专利名称：具有优良防脱落和防腐蚀性能的重防腐蚀涂层钢材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通过层压或涂漆法而具有重防腐蚀涂层的重防腐蚀涂层钢材料，所述钢材料的涂层边缘部分或缺陷部分几乎不会发生脱落，并能长时间维持优良的防腐蚀性。
背景技术：
重防腐蚀涂层对于应用在恶劣的腐蚀环境如海水中的钢材料来说是重要的。人们期望重防腐蚀涂层能使用超过几十年，因此有必要提高它的可靠性。在重防腐蚀涂层中，用于涂层的塑料具有十分高的耐用性，而为了维持这种作用，涂层边缘部分或缺陷部分的防脱落性能就显得重要。进一步地，当重防腐蚀涂层与阴极保护混合使用时，阴极防剥离也很重要。当钢材料是钢管板桩或变形钢板桩时，因为其复杂的外形只能用厚涂漆来形成防腐层。而且，尽管形状不复杂，也对一些钢管板桩或钢板桩施加厚的漆层。
应用于恶劣的腐蚀环境如船舶钢结构中的钢材料施加了防腐蚀涂层，特别是具有厚达几毫米的重防腐蚀涂层是有效的。当需要超过几十年的长期耐用性时，通过使用树脂作为涂覆材料来生成重防腐蚀涂层钢材料，所述树脂例如是聚烯烃和聚氨酯，它们不贵但在如电绝缘性和抗化学腐蚀的腐蚀防护中性能优良。在重防腐蚀涂层中，如日本未审的公开专利(Kokai)No.3-23527所述的那样，防腐涂覆工艺与钢材料的特殊表面处理和底漆处理相结合以确保长期粘附。在钢材料具有复杂外形如钢管板桩的情况下，使用聚烯烃涂覆或附着变得困难，所以采用聚氨酯漆层。
相似的，当线形管材等需要具有长期耐腐蚀性时，使用被聚烯烃树脂涂覆的重防腐蚀涂层钢管。管材在很多情况下在地下使用，因此使用树脂涂层的钢管时，假如在运输和建筑工程中产生了孔缺陷，便混合使用阴极保护以防止钢材料在缺陷部分发生腐蚀。然而，阴极保护会导致阴极剥离，使得缺陷外围的涂层粘附强度下降。所以，对用作线形管材的重防腐蚀涂层钢管来说，防阴极剥离显得重要。为了满足这种需求，迄今通过使用铬酸盐处理或树脂底漆处理的表面处理来增强防阴极剥离性能，而没有对重防腐蚀涂层做任何改变。例如，日本已审公开专利(Kokoku)No.3-66393公开了一种在表面处理中利用磷酸铬酸盐作为铬酸盐处理剂以改善高温下阴极剥离的工艺。
至于除了表面处理以外的改善防腐涂层的耐久性的方法，有一种是进一步在表面层堆积抗腐蚀金属例如钛，通过完全阻挡恶化因素例如光、氧和水来提高表面强度和增强涂层抗刮擦性能和可靠性。然而，在表面层上涂覆抗腐蚀金属的方法对于生产率或材料损耗，或当所用的钢材外形变化很难克服时是不利的。
在重防腐蚀涂层的表面处理步骤中，化学转化处理主要是铬酸盐处理，而不含铬化合物的化学转化处理很难确保满意的表现。另一方面，将能提高重防腐蚀涂层的耐久性的抗腐蚀金属粘附到表面的方法很难成为通用的防腐方法，因为这种方法不能用于除钢管以外的结构并且抗腐蚀金属本身很昂贵。因此，人们需要可提高耐久性并且低成本的其它工艺。
