203、Si&中的一种或两种。更优选的，其中所述Al2O3的平均粒径为15 60nm，所述SW2的平均粒径为25 70nmo更优选的，其中纳米氧化物颗粒增强剂为SiO2和Al2O3，且SW2和Al2O3质量比为 1 (1 3)。优选的，其中所述铝锌硅合金粉各组成成份质量百分比为Zn 35 58%，Si 0. 3 4. 0%，余量为Al及不可避免的杂质。优选的，其中所述铝锌硅合金粉的平均直径为10-200 μ m。另一方面，本发明还提供了一种制备所述耐海洋气候工程零件防腐处理用的涂料 的方法，其中按上述配方，称取定量的腐蚀抑制剂，溶入定量的去离子水中，然后加入粘结 剂，分散剂，有机溶剂，搅拌使之溶解，在搅拌状态下缓慢加入铝锌硅合金粉和纳米氧化物 颗粒增强剂，然后加入增稠剂，搅拌过程中控制油浴的温度为20-30°C，搅拌0. 5-lh。本发明提供的涂料，通过对组成成份等的优化，首次开发了一种水溶性无铬低温 固化耐海洋气候腐蚀Al-Zn-Si合金涂料。该涂料具有环境友好、性态稳定、涂层制备能耗 低等特点。本发明提供的水溶性铝锌硅涂料，突破了目前铝锌硅涂层主要采用热镀方法制备 的约束。与热镀等工艺相比，本发明通过加入粘结剂，分散剂，有机溶剂等做成金属涂料， 可以利用喷涂、刷涂等方法在工件表面形成涂层，本发明的涂层制备工艺温度低OO(TC), 克服了热镀合金涂层工艺温度高(大于600°c)导致的工件变形和力学性能降低等技术难 题；可以利用喷涂、刷涂等方法在工件表面形成涂层，工艺方法、设备简单，适合于大型复杂 零件处理，拓宽了涂料的应用范围。采用本发明的涂层作防腐处理的工程零件具有许多优异性能，如优异的耐蚀性， 优良的抗冲刷性能，且高耐热腐蚀性极好，涂层即使长时间置于高温条件下，其外观也不会 变化。本发明所制备的涂层与基体结合力强、耐腐性能优、耐磨性能好、使用寿命长。另外 涂层不但与金属基体有较强的附着力，同时与其它各种附加涂层也有较好的结合力，不只 是具有美观的亚光银灰色，还可以附加涂层成各种颜色，同时弥补了现有技术中自身硬度 较低的不足。进一步地通过将铝锌硅合金制成微米级粉体，使涂层的耐腐蚀、耐磨性、抗冲蚀能 力较热浸镀铝锌硅涂层和锌铝涂层有大幅度的提高，适用于大气多雨、高温、多盐雾和强风 流等海洋腐蚀性恶劣环境，为风电、船舶等重要工程部件提供了综合性能优异的耐腐蚀防 护方法。
综上所述，本发明开发的耐海洋气候工程零件防腐处理用的涂料及其制备方法， 解决了工程零件海洋腐蚀问题的迫切需要，在海洋工程及近海风电等工业装备的腐蚀工程 中具有重要的应用前景。
具体实施例方式本发明提供一种耐海洋气候工程零件防腐处理用的水溶性铝锌硅涂料，其中所述 涂料包含铝锌硅合金粉、有机溶剂、纳米氧化物颗粒增强剂、去离子水、粘结剂、腐蚀抑制 剂、分散剂和增稠剂。下面，结合表1给出本发明所述涂料配方配比的一些优选实施例，但本发明的各 组成成份的含量不局限于该表中所列数值，对于本领域的技术人员来说，完全可以在表中 所列数值范围的基础上进行合理概括和推理。表1涂料配方配比
权利要求
1.耐海洋气候工程零件防腐处理用的涂料，其中所述涂料包含铝锌硅合金粉、有机溶 剂、纳米氧化物颗粒增强剂、去离子水、粘结剂、腐蚀抑制剂、分散剂和增稠剂，其中所述涂 料配方以下述配比铝锌硅合金粉有机溶剂纳米氧化物颗粒增强剂去离子水粘结 剂腐蚀抑制剂分散剂增稠剂=30. 0-50. Og 10. 0-25. OmL 1. 0-4. Og 15. 0-30. Om L 2. 0-5. Og 1.0-3. Og 0.1-2. OmL 0. 1-2. 0g，其中所述铝锌硅合金粉由 Al、Zn、Si 组 成。
2.如权利要求1所述的涂料，其中所述有机溶剂优选乙二醇。
3.如权利要求1所述的涂料，其中所述粘结剂优选硼酸脂偶联剂。
4.如权利要求1所述的涂料，其中所述腐蚀抑制剂优选硼酸。
5.如权利要求1所述的涂料，其中所述增稠剂优选羟乙基纤维素。
6.如权利要求1所述的涂料，其中所述分散剂优选聚硅氧烷二丙二醇单甲醚。
7.如权利要求1所述的涂料，其中所述纳米氧化物颗粒增强剂选自Al203、Si02中的一 种或两种。
8.如权利要求7所述的涂料，其中所述Al2O3的平均粒径为15 60nm，所述SW2的平 均粒径为25 70nm。
9.如权利要求7或8所述的涂料，其中纳米氧化物颗粒增强剂为SiO2和Al2O3，且S^2 和Al2O3质量比为1 (1 3)。
10.如权利要求1所述的涂料，其中所述铝锌硅合金粉各组成成份质量百分比为Zn 35 58%，Si 0. 3 4. 0%，余量为Al及不可避免的杂质。
11.如权利要求1所述的涂料，其中所述铝锌硅合金粉的平均直径为10-200μπι。
12.—种制备权利要求1所述耐海洋气候工程零件防腐处理用的涂料的方法，其中按 上述配方，称取定量的腐蚀抑制剂，溶入定量的去离子水中，然后加入粘结剂，分散剂，有机 溶剂，搅拌使之溶解，在搅拌状态下缓慢加入铝锌硅合金粉和纳米氧化物颗粒增强剂，然后 加入增稠剂，搅拌过程中控制油浴的温度为20-30°C，搅拌0. 5-lh。
全文摘要
本发明涉及一种耐海洋气候工程零件防腐处理用的涂料，其中所述涂料包含铝锌硅合金粉、有机溶剂、纳米氧化物颗粒增强剂、去离子水、粘结剂、腐蚀抑制剂、分散剂和增稠剂，其中所述涂料配方以下述配比铝锌硅合金粉∶有机溶剂∶纳米氧化物颗粒增强剂∶去离子水∶粘结剂∶腐蚀抑制剂∶分散剂∶增稠剂＝30.0-50.0g∶10.0-25.0mL∶1.0-4.0g∶15.0-30.0mL∶2.0-5.0g∶1.0-3.0g∶0.1-2.0mL∶0.1-2.0g，其中所述铝锌硅合金粉由Al、Zn、Si组成。
文档编号C09D7/12GK102086314SQ20101058735
公开日2011年6月8日 申请日期2010年12月5日 优先权日2010年11月4日
发明者冯立新, 张敏燕, 缪强 申请人:江苏麟龙新材料股份有限公司