專利名稱：初級(jí)防腐涂料組合物及具有初級(jí)防腐涂料膜的鋼板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在用于輪船、海上建筑物、工廠、橋梁、地上罐(landtank)等的鋼材的室外加工中進(jìn)行的預(yù)處理中使用的初級(jí)防腐涂料組合物(預(yù)涂底漆)。更具體地，本發(fā)明涉及能夠形成初級(jí)防腐涂料膜的初級(jí)防腐涂料組合物和具有初級(jí)防腐涂料膜的鋼板，其中即使以不低于100cm/min的高速進(jìn)行焊接，該初級(jí)防腐涂料膜也能夠抑制如凹點(diǎn)(透過型孔)或氣孔(內(nèi)部小泡)的缺陷的發(fā)生，并且該初級(jí)防腐涂料膜具有極好的防腐蝕特性。
背景技術(shù)：
出于暫時(shí)防止在修建中的大型鋼結(jié)構(gòu)如輪船、橋梁和工廠生銹的目的，常規(guī)地鋼鐵表面用初級(jí)防腐涂料組合物涂覆。
作為初級(jí)防腐涂料組合物，有機(jī)初級(jí)防腐涂料組合物，如蝕洗底漆、非鋅環(huán)氧底漆和環(huán)氧富鋅底漆，和使用硅氧烷型偶聯(lián)劑的無機(jī)鋅初級(jí)防腐涂料組合物是已知的。在這些初級(jí)防腐涂料組合物中，具有極好焊接性的無機(jī)鋅初級(jí)防腐涂料組合物已經(jīng)被非常廣泛地使用。
因?yàn)樵诤附舆^程中由初級(jí)防腐涂料膜產(chǎn)生的氣體的量很少，并且在焊縫中的如凹點(diǎn)(透過型孔)和氣泡(內(nèi)部小泡)的缺陷的發(fā)生能被抑制，所以無機(jī)鋅初級(jí)防腐涂料組合物具有極好的焊接性。然而，近年來，已經(jīng)要求焊接的進(jìn)一步提速，并且為了達(dá)到此要求，需要降低在焊接過程中導(dǎo)致凹點(diǎn)或氣泡的鋅(熔點(diǎn)419℃，沸點(diǎn)930℃)蒸氣的壓力。當(dāng)在焊接過程中鋅粉被暴露于不低于鐵的熔點(diǎn)，即1530℃的熱量時(shí)，鋅粉就被快速蒸發(fā)從而導(dǎo)致如凹點(diǎn)和氣泡的缺陷在焊縫中的發(fā)生。為了解決該問題，降低初級(jí)防腐涂料組合物中鋅粉的含量的方法已被提出(如，見專利文獻(xiàn)1～4)。
然而，在降低鋅粉含量的方法中，盡管焊接的提速是可行的，但是防腐特性被降低了。
近年來，此外，對(duì)于焊接速度的提高的要求已經(jīng)增加，并且由于缺乏人手或?qū)﹄p船體結(jié)構(gòu)的油輪的傾向，因而需要超過100cm/min的焊接速度。對(duì)于所謂單電極方法(單法(single method))電弧焊的情況，其中焊接是通過具有一個(gè)使用常規(guī)初級(jí)防腐涂料的焊槍的焊接機(jī)而進(jìn)行的，如果焊接速度超過90cm/min，則不能獲得滿意的焊角長度(焊縫的高度)。對(duì)于雙電極方法(串聯(lián)法(tandem method))的電弧焊的情況，其中焊接是通過具有兩個(gè)焊槍的焊接機(jī)而進(jìn)行的，盡管在焊接速度超過100cm/min也能獲得滿意的焊角長度，但是存在防腐性能下降的問題。
因此，即使以上述如此高的速度進(jìn)行焊接也不降低防腐特性、并且具有極好焊接性的初級(jí)防腐涂料組合物的研制已進(jìn)行。
作為解決以上問題的組合物，已提出(1)主要含有鋅粉和鐵氧化物的初級(jí)防腐涂料組合物(如見專利文獻(xiàn)5)，(2)主要含有鋅粉、鐵氧化物和鉬化合物的初級(jí)防腐涂料組合物(如見專利文獻(xiàn)6)，和
(3)主要含有鋅粉和作為鋅氣捕集劑的MnO2、Co3O4、Sb2O3等的初級(jí)防腐涂料組合物(如見專利文獻(xiàn)7)。
這些初級(jí)防腐涂料組合物試圖通過化學(xué)反應(yīng)方法捕集焊接過程中產(chǎn)生的鋅蒸氣而不降低鋅粉的含量。
然而，通過化學(xué)反應(yīng)方法的鋅蒸氣的捕集具有限制，此外，存在另一個(gè)問題，即初級(jí)防腐涂料組合物中含有的有機(jī)添加劑，如有機(jī)沉淀抑制劑或有機(jī)顏料分散劑被焊接熱分解而產(chǎn)生分解氣體。該有機(jī)添加劑在不高于200℃的低溫下產(chǎn)生分解氣體，因而，即使在初級(jí)防腐涂料組合物中含有少量有機(jī)添加劑，但是該有機(jī)添加劑仍引起如凹點(diǎn)或氣泡的焊接缺陷。為了解決此問題，可以考慮降低有機(jī)添加劑的量。然而，在這種情況下，初級(jí)防腐涂料組合物中的沉淀增加，或者顏料的分散性下降。
作為解決以上問題的組合物，已提出(4)主要含有鋅粉、爐渣(slag)和CaF2的初級(jí)防腐涂料組合物(如見專利文獻(xiàn)8)。
在該初級(jí)防腐涂料組合物中所包含的爐渣含有作為主要組分的SiO2、