一种用于钢基材质的防锈涂层及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于防锈领域，特别涉及一种用于钢基材质的防锈涂层及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 钢材的防锈问题一直是工业生产和使用过程中需要重点关注的问题。钢材的主要 基体成分是铁，铁是一种活性非常强的元素，容易在潮湿的空气中被氧化，形成铁的氧化 物。一旦被氧化不但影响美观，而且可能严重影响产品的功能。铁元素在盐分环境下的防腐 蚀能力也非常不容乐观，腐蚀的原因主要是氯离子的点蚀作用。在实际中，往往铁的氧化和 盐的腐蚀共同作用，以致钢材的耐腐性非常差。这就需要对钢材进行表面处理，在其表面涂 覆一层具有防腐蚀性能的保护膜，以提高钢材的使用寿命和维持所需的功能要求。
[0003] 目前在大量使用的防锈方式是电镀，比如镀锌，镀镍，锌铝涂层等。为使这些涂层 发挥更好的防锈作用，往往对这些涂层进行封闭处理。原因是这些涂层由于制备工艺、试剂 成分和试剂体系的存在的缺陷，形成的镀层往往并不致密，这会导致对铁具有破坏作用的 因子可以通过涂层的空隙直接到达基底，对铁产生腐蚀作用。一旦某个点被攻破，则很快产 生连锁反应，使得镀层快速失去防锈能力。封闭处理的目的就是通过填充镀层中孔隙，对基 底进行全面的防护。
[0004] 目前，工业生产中使用的封闭剂有有机性和无机性或者两者混合型几类。然而主 要起填充和防护作用的为有机硅。如青岛骏泽盛泰智能科技有限公司在CN104177989A中公 开了一种船舶用有机硅防锈漆，由以下重量份数的原料制成:E-12环氧树脂65-69份、丁醇 5-8份、磷酸2-3份、有机硅树脂23-25份、酚醛树脂12-14份、抑烟剂5-15份、抗氧剂2-5份、光 稳定剂2-5份、3-二乙氨基丙胺8-10份、成膜树脂4-6份。有机硅封闭剂体系是一种大分子体 系，其对整个电镀层的填充效果并未达到最理想状态;有机硅在水性溶液体系中，其存在的 状态并不稳定，需要通过添加一些分散剂，稳定剂等其他成分以保证其在体系中的均匀分 布和稳定存在。这样的体系其实非常难以储存和运输。再加上其体系的酸性或者碱性的性 质和某些有机成分表现出的对环境的不亲和性，是制约其使用的重要因素。在环境问题日 益突出和环保意识日益增强的当下，使用环保型的封闭涂层是一种不错的选择。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对上述问题，研制出一种用于钢基材质的防锈涂层及其制备方 法，特别适用于紧固件和汽车零部件。
[0006] 本发明实施例提供一种用于钢基材质的防锈涂层的制备方法，其中，
[0007] 所述防锈涂层的材料包括如下摩尔份物质:无机钛源为0.5-2份、H2O2为0.5-2份、 柠檬酸为〇. 5-2份、无机钙源为1-3份、有机硅乙二醇共聚体蜡为0.5-2份、分散剂为0-0.2份 和稳定剂为〇-〇. 2份；
[0008] 采用所述防锈涂层的材料制备防锈涂层的方法包括:将无机钛源，H2O2和柠檬酸在 20-50摄氏度水溶液中搅拌，用草酸和柠檬酸钠控制pH=3-4，直至固体完全溶解，溶液呈橘 红色透明；在20-50摄氏度下，向所述橘红色透明溶液中逐步加入无机钙源，加入过程中不 停搅拌，使得溶液变成悬浊液；向所述悬浊液加入有机硅乙二醇共聚体蜡，加入过程中不停 地搅拌，温度保持在35-50摄氏度，用草酸和柠檬酸钠调节悬浊液pH= 7-8;在所述pH= 7-8 的悬浊液中添加分散剂和稳定剂使悬浊液中不发生沉淀，得到防锈涂层悬浊液。
[0009] 进一步地，所述防锈涂层的材料包括如下摩尔份物质:无机钛源为1份、H2O2为1份、 柠檬酸为1份、无机钙源为2份、有机硅乙二醇共聚体蜡为1份、分散剂为0.1份和稳定剂为 0.1份。
[0010] 进一步地，所述无机钛源为单质钛片或二氧化钛。
[0011] 进一步地，所述无机钙源为氢氧化钙或碳酸钙或氧化钙。
[0012] 进一步地，所述采用所述防锈涂层的材料制备防锈涂层的方法还包括:钢材预先 进行电镀;将防锈涂层悬浊液加热至30-50摄氏度，在加热过程中不停地搅拌，得乳白色液 体，将电镀后钢材浸入所述乳白色液体内10-60秒，并在空气中沥干;将沥干后的钢材放入 烘箱，在70-100摄氏度下烘烤10-20分钟，制备得到防锈涂层。
[0013]进一步地，所述将防锈涂层悬浊液加热至30-50摄氏度，在加热过程中不停地搅 拌，得乳白色液体，将电镀后钢材浸入所述乳白色液体内10-60秒，并在空气中沥干，具体 为:将防锈涂层悬浊液加热至40摄氏度，在加热过程中不停地搅拌，得乳白色液体，将电镀 后钢材浸入所述乳白色液体内30秒，并在空气中沥干，将沥干后的钢材放入烘箱，在85摄氏 度下烘烤15分钟，制备得到防锈涂层。