现在重防腐蚀涂层所用的聚烯烃或聚氨酯树脂是不贵的，在现实环境中表现出良好的耐久性和高可靠性。而且，这种树脂的涂层是几毫米厚的厚膜，因此，抗刮擦性能同一般的漆层一样高。当聚烯烃或聚氨酯树脂涂层有几毫米厚时，引起钢材料腐蚀的水、氧或离子组分能被阻挡在防腐蚀涂层表面上而到达不了钢材料。然而，即使当水含量或氧的量少到不能发生腐蚀时，也有可能减低钢材料和树脂之间的粘附强度，因此重防腐蚀涂层必须与优良的表面处理和底漆处理结合，使得粘附性能例如粘附耐久性和防脱落得以维持。为了防止涂层的渗透，可以考虑使用增加防腐涂层厚度的方法，但这很低效。而且，厚度的增加存在涂层内应力增加并成为导致脱落的因素的问题，并且得不到与厚度相对应的效果。
发明内容
这种情况下，本发明中注意到了对在传统重防腐蚀厚涂层中具有足够高的防腐蚀性的树脂材料进行改进，并且通过将传统防腐层与具有阻氧渗透功能的薄膜相结合，提供了不再有成本或内应力问题并且具有优良防脱落性能的重防腐蚀涂层。
也即，本发明内容如下。
一种重防腐蚀涂层钢材料，包含一种钢材料，一种位于钢材料表面上的防腐蚀涂层，和一种位于钢材料和防腐蚀涂层之间的或在防腐蚀涂层表面上的阻氧树脂层，该阻氧树脂层被调整到氧渗透率为100cm3(标准)/m2·天·大气压(20℃)或更少。
如上面[1]所述的重防腐蚀涂层钢材料，其中阻氧树脂层是通过使用粘合层而层压在防腐蚀树脂层上的10-500μm厚的树脂片层。
如上面[1]所述的重防腐蚀涂层钢材料，其中阻氧树脂层是通过树脂底漆处理层涂覆在防腐蚀树脂层上的50-1000μm厚的树脂涂膜。
如上面[1]、[2]任一所述的重防腐蚀涂层钢材料，其中阻氧树脂层由选自聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚酯、聚酰胺和聚乙烯醇的树脂形成。
如上面[3]所述的重防腐蚀涂层钢材料，其中阻氧树脂层是由选自多元醇、聚氨酯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇、环氧树脂及其改性树脂的树脂形成。
如上面[1]-[5]任一所述的重防腐蚀涂层钢材料，其中阻氧树脂层被调整到氧渗透率为40cm3(标准)/m2·天·大气压(20℃)或更少。
如上面[1]-[6]任一所述的重防腐蚀涂层钢材料，其中防腐蚀树脂层是通过使用粘合层而层压到钢材料表面上的0.3-5mm厚的树脂片层。
如上面[1]-[6]任一所述的重防腐蚀涂层钢材料，其中防腐蚀树脂层是通过树脂底漆处理层涂覆在钢材料表面上的0.5-6mm厚的树脂涂膜。
如上面[8]所述的重防腐蚀涂层钢材料，其中树脂底漆处理层通过向热塑性树脂添加固化剂和一种无机颜料并固化该树脂形成。
如上面[1]-[9]任一所述的重防腐蚀涂层钢材料，其中防腐蚀涂层是聚烯烃或聚烯烃共聚物树脂层。
如上面[1]-[6]任一所述的重防腐蚀涂层钢材料，其中防腐蚀涂层是聚氨酯或聚脲树脂层。
如上面[1]-[10]任一所述的重防腐蚀涂层钢材料，其中在钢材料表面上具有表面处理层。
如上面[12]所述的重防腐蚀涂层钢材料，其中表面处理层是不含铬化合物的化学转化层。
如上面[1]-[13]任一所述的重防腐蚀涂层钢材料，其中进一步在阻氧树脂层上堆积一种彩色片层。
如上面[1]-[13]任一所述的重防腐蚀涂层钢材料，其中将彩色涂料进一步施用在阻氧树脂层上。
一种重防腐蚀涂层钢材料，包含一种钢材料，一种位于钢材料表面之上的表面处理层，和一种位于表面处理层之上的树脂底漆处理层，一种500μm或更厚的防腐蚀树脂片层，和一种位于防腐蚀树脂片层之上的阻氧树脂片层，该阻氧树脂片层的厚度为10-500μm并将氧渗透率调整到100cm3(标准)/m2·天·大气压(20℃)或更少。
