一种刹车盘专用感应纳米防腐涂液及其成膜工艺的制作方法

本发明涉及防腐涂料领域，特别是涉及一种刹车盘专用感应纳米防腐涂液及其成膜工艺。

背景技术：

非电解性锌铬涂料(以下简称锌铬涂料)是目前国内外流行的有利于环保，使金属表面具有高防腐能力的一种新型的防腐涂料。它的防腐原理是采用铬盐中的cr⁶⁺来钝化涂料中的锌、铝片，提高锌、铝片的自身防腐能力，经过300℃烘烤，氧化还原反应形成无定形ngr203·mgr03复合盐，和锌铝片层叠覆盖在金属表面，以使在仅有6-8μm的厚度膜层条件下，就能在中性盐雾500h条件下，基体不产生红锈。同时它还有无氢脆，能与多种镀、涂种的膜层结合的优点。然而，在锌铬涂料中含有cr⁶⁺和cr³⁺，而cr⁶⁺是一种重污染的致癌物质，尽管锌铬涂料的工艺操作，是一个全封闭的过程，涂料不排放，可以严格控制，但是涂料所使用的容器，极少量的废液，在管理不当时，仍有污染环境的危险。因此彻底杜绝使用cr⁶⁺钝化涂料中的锌、铝片，势在必行。

传统的防腐涂液加热固化方式采用涂液涂覆工件后，需在炉体内经过10-20分钟的预烘，20-30分钟的固化，整体时间最少需要40分钟，传统的防腐涂液采用外加热方式，时间慢，需让整个炉道内充满高温，能源浪费。传统的防腐涂液加热固化方式，如果短时间的升温，由于水，溶剂同时沸腾，会造成工件表面有不同层度的气泡出现。

技术实现要素：

本发明为了克服上述技术问题的不足，提供了一种刹车盘专用感应纳米防腐涂液，该涂液以锌铝合金片来代替传统的锌粉，铝粉复配，再加入纳米二氧化硅来提高防腐，并且采用改性的钛酸异丙类化合物和硅烷偶联剂化合物作为粘结剂，达到涂层厚度在6-12μm的涂层形成高效防腐电化学保护膜层；采用电磁感应加热的方式对涂液进行加热成膜，只需60-90秒即可完成一个盘的预烘到固化，节约了时间，提高了效率。

解决上述技术问题的技术方案如下：

一种刹车盘专用感应纳米防腐涂液，该涂液由a、b两组分按照1:0.6-1:0.8质量比混合而成，其中：所述的a组分按质量百分比包括：

所述的粘接剂为水溶性改性钛酸类异丙酯以及硅烷偶联剂的混合物，所述的水溶性改性钛酸类异丙酯和硅烷偶联剂的质量比为1:1，所述的水溶性改性碳酸类异丙酯为钛酸四异丙酯546-68-9或者三异硬酯酸钛酸异丙酯，所述的硅烷偶联剂为a171，化学名称为乙烯基三甲氧基硅烷。

进一步地说，a组分中所述的锌铝合金片中锌铝的占比为7:3，锌铝合金片的细度为5-30μm，纳米二氧化硅的细度为5-30nm。其中，纳米二氧化硅占整个防腐涂液质量的0.5-1％，锌铝合金片占整个防腐涂液质量的20-38％。

进一步地说，a组分中所述的有机醇溶剂为丙三醇、聚乙二醇、二乙二醇、乙二醇、乙醇中的任一种。

进一步地说，a组分中所述的非离子型表面活性剂为异构十一醇聚氧乙烯醚、异构十三醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚中任意一种。