[0014] 进一步地，所述乳白色液体中，钙与水的摩尔比为0.005-0.2。
[0015] 进一步地，所述乳白色液体中，钙与水的摩尔比为0.05-0.15。
[0016] 进一步地，所述防锈涂层的厚度为0·8μηι~2·5μηι。
[0017]进一步地，所述防锈涂层的厚度为Ιμπι。
[0018] 本发明实施例还提供了一种采用如前所述的制备防锈涂层的方法所制备的防锈 涂层。
[0019] 本发明的有益效果包括：
[0020] (1)本发明实施例提供了一种用于钢基材质的防锈领域的全新配方，该防锈涂层 材料包括无机钛源、Η 202、柠檬酸、无机钙源、有机硅乙二醇共聚体蜡，其制备方法为先将无 机钛源，H2O 2和柠檬酸在20-50摄氏度水溶液中充分搅拌，用草酸和柠檬酸钠控制pH= 3-4， 直至固体完全溶解，溶液呈橘红色透明；在20-50摄氏度下，向透明溶液中逐步加入无机钙 源，不停搅拌，使得溶液变成悬浊液;再加入有机硅乙二醇共聚体蜡，不停地搅拌，此时温度 保持在35-50摄氏度，用草酸和柠檬酸钠调节悬浊液pH=7-8;根据需要，添加或者不添加分 散剂和稳定剂。该防锈材料的配方以及制备方法全过程都是无毒无害的。
[0021] (2)本发明实施例还提供一种用于钢基材质的防锈涂层的制备方法，在预先电镀 后的钢材后，通过将该钢材浸入防锈涂层材料液体内，沥干烘干后，制备得到防锈涂层，该 制备过程也是无毒无害的。
[0022] (3)本发明实施例所用的材料均为环保材料，所制备的防锈涂层对环境没有影响。
[0023] (4)本发明实施例所采用的原料均为所属领域常见的原料，来源广泛，价格便宜， 而且本发明的制备工艺非常简单，便于工业生产。
[0024] (5)本发明实施例所制备的防锈涂层，中性盐雾试其耐腐蚀的时间最高可达130h， 酸性、盐溶液浸泡浸泡24h后也仅有5μg/ml的铁离子存在于溶液中，防锈效果明显。
【具体实施方式】
[0025] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的 技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全 部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下 所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0026] 本发明实施例提供一种用于钢基材质的防锈涂层的制备方法，其中，
[0027] 所述防锈涂层的材料包括如下摩尔份物质:无机钛源为0.5-2份、H2O2为0.5-2份、 柠檬酸为〇. 5-2份、无机钙源为1-3份、有机硅乙二醇共聚体蜡为0.5-2份、分散剂为0-0.2份 和稳定剂为〇-〇. 2份；
[0028] 采用所述防锈涂层的材料制备防锈涂层的方法包括：
[0029]将无机钛源，H2O2和柠檬酸在20-50摄氏度水溶液中搅拌，用草酸和柠檬酸钠控制 pH=3-4，直至固体完全溶解，溶液呈橘红色透明；
[0030] 在20-50摄氏度下，向所述橘红色透明溶液中逐步加入无机钙源，加入过程中不停 搅拌，使得溶液变成悬浊液；
[0031] 向所述悬浊液加入有机硅乙二醇共聚体蜡，加入过程中不停地搅拌，温度保持在 35-50摄氏度，用草酸和柠檬酸钠调节悬浊液pH=7-8;
[0032] 在所述PH = 7-8的悬浊液中添加分散剂和稳定剂使悬浊液中不发生沉淀，得到防 锈涂层悬浊液。
[0033] 所述采用所述防锈涂层的材料制备防锈涂层的方法还包括：
[0034]钢材预先进行电镀;将防锈涂层悬浊液加热至30-50摄氏度，在加热过程中不停地 搅拌，得乳白色液体，将电镀后钢材浸入所述乳白色液体内10-60秒，并在空气中沥干； [0035]将沥干后的钢材放入烘箱，在70-100摄氏度下烘烤10-20分钟，制备得到防锈涂 层，其中，
[0036] 所述乳白色液体中，钙与水的摩尔比为0.005-0.2，优选地，钙与水的摩尔比为 0.05~0.15〇
[0037]所述防锈涂层的厚度为0·8μηι~2·5μηι，优选地，防锈涂层的厚度为Ιμπι。
[0038]本发明实施例还提供了一种采用如前所述的制备防锈涂层的方法所制备的防锈 涂层。
[0039]下面将列举具体实施例来对本发明做进一步的说明。
[0040] 实施例1:
[0041 ] -种防锈涂层材料，包括如下摩尔份物质： 无机钕源 1粉； H2O2 1 份:； 柠檬酸 1份;
[0042] 无机钙源 2份： 有机硅乙二醇共聚体蜡1份； 分散剂 （U份； 稳定剂 0.1份。
[0043] 所