一种重防腐蚀涂层钢材料，包含一种钢材料，一种位于钢材料表面之上的表面处理层，和一种位于表面处理层之上的树脂底漆处理层，
一种500μm或更厚的防腐蚀树脂层，和一种位于防腐蚀树脂层之上的阻氧树脂涂膜，该阻氧树脂涂膜的厚度为50-1000μm并将氧渗透率调整到100cm3(标准)/m2·天·大气压(20℃)或更少。
附图的简要说明
图1是显示本发明重防腐蚀涂层钢材料的涂层组成的一个例子的截面图。
图2是显示本发明重防腐蚀涂层钢材料的涂层组成的另一个例子的截面图。
图3是显示本发明重防腐蚀涂层钢材料的涂层组成的又一个例子的截面图。
图4是显示本发明重防腐蚀涂层钢材料的涂层组成的再一个例子的截面图。
发明的详细说明本发明中具有良好防脱落性能的重防腐蚀涂层钢材料在其防腐蚀涂层内侧或表面上具有一种氧渗透率被调整到100cm3(标准)/m2·天·大气压(20℃)或更少的阻氧层。
至于涂层组成，例如，如图1的截面图所示，表面处理层2(喷丸处理等当然不会以层出现，但这也包括在本发明里)、底漆层3、防腐蚀树脂涂层4、粘合剂层5和阻氧片层(薄膜)6按顺序堆积在钢材料表面1上。在表面层片的抗风化腐蚀性能重要的情况下，如图2所示，进一步在阻氧片层6上堆积一种彩色片层7充当具有优良抗风化腐蚀性能的保护层。防腐蚀树脂涂层4和粘合层5的每个薄片都是通过热层压、压敏粘合剂和粘合剂堆积的。防腐蚀树脂层3优选是单独的改性聚烯烃涂层、由改性聚烯烃粘合剂层和聚烯烃组成的两层涂层或聚氨酯型树脂涂层。通过这种层压涂覆，提供了具有良好的抗脱落性能的重防腐蚀涂层钢材料。
可选的，例如，如图3的截面图所示，表面处理层12(喷丸处理等当然不会以层出现，但这也包括在本发明里)、底漆层13、防腐蚀树脂涂层14和阻氧涂层15按顺序堆积在钢材料表面11上。在阻氧涂层的抗风化腐蚀性能重要的情况下，如图4所示，进一步在表面上堆积一种基于硅、丙烯酸或氟的具有优良抗风化腐蚀性能的彩色涂层16充当具有优良抗风化腐蚀性能的保护层。通过这种堆积和涂覆，提供了具有良好的防脱落性能的重防腐蚀涂层钢材料。
本发明中所用的钢材料是普通钢，如调节了碳、硅、锰、氮和氧的钢材料，或添加如铜、镍、铬、钼、铌、钛、铝、镁、钒和钙元素而获得的合金钢。此种类型钢的代表性例子包括具有重防腐蚀涂层的钢管，和钢管桩、钢管板桩、钢板桩、H-型钢和线材，它们在船舶结构等中应用。
为了去除表面上的污垢和污染物等，这种钢材料经常要经过如碱脱脂-酸清洗、喷砂处理、栅极鼓风处理和喷丸处理中的任一种表面处理。
而且，为了改善性能，钢材料可进一步经受化学转化处理，并在需要高性能时进行铬酸盐处理。即使化学转化处理不是铬酸盐处理而是不含铬化合物的处理、磷酸锌处理或其它水溶性化学转化处理，当应用本发明的重防腐蚀涂层时，与使用铬酸盐的具有传统涂层组成的重防腐涂层相比，这预计会提供与其相同或更好的性能。
