一种水性无铬达克罗涂料及其制备方法和使用方法与流程

本发明涉及一种水性无铬达克罗涂料及其制备方法，属于金属防腐技术领域。

背景技术：

因达克罗技术中含有毒和致癌作用的Cr⁶⁺。针对铬污染问题，各国已开始采取越来越严格的措施。目前，发达国家都已严格禁止在本土进行达克罗生产和涂覆加工，通过海外投资，将加工工厂转移到污染控制不严格的国家，然后再进口。在此情况下，我国也采取了一些限制措施，《电子信息产品污染防治管理办法》规定，从2006年7月1日起，在我国境内销售的所有电子信息产品都不得含有包括Cr⁶⁺等在内的有毒有害物质。但是由于我国的无铬达克罗技术还在探索阶段，大部分生产线还是涂覆含铬达克罗。

目前，无铬达克罗技术实现产业化的产品较少，美国MCI公司的Geomet涂层和德国EDLTA公司的Delta涂层已在发达国家普遍使用，但由于价格比含铬达克罗高出许多，还无法大量推广。国外技术垄断，迫使我国自主开发，自主创新，开展国产无铬达克罗技术的研发。

专利CN 101338091B报道了一种无铬金属防腐涂料，但使用有机物较多，导致涂层不够致密，成分并未含有钝化剂，涂料保质期很短。专利CN 102277022A报道了一种水性无铬达克罗涂料及其制备方法，采用植酸作为钝化剂，钝化效果有限，且酸性过强，易与锌铝粉反应激烈。专利CN 102504700 A报道了一种水性无铬锌铝涂料及其制备方法，未涉及钝化剂，存在保质期短的问题。专利CN 102911534 A水基无铬锌铝涂液及其制备方法和使用方法，采用了树脂作为粘接剂，存在耐老化性问题。专利CN 103740152 A 报道了一种石墨烯改性的无铬达克罗涂料，通过增加石墨烯提高涂层的硬度和防腐性，但由于石墨烯材料价格非常贵，目前还无法大规模使用。

技术实现要素：

在本发明为了解决现有无铬达克罗涂料涂层不够致密、耐蚀性仍需要提高的问题，提供一种涂层致密、耐腐蚀性能良好的水性无铬达克罗涂料。

本发明提供的水性无铬达克罗涂料制备方法，工艺简单，成本较低，适合于工业化生产。

本发明通过以下技术方案实现的：。

本发明的水性无铬达克罗涂料由A、B、C、D四种组分组成，各组分顺序按质量比4:3.5:2.5:1混合。

A组分按重量100%计算，由下列混合而成：锌粉25~45wt%，铝粉5~10wt%，有机溶剂15~25wt%，分散剂4~8wt%，水30~50wt%，消泡剂0.2~0.4wt%。

B组分按重量100%计算，由下列混合而成：高锰酸钾0.5~1.5wt%，硫酸氧钛0.5~1.0wt%，磷酸二氢铝15~20wt%，硼酸8~12wt%，钼酸铵0.1~0.5wt%，硝酸铈0.05~0.1wt%，水65~70wt%。

C组分按重量100%计算，由下列混合水解而成：γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷40~50wt%，水30~50wt%，甲醇5~20wt%，1mol/L稀盐酸2~5wt%。

D组分按重量100%计算，由下列混合而成：非离子聚氨酯缔合型增稠剂80~90%和白炭黑10~20%。

本发明涉及的一种水性无铬达克罗涂料，其进一步的技术方案是采用鳞片状锌粉、铝粉，厚度0.15-0.30 μm，直径10-20μm；有机溶剂采用乙二醇、正丁醇、丙三醇、二乙二醇的一种或几种混合；分散剂采用OP-10、TX-100或NP-5的一种或混合；消泡剂采用液体非硅消泡剂。