进一步地说，a组分中所述的分散剂为双琥珀酯磺酸钠盐或硬脂酸锌。

进一步地说，b组分中所述的缓蚀剂为钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐、硼酸盐中任一种。

b组分中的混合型有机醇溶剂为丙三醇、聚乙二醇、二丙二醇、二乙二醇、二缩三乙二醇、乙二醇、乙醇中的任意两种或三种的混合醇。

该刹车盘专用感应纳米防腐涂液的方法，包括以下步骤：

(1)按a组分中的纳米二氧化硅、有机醇溶剂、非离子表面活性剂和分散剂称量后放入搅拌机中混合搅拌3-5小时，然后加入锌铝合金片继续混合4-6小时制成a浆料；

(2)将b组分中的粘接剂、偶联剂、有机醇溶剂和水按照比例置于搅拌机中搅拌1-2小时之后，边搅拌边加入缓蚀剂，缓蚀剂加入完毕后滴加ph调节剂调节ph至1-4制成b浆料；

(3)将步骤(1)中所得的a浆料与b浆料按照比例混合均匀即得到纳米陶瓷微涂层防腐涂液。

该刹车盘专用感应纳米防腐涂液的成膜工艺，在防腐的金属基体材料上喷涂后用一涂一烘工艺，涂覆量为100-220毫克/平方分米，烘烤温度为300-340℃，所述的金属基体材料为汽车刹车盘，所述的烘烤采用电磁感应加热方式。

本发明的有益效果为：

本发明制备了一种防腐涂液，专用于汽车刹车盘的防腐，不含有cr、cd、hg、pb重金属及其他离子态的物质；是一种以纳米二氧化硅，锌铝合金片金属为主的水性涂料，涂覆量为100-220毫克/平方分米，耐中性盐雾能力大于480h；涂液的固化方式采用电磁感应加热，平均每个节拍只需5-20秒。该防腐涂液通过不同溶剂的复配，在加热过程中，温度达到100-200℃时，逐步将水和溶剂挥发出去，最后通过300-340℃高温固化成膜，同时在250℃的温度区间中使里面的钛酸酯类材料部分转化成二氧化钛，填补涂层中的孔隙，从而提高涂层的盐雾。另外，由于采用电磁感应加热，通过磁场的热量由内到外，每个工件温度不浪费，不需要偌大的空间来保持温度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是经过本发明产品表面处理后的汽车刹车盘的外观图片；

图2是传统工艺处理的汽车刹车盘的外观图片；

具体实施方式

实施例1：

一种刹车盘专用感应纳米防腐涂液，该涂液由a、b两组分按照1:0.6质量比混合而成，其中：a组分按质量百分比包括：

粘接剂为水溶性改性钛酸类异丙酯以及硅烷偶联剂的混合物，水溶性改性钛酸类异丙酯和硅烷偶联剂的质量比为1:1，水溶性改性碳酸类异丙酯为钛酸四异丙酯546-68-9，硅烷偶联剂为a171。

a组分中的锌铝合金片中锌铝的占比为7:3，锌铝合金片的细度为5μm，纳米二氧化硅的细度为8nm。

a组分中所述的有机醇溶剂为丙三醇。

a组分中的非离子型表面活性剂为异构十一醇聚氧乙烯醚。

a组分中的分散剂为双琥珀酯磺酸钠盐。

b组分中缓蚀剂为钼酸盐。

b组分中的混合型有机醇溶剂为丙三醇、聚乙二醇、二丙二醇的混合醇。

制备方法是：

(1)按a组分中的纳米二氧化硅、有机醇溶剂、非离子表面活性剂和分散剂称量后放入搅拌机中混合搅拌3小时，然后加入锌铝合金片继续混合4小时制成a浆料；

(2)将b组分中的粘接剂、偶联剂、有机醇溶剂和水按照比例置于搅拌机中搅拌1小时之后，边搅拌边加入缓蚀剂，缓蚀剂加入完毕后滴加ph调节剂调节ph至1-4制成b浆料；