下面说明本发明的在表面处理后施加的重防腐蚀涂层。首先，优选进行底漆处理以增强防腐蚀涂层和钢材料之间的粘附并增强抗阴极剥离和腐蚀性。热固性树脂可用作底漆。添加有固化剂和无机颜料的环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂或它们的改性产品，优选用作主要组分。典型的聚氨酯树脂包括使用预聚物的可湿固化的单液型树脂，和利用异氰酸酯和多元醇之间反应的双液固化型树脂。底漆处理用到环氧树脂时，通常单独使用双酚A型和双酚F型树脂或混合使用它们作为主要组分。当需要高温性能时，将多官能酚线型酚醛清漆或卤代树脂与上述的双酚A型和双酚F型树脂混合使用。
对固化剂而言，经常单独或混合使用双液固化型胺基固化剂、作为潜在固化剂的咪唑化合物以及双氰胺，和酚基固化剂，并且当使用这些固化剂时，能得到优良的粘附性和抗腐蚀性。而且，当添加以整个体积计3-30体积％的无机颜料时，收缩变形减小而粘附性能得到显著改善。对无机颜料而言，适用的有如硅石、二氧化钛、硅灰石、云母、滑石、高岭土、氧化铬、硼酸锌和磷酸锌的颜料或如金属粉末(例如锌、铝)陶瓷粉末和磷酸钒的抗锈颜料。这些颜料的表面可以经过硅烷偶联处理以使其具有好的树脂润湿性。在提供液态形式的树脂底漆的情况下，可使用如辊涂或刷涂、压挤涂覆和空气喷射涂覆的方法。当以固态粉末形式提供时，可通过如静电粉末喷涂至20-1000μm厚度的方法对树脂底漆进行涂覆。假如厚度低于20μm时，可能会产生很多针孔。另一方面，厚度的上限取决于树脂，但是当厚度超过500μm时，低温抗冲击性将下降。
可通过层压法或是涂覆法来形成重防腐蚀涂层。
当通过层压法来形成重防腐蚀涂层时，为此适用的聚烯烃树脂是含有常规已知的聚烯烃如低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯和聚丙烯或是已知的聚烯烃共聚物如乙烯-丙烯嵌段或无规共聚物和聚酰胺-丙烯嵌段或无规共聚物作为主要组分的树脂。对其它组分而言，以任意组合添加用于抗热和风化腐蚀的碳黑或其它彩色颜料、填充增强物、抗氧化剂、紫外线吸收剂、位阻胺型防风化剂等。在聚烯烃树脂用于涂层时，与下面底漆层接触的较低层部分可使用改性的聚烯烃粘合剂。
该粘合剂可以是常规已知的改性聚烯烃，例如其通过以下方式获得将已知的聚烯烃如聚乙烯、聚丙烯和尼龙或已知的聚烯烃共聚物树脂用不饱和羧酸如马来酸、丙烯酸和甲基丙烯酸或它们的酸酐进行改性，或是将改性产品用聚烯烃树脂适当稀释。从成本和性能平衡的角度看，优选混合使用0.3-5mm的聚烯烃树脂层和50-700μm的薄的改性聚烯烃粘合剂层，但如果忽略聚烯烃涂层时，可以涂覆0.3mm或更厚的改性聚烯烃树脂层并用作防腐蚀层。
对聚烯烃涂层来说，例如可使用将模具中的热熔树脂直接涂覆到钢材料上的挤出涂覆法。另外，可使用将事先成形的聚烯烃薄片附着到加热的钢材料上的方法，或使用研磨过的聚烯烃进行粉末喷涂并将其熔化成膜的方法。通过这样的方法，形成了厚度为0.3mm或更厚的聚烯烃防腐蚀涂层。
下面说明本发明的可以在表面处理之后施用的重防腐涂层。首先，进行底漆处理以增强防腐蚀涂层和钢材料之间的粘附性并增强抗阴极剥离和腐蚀性能。该处理同上面所述相同。