本发明的一种水性无铬达克罗涂料，其进一步的制备方法：。

按比例称取锌粉、铝粉，加入有机溶剂、分散剂、水、消泡剂，机械搅拌，均匀分散，制成A组分，待用。

按比例称取高锰酸钾、硫酸氧钛、磷酸二氢铝、硼酸、钼酸铵、硝酸铈、水，超声溶解，制成B组分，待用。

按比例称取γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、水、甲醇溶液，50℃水浴条件下磁力搅拌至无色透明，再滴加1mol/L的稀盐酸，密封水解8~12小时，制成C组分，待用；

按比例称取非离子聚氨酯缔合型增稠剂和白炭黑，搅拌均匀，待用。

四个组分按质量比4:3.5:2.5:1混合，具体制备方法：A组分在300~500rmp持续搅拌条件下，B组分以1~3滴/秒的速度滴加到A组分中，滴加完后，继续搅拌30~60min；再将C组份加入A、B混合液中，继续搅拌30~60min；再将D组分加入A、B、C混合液中，继续搅拌1~2h，即得到水性无铬达克罗涂料。

本发明涉及的一种水性无铬达克罗涂料，其进一步的使用方法：采用浸涂方式在欲防腐的基材上涂覆，采用涂-烘-烧循环工艺，直至涂覆量达到200~300mg/dm²，涂层厚度8~20μm，烘干温度80~90℃，烘干时间15~20min，烧结固化温度180~200℃，烧结固化时间20~60min。

本发明的优点：1、涂层致密、硬度高、耐蚀性能好；2、涂料中有机物少，挥发物对环境的影响小；3、烧结温度低，有效节约能源。

附图说明

图1水性无铬达克罗样品。

图2 水性无铬达克罗样品微观结构。

图3 实施例1~4样品测试结果。

具体实施方式

实施例1。

称取锌粉21g，铝粉4g，乙二醇17g，op-10 4.5g，水24g，消泡剂0.2g，机械搅拌，均匀分散，制成A组分，待用；称取高锰酸钾0.4g，硫酸氧钛0.3g，磷酸二氢铝10g，硼酸6.5g，钼酸铵0.2g，硝酸铈0.05g，水40g，超声溶解，制成B组分，待用；称取γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷19g，水19g，甲醇3.5g，50℃水浴条件下，磁力搅拌至无色透明，再滴加1mol/L的稀盐酸1.0g，密封水解10小时，制成C组分，待用；称取非离子聚氨酯缔合型增稠剂15.0g和白炭黑3.0g，搅拌均匀，待用。

四个组分按质量比4:3.5:2.5:1混合，具体制备方法：A组分在400rmp持续搅拌条件下，B组分以1滴/秒的速度滴加到A组分中，滴加完后，继续搅拌50min；再将C组份加入A、B混合组分中，继续搅拌30min；再将D组分加入A、B、C混合组分中，继续搅拌2h，即得到水性无铬达克罗涂料。

采用浸涂方式在欲防腐的基材上涂覆，采用三涂三烘三烧循环工艺，烘干温度90℃，烘干时间20min，烧结固化温度200℃，烧结固化时间30min。

经测试涂层厚度12μm，标准中性盐雾试验600h无红锈。

实施例2。

称取锌粉20.0g；铝粉5.0g；乙二醇15.0g；op-10 5.0g；水25.0g；消泡剂0.25g，机械搅拌，均匀分散，制成A组分，待用；称取高锰酸钾0.5g、硫酸氧钛0.3g、磷酸二氢铝10.5g、硼酸6.5g、钼酸铵0.2g、硝酸铈0.05g，水40g，超声溶解，制成B组分，待用；称取γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷20g，水20g，甲醇4.5g， 50℃水浴条件下，磁力搅拌至无色透明，再滴加1mol/L的稀盐酸1.5g，密封水解8小时，制成C组分，待用；称取非离子聚氨酯缔合型增稠剂15.0g和白炭黑2.5g，搅拌均匀，待用。