(3)将步骤(1)中所得的a浆料与b浆料按照比例混合均匀即得到纳米陶瓷微涂层防腐涂液。

将该纳米陶瓷微涂层防腐涂液一次喷涂在汽车刹车盘表面，通过感应设备，采用电磁感应加热方式，进行不同阶段的加热，加热控制参数如下：

工艺1

工艺2

工艺3

汽车刹车盘表面上喷涂后用一涂一烘工艺，涂覆量为100-220毫克/平方分米，经过表面处理后的汽车刹车盘见图1，与传统的加热盘如采用高频设备进行加热的外观(图2)相比，具有明显差异。本发明制备的纳米防腐涂液的效果明显优于传统涂液处理的效果。

实施例2：

一种刹车盘专用感应纳米防腐涂液，该涂液由a、b两组分按照1:0.8质量比混合而成，其中：a组分按质量百分比包括：

粘接剂为水溶性改性钛酸类异丙酯以及硅烷偶联剂的混合物，水溶性改性钛酸类异丙酯和硅烷偶联剂的质量比为1:1，水溶性改性碳酸类异丙酯为三异硬酯酸钛酸异丙酯，硅烷偶联剂为a171。

a组分中的锌铝合金片中锌铝的占比为7:3，锌铝合金片的细度为30μm，纳米二氧化硅的细度为30nm。

a组分中所述的有机醇溶剂为聚乙二醇。

a组分中的非离子型表面活性剂为异构十三醇聚氧乙烯醚。

a组分中的分散剂为硬脂酸锌。

b组分中缓蚀剂为钨酸盐。

b组分中混合型有机醇溶剂为二乙二醇、二缩三乙二醇、乙二醇的混合醇。

制备方法是：

(1)按a组分中的纳米二氧化硅、有机醇溶剂、非离子表面活性剂和分散剂称量后放入搅拌机中混合搅拌5小时，然后加入锌铝合金片继续混合6小时制成a浆料；

(2)将b组分中的粘接剂、偶联剂、有机醇溶剂和水按照比例置于搅拌机中搅拌2小时之后，边搅拌边加入缓蚀剂，缓蚀剂加入完毕后滴加ph调节剂调节ph至1-4制成b浆料；

(3)将步骤(1)中所得的a浆料与b浆料按照比例混合均匀即得到纳米陶瓷微涂层防腐涂液。

在汽车刹车盘上喷涂后用一涂一烘工艺，涂覆量为100-220毫克/平方分米，烘烤温度为340℃，烘烤采用电磁感应加热方式。

实施例3：

一种刹车盘专用感应纳米防腐涂液，该涂液由a、b两组分按照1:0.7质量比混合而成，其中：a组分按质量百分比包括：

粘接剂为水溶性改性钛酸类异丙酯以及硅烷偶联剂的混合物，水溶性改性钛酸类异丙酯和硅烷偶联剂的质量比为1:1，水溶性改性碳酸类异丙酯为钛酸四异丙酯546-68-9，硅烷偶联剂为a171。

a组分中的锌铝合金片中锌铝的占比为7:3，锌铝合金片的细度为20μm，纳米二氧化硅的细度为10nm。

a组分中所述的有机醇溶剂为二乙二醇。

a组分中的非离子型表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚。

a组分中的分散剂为双琥珀酯磺酸钠盐。

b组分中缓蚀剂为钒酸盐。

b组分中混合型有机醇溶剂为丙三醇、乙二醇、乙醇中的混合醇。

制备方法是：

(1)按a组分中的纳米二氧化硅、有机醇溶剂、非离子表面活性剂和分散剂称量后放入搅拌机中混合搅拌4小时，然后加入锌铝合金片继续混合4小时制成a浆料；

(2)将b组分中的粘接剂、偶联剂、有机醇溶剂和水按照比例置于搅拌机中搅拌1小时之后，边搅拌边加入缓蚀剂，缓蚀剂加入完毕后滴加ph调节剂调节ph至1-4制成b浆料；