底漆处理之后，进行重防腐蚀喷涂。该喷涂适用的树脂是聚氨酯树脂或聚脲树脂。当使用聚氨酯树脂时，混合并喷涂由包括填充无机颜料、彩色颜料和多元醇的主剂和包括异氰酸酯化合物的固化剂组成的两种液体。可使用的多元醇包括聚酯型多元醇、聚丁二烯多元醇、聚醚多元醇如聚丙二醇、丙烯酰基多元醇、蓖麻油衍生物和其它含羟基的化合物。可使用的异氰酸酯包括常规的可买到的如二苯基甲烷-4，4-二异氰酸酯的异氰酸酯。适用的填充无机颜料包括常规的可买到的无机颜料，如硅石、氧化钛和高岭土。碳黑常用作彩色颜料以赋予树脂抗风化性能。考虑到设计性能而使用其它的彩色颜料时，可混用紫外线吸收剂。考虑到重防腐蚀层的功用和经济性，层厚优选0.5-6mm。
关于本发明中在重防腐蚀涂层内侧或表面上结合的阻氧层，在使用树脂薄片(膜)的情况下，重要的是使用厚度优选为10-500μm、尤其优选为10-200μm的树脂薄片并将氧渗透率调整到100cm3(标准)/m2·天·大气压(20℃)或更少<依据JIS K7126的测量方法>。当膜越厚时，氧渗透率有利地就越小，但当厚度很厚时，形状跟随性和粘附性能将恶化。因此，厚度至多为500μm。至于树脂的种类，当氧渗透系数越小时，就越成功地达到本发明的目的，但要考虑树脂的韧性、强度和粘附性来选择树脂。氧渗透系数小的树脂例子包括聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚酯(如，聚对苯二甲酸乙二酯、-[OCH2CH2OOC-(C6H4)-CO]n-)、尼龙和聚乙烯醇。然而，即使是相同种类的树脂膜，也可以通过分子结构、添加剂或拉伸方式使氧渗透系数变得更小。而且，也可以使用通过层压和堆积多个不同的树脂薄片得到的多层层压产品。
该阻氧薄片通过粘合剂被层压在防腐蚀层内侧或表面上。用于层压的粘合剂受混合的树脂种类的影响很大并且优选带有粘性的那些。可用的粘合剂包括树脂，例如，改性的聚烯烃、丙烯酰基类、硅类、橡胶类和聚氨酯类。至于阻氧膜的涂覆工艺，例如可以使用在钢材料上形成重防腐蚀涂层、然后使用压敏粘附型或热固化型粘合剂附着阻氧薄片的方法。另一方面，对于聚烯烃涂层来说，使用附着聚乙烯薄片的步骤，阻氧薄片可以事先与聚乙烯薄片层压和然后附着。而且，当对大直径钢管进行聚烯烃涂覆时，通常使用将由T型模口挤出的薄片缠绕在钢管上的步骤，并因此可使用将挤出的聚烯烃防腐蚀薄片缠绕在钢管上和同时将粘合剂层压的阻氧薄片螺旋地缠绕在该涂层的中间层或表层的方法。不管使用哪一种方法，只要附着并层压本发明的阻氧层即可。
在本发明的另一个实施方式中，也可通过喷涂在重防腐蚀涂层层的表层上来提供阻氧层。该阻氧层优选厚度为50-1000μm，尤其优选50-500μm，而且当使用喷涂固化膜对其测量时，将涂覆材料调整到氧渗透率为100cm3(标准)/m2·天·大气压(20℃)或更少<依据JIS K7126的测量方法>是十分重要的。当膜越厚时，氧渗透率有利地就越小，但是如果非常厚，那么形状跟随性、粘附性能和经济性将恶化。因此，厚度至多为1000μm。至于用于涂覆材料的树脂种类，适用的例如是多元醇、聚氨酯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇、环氧树脂及其改性树脂，例如硅改性环氧树脂和丙烯酰基改性的环氧树脂。当氧渗透系数越小时，就越能成功地实现本发明目的，但是要考虑其韧性、强度和粘附性来挑选树脂。即使是相同种类的树脂，颜料也能显著改变氧渗透系数，因此可适当添加如硅石或云母的防湿颜料和彩色颜料。