四个组分按质量比4:3.5:2.5:1混合，具体制备方法：A组分在500rmp持续搅拌条件下，B组分以3滴/秒的速度滴加到A组分中，滴加完后，继续搅拌60min；再将C组份加入A、B混合组分中，继续搅拌30min；再将D组分加入A、B、C混合组分中，继续搅拌2h，即得到水性无铬达克罗涂料。

采用浸涂方式在欲防腐的基材上涂覆，采用三涂三烘三烧循环工艺，烘干温度90℃，烘干时间30min，烧结固化温度200℃，烧结固化时间40min。

经测试涂层厚度11μm，标准中性盐雾试验720h无红锈。

实施例3。

称取锌粉20.0g；铝粉5.0g；乙二醇16.0g；op-10 5.5g；水23.0g；消泡剂0.25g，机械搅拌，均匀分散，制成A组分，待用；称取高锰酸钾0.5g、硫酸氧钛0.35g、磷酸二氢铝11g、硼酸6.0g、钼酸铵0.25g、硝酸铈0.05g，水40g，超声溶解，制成B组分，待用；称取γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷22g，水19g，甲醇6.0g， 50℃水浴条件下，磁力搅拌至无色透明，再滴加1mol/L的稀盐酸2.0g，密封水解12小时，制成C组分，待用；称取非离子聚氨酯缔合型增稠剂15.0g和白炭黑3.0g，搅拌均匀，待用。

四个组分按质量比4:3.5:2.5:1混合，具体制备方法：A组分在300rmp持续搅拌条件下，B组分以2滴/秒的速度滴加到A组分中，滴加完后，继续搅拌60min；再将C组份加入A、B混合组分中，继续搅拌30min；再将D组分加入A、B、C混合组分中，继续搅拌1.5h，即得到水性无铬达克罗涂料。

采用浸涂方式在欲防腐的基材上涂覆，采用二涂二烘二烧循环工艺，烘干温度80℃，烘干时间20min，烧结固化温度180℃，烧结固化时间30min。

经测试涂层厚度8.5μm，标准中性盐雾试验480h无红锈。

实施例4。

A组分：锌粉22.0g；铝粉4.0g；乙二醇17.0g；op-10 5.0g；水23.0g；消泡剂0.25g。

B组分：高锰酸钾0.6g、硫酸氧钛0.35g、磷酸二氢铝11g、硼酸5.5g、钼酸铵0.25g、硝酸铈0.05g，水40g。

C组分：γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷20g，水19g，甲醇5.0g，1mol/L稀盐酸2.0g；

D组分：非离子聚氨酯缔合型增稠剂15.0g和白炭黑2.5g。

称取锌粉22.0g；铝粉4.0g；乙二醇17.0g；op-10 5.0g；水23.0g；消泡剂0.25g，机械搅拌，均匀分散，制成A组分，待用；称取高锰酸钾0.6g、硫酸氧钛0.35g、磷酸二氢铝11g、硼酸5.5g、钼酸铵0.25g、硝酸铈0.05g，水40g，超声溶解，制成B组分，待用；称取γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷20g，水19g，甲醇5.0g， 50℃水浴条件下，磁力搅拌至无色透明，再滴加1mol/L的稀盐酸2.0g，密封水解9小时，制成C组分，待用；称取非离子聚氨酯缔合型增稠剂15.0g和白炭黑2.5g，搅拌均匀，待用。

四个组分按质量比4:3.5:2.5:1混合，具体制备方法：A组分在400rmp持续搅拌条件下，B组分以2滴/秒的速度滴加到A组分中，滴加完后，继续搅拌40min；再将C组份加入A、B混合组分中，继续搅拌40min；再将D组分加入A、B、C混合组分中，继续搅拌1.0h，即得到水性无铬达克罗涂料。

采用浸涂方式在欲防腐的基材上涂覆，采用五涂五烘五烧循环工艺，烘干温度90℃，烘干时间30min，烧结固化温度200℃，烧结固化时间30min。

经测试涂层厚度20.5μm，标准中性盐雾试验1000h无红锈。