(3)将步骤(1)中所得的a浆料与b浆料按照比例混合均匀即得到纳米陶瓷微涂层防腐涂液。

在汽车刹车盘上喷涂后用一涂一烘工艺，涂覆量为100-220毫克/平方分米，烘烤温度为340℃，烘烤采用电磁感应加热方式。

实施例4：

一种刹车盘专用感应纳米防腐涂液，该涂液由a、b两组分按照1:0.65质量比混合而成，其中：a组分按质量百分比包括：

粘接剂为水溶性改性钛酸类异丙酯以及硅烷偶联剂的混合物，水溶性改性钛酸类异丙酯和硅烷偶联剂的质量比为1:1，水溶性改性碳酸类异丙酯为三异硬酯酸钛酸异丙酯，硅烷偶联剂为a171。

a组分中的锌铝合金片中锌铝的占比为7:3，锌铝合金片的细度为28μm，纳米二氧化硅的细度为22nm。

a组分中所述的有机醇溶剂为乙二醇。

a组分中的非离子型表面活性剂为异构十三醇聚氧乙烯醚。

a组分中的分散剂为硬脂酸锌。

b组分中缓蚀剂为钒酸盐。

b组分中混合型有机醇溶剂为二乙二醇、二缩三乙二醇的混合醇。

制备方法是：

(1)按a组分中的纳米二氧化硅、有机醇溶剂、非离子表面活性剂和分散剂称量后放入搅拌机中混合搅拌3小时，然后加入锌铝合金片继续混合4.5小时制成a浆料；

(2)将b组分中的粘接剂、偶联剂、有机醇溶剂和水按照比例置于搅拌机中搅拌2小时之后，边搅拌边加入缓蚀剂，缓蚀剂加入完毕后滴加ph调节剂调节ph至1-4制成b浆料；

(3)将步骤(1)中所得的a浆料与b浆料按照比例混合均匀即得到纳米陶瓷微涂层防腐涂液。

在汽车刹车盘上喷涂后用一涂一烘工艺，涂覆量为100-220毫克/平方分米，烘烤温度为330℃，烘烤采用电磁感应加热方式。

实施例5：

一种刹车盘专用感应纳米防腐涂液，该涂液由a、b两组分按照1:0.6-1:0.8质量比混合而成，其中：a组分按质量百分比包括：

粘接剂为水溶性改性钛酸类异丙酯以及硅烷偶联剂的混合物，水溶性改性钛酸类异丙酯和硅烷偶联剂的质量比为1:1，水溶性改性碳酸类异丙酯为三异硬酯酸钛酸异丙酯，硅烷偶联剂为a171。

a组分中的锌铝合金片中锌铝的占比为7:3，锌铝合金片的细度为15μm，纳米二氧化硅的细度为25nm。

a组分中有机醇溶剂为乙醇。

a组分中的非离子型表面活性剂为异构十一醇聚氧乙烯醚。

a组分中的分散剂为双琥珀酯磺酸钠盐。

b组分中缓蚀剂为硼酸盐。

b组分中混合型有机醇溶剂为丙三醇、二丙二醇、二缩三乙二醇的混合醇。

制备方法是：

(1)按a组分中的纳米二氧化硅、有机醇溶剂、非离子表面活性剂和分散剂称量后放入搅拌机中混合搅拌3小时，然后加入锌铝合金片继续混合5小时制成a浆料；

(2)将b组分中的粘接剂、偶联剂、有机醇溶剂和水按照比例置于搅拌机中搅拌1小时之后，边搅拌边加入缓蚀剂，缓蚀剂加入完毕后滴加ph调节剂调节ph至1-4制成b浆料；

(3)将步骤(1)中所得的a浆料与b浆料按照比例混合均匀即得到纳米陶瓷微涂层防腐涂液。

在汽车刹车盘上喷涂后用一涂一烘工艺，涂覆量为100-220毫克/平方分米，烘烤温度为310℃，烘烤采用电磁感应加热方式。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。