阻氧树脂层的氧渗透率为100cm3(标准)/m2·天·大气压(20℃)，优选40cm3(标准)/m2·天·大气压(20℃)或更少，尤其优选10cm3(标准)/m2·天·大气压(20℃)或更少。
当阻氧薄片是防腐蚀层的表层时，可以在表层上进一步层压一层彩色薄片(膜)。当阻氧薄片不足以抗水或风化腐蚀时，为了弥补该功能，优选对于表层薄片使用具有良好抗水或风化的树脂。该树脂的例子包括基于丙烯酰基的树脂、氟基的树脂、聚烯烃型树脂和改性的聚烯烃型树脂。
当阻氧的喷涂层不足以抗风化腐蚀时，为了弥补该功能，可在最外层喷涂具有良好抗风化腐蚀性能的基于硅、丙烯酰基或氟的氨基甲酸酯涂覆材料。而且，为了达到美观和遮光的目的，可以使用彩色涂覆材料。
实施例(实施例I和对比例I)对尺寸为9×100×150mm的热轧钢片进行栅极鼓风处理。然后，样品被分成不经过化学转化处理的组、经过含有精细硅石颗粒的局部还原铬酸盐处理的组和经过含有水溶性乳液树脂和硅石组分的化学转化处理的组。其后，在每个样品上喷涂厚度为50μm的环氧树脂底漆层并热固化，然后将改性聚烯烃树脂研磨得到的粉末粘合剂涂覆至300μm厚并热熔。此后，通过热层压2mm厚的聚乙烯薄片获得了薄片并将每一片阻氧薄片附着，形成本发明具有阻氧薄片的重防腐蚀涂层钢材料。另外，通过热塑性粘合剂层压0.2mm厚的钛箔得到的薄片附着，形成对比例的重防腐蚀涂层钢材料。
为了模拟长时间使用时的脱落，将环氧树脂密封涂层施加到制得的每个重防腐蚀钢材料的背面并随后将它们浸入50℃的人工海水中180天。吹气到人工海水中以搅拌和供氧。测验之后，去除聚乙烯涂层并测试涂层末端至钢材料表面暴露部分的距离。暴露的钢材料表面上，粘附强度下降但没有发生腐蚀，表明尽管粘附强度下降，抗腐蚀性仍然没有问题。
表1显示的是每片薄片的种类、厚度、末端至钢材料暴露表面的距离和氧渗透率。在对比例的1号样品中，该样品是通过铬酸盐处理的重防腐蚀涂层钢材料，较少地发生了从涂层末端开始的粘附性恶化。另一方面，对比例的2号样品中，该样品使用的是传统的防腐蚀涂层并且没有使用铬酸盐处理，粘附性恶化的距离增加。然而，在对比例的3号样品中，该样品是具有钛金属涂层的重防腐蚀涂层钢材料，即使没有进行铬酸盐处理，因为涂层的阻断效果，从膜末端开始的粘附性恶化的距离较短。
在表面上附着薄片的情况下，对比例4-10号样品的结果明显表明，当薄片的氧渗透率在本发明范围之外时，不考虑厚度，粘附性恶化的距离长。然而，在实施例的11-23号样品中，粘附性恶化的距离显著变短。而且，即使实施例24-26号样品使用了除铬酸盐处理之外的化学转化处理，得到的性能与传统铬酸盐处理得到的防腐蚀涂层相同或更优。此外，使用了铬酸盐处理的实施例27-29号样品，即使使用了对比例1号样品的传统重防腐蚀涂层时，也能保持较短的粘附性恶化的距离。换句话说，薄片的氧渗透率的变化极大地取决于薄片的种类或厚度，但是当氧渗透率被调整到100cm3(标准)/m2·天·大气压(20℃)或更少的阻氧薄片被层压时，能阻碍从末端开始的粘附性降低而且与传统防腐蚀涂层相比，更多地增强防腐蚀性能。
表1
*PET聚对苯二甲酸乙二酯
(实施例II和对比例II)对尺寸为9×100×150mm的热轧钢片进行栅极鼓风处理。然后，样品被分成不经过化学转化处理的组、经过含有精细硅石颗粒的局部还原铬酸盐处理的组和经过含有水溶性乳液树脂和硅石组分的化学转化处理的组。其后，在每个样品上喷涂厚度为40μm的使用预聚物的可湿固化的聚氨酯树脂底漆层并固化，然后混合包括多元醇、填充无机颜料和彩色颜料的混合物的主剂和包括异氰酸酯的固化剂，并喷涂它们以形成防腐蚀涂层。此后，通过改变厚度的方式，喷涂各种添加有颜料的树脂以形成不同氧渗透率的涂层。这样便形成了阻氧涂膜。进一步，在某些喷涂过的钢材料的表面上再喷涂一层彩色的以氟为基础的聚氨酯涂料。
为了模拟长时间使用时的脱落，将环氧树脂密封涂层施加到制得的每个重防腐蚀钢材料的背面并随后将它们浸入50℃的人工海水中180天。吹气到人工海水中以搅拌和供氧。测试之后，去除聚氨酯防腐蚀层并测试涂层末端至钢材料表面暴露部分的距离。暴露的钢材料表面上，粘附强度下降但没有发生腐蚀，表明尽管粘附强度下降，抗腐蚀性仍然没有问题。
表2显示的是每种阻氧涂层的种类、厚度、末端至钢材料暴露表面的距离和每片阻氧涂膜的氧渗透率。每个涂层材料的氧渗透率以基于膜厚、用约100μm的单独涂膜的氧渗透系数计算氧渗透率。在对比例的31号样品中，该样品是通过铬酸盐处理的重防腐蚀涂层钢材料，从膜末端开始的粘附性恶化较少发生。另一方面，对比例的32号样品中，该样品使用的是传统的防腐涂层且没有使用铬酸盐处理，粘附性恶化的距离增加。
而且，对比例33-36号样品的结果明显表明，即使在防腐蚀层表面覆盖涂膜，当薄片的氧渗透率在本发明范围之外时，粘附性恶化的距离长。然而，在实施例的41-47号样品中，粘附性恶化的距离显著变短。此外，即使实施例48号样品使用了除铬酸盐处理之外的化学转化处理，得到的性能与使用传统铬酸盐处理得到的防腐蚀涂层相同或更优。而且，使用了铬酸盐处理的实施例49号样品，即使使用了对比例31号样品的传统重防腐蚀涂层时，也能保持较短的粘附性恶化的距离。换句话说，当在防腐蚀层上提供氧渗透率被调整到100cm3(标准)/m2·天·大气压(20℃)或更少的涂膜时，能阻碍从末端开始的粘附性降低而且与传统防腐蚀涂层相比，更多地增强防腐性能。
表2
发明效果依据本发明，在重防腐蚀涂层中结合阻氧层，能显著提高传统重防腐蚀涂层的防腐蚀性能。由于大幅降低阻氧层涂层表面的氧渗透率的机制，本发明的重防腐蚀涂层钢材料，与传统重防腐蚀涂层相比，能显著阻止从缺陷部分或末端开始的粘附性恶化的发展。因此，传统涂层型的铬酸盐表面处理能被省略或是被其它不含铬化合物的化学转化处理替代。
权利要求
1.一种重防腐蚀涂层钢材料，包含一种钢材料，一种位于钢材料表面之上的防腐蚀涂层，和一种位于钢材料和防腐蚀涂层之间的或在防腐蚀涂层表面上的阻氧树脂层，该阻氧树脂层被调整到氧渗透率为100cm3(标准)/m2·天·大气压(20℃)或更少。
2.如权利要求1所述的重防腐蚀涂层钢材料，其中阻氧树脂层是通过使用粘合层而层压在防腐蚀树脂层上的10-500μm厚的树脂片层。
3.如权利要求1所述的重防腐蚀涂层钢材料，其中阻氧树脂层是通过树脂底漆处理层涂覆在防腐蚀树脂层上的50-1000μm厚的树脂涂膜。
4.如权利要求1或2任一项所述的重防腐蚀涂层钢材料，其中阻氧树脂层由选自聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚酯、聚酰胺和聚乙烯醇的树脂形成。
5.如权利要求3所述的重防腐蚀涂层钢材料，其中阻氧树脂层由选自多元醇、聚氨酯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇、环氧树脂和其改性树脂的树脂形成。
6.如权利要求1-5任一项所述的重防腐蚀涂层钢材料，其中阻氧树脂层被调整到氧渗透率为40cm3(标准)/m2·天·大气压(20℃)或更少。
7.如权利要求1-6任一项所述的重防腐蚀涂层钢材料，其中防腐蚀树脂层是通过使用粘合层而层压到钢材料表面上的0.3-5mm厚的树脂片层。
8.如权利要求1-6任一项所述的重防腐蚀涂层钢材料，其中防腐蚀树脂层是通过树脂底漆处理层涂覆在钢材料表面上的0.5-6mm厚的树脂涂膜。
9.如权利要求8所述的重防腐蚀涂层钢材料，其中树脂底漆处理层通过向热塑性树脂添加固化剂和无机颜料并固化该树脂形成。
10.如权利要求1-9任一项所述的重防腐蚀涂层钢材料，其中防腐蚀涂层是聚烯烃或聚烯烃共聚物树脂层。
11.如权利要求1-6任一项所述的重防腐蚀涂层钢材料，其中防腐蚀层是聚氨酯或聚脲树脂层。
12.如权利要求1-10任一项所述的重防腐蚀涂层钢材料，其中在钢材料表面上具有一种表面处理层。
13.如权利要求12所述的重防腐蚀涂层钢材料，其中表面处理层是不含铬化合物的化学转化层。
14.如权利要求1-13任一项所述的重防腐蚀涂层钢材料，其中进一步在阻氧树脂层上堆积一种彩色片层。
15.如权利要求1-13任一项所述的重防腐蚀涂层钢材料，其中将彩色涂料进一步施用在阻氧树脂层上。
16.一种重防腐蚀涂层钢材料，包含一种钢材料，一种位于钢材料表面之上的表面处理层，和一种位于表面处理层之上的树脂底漆处理层，一种500μm或更厚的防腐蚀树脂片层，和一种位于防腐蚀树脂片层之上的阻氧树脂片层，该阻氧树脂片层的厚度为10-500μm并将氧渗透率调整到100cm3(标准)/m2·天·大气压(20℃)或更少。
17.一种重防腐蚀涂层钢材料，包含一种钢材料，一种位于钢材料表面之上的表面处理层，和一种位于表面处理层之上的树脂底漆处理层，一种500μm或更厚的防腐蚀树脂层，和一种位于防腐蚀树脂层之上的阻氧树脂涂膜，该阻氧树脂涂膜的厚度为50-1000μm并将氧渗透率调整到100cm3(标准)/m2·天·大气压(20℃)或更少。
全文摘要
本发明涉及一种便宜的、高生产率的且不需要钛金属涂层的方法，对满足重防腐蚀钢材料的长寿命要求和提供具有优良防脱落和防腐蚀性能的重防腐蚀涂层的钢材料是必要的。为达到这种要求，在重防腐蚀涂层中结合一层阻氧层，例如，在传统重防腐蚀涂层或经过化学转化表面处理的重防腐蚀涂层上堆积或喷涂一层能够阻氧渗透的有机树脂薄片(膜)。
文档编号B05D7/16GK1569985SQ20041004776
公开日2005年1月26日 申请日期2004年4月30日 优先权日2003年4月30日
发明者吉崎信树, 三村博幸, 原田佳幸, 山本正弘 申请人:新日本制铁株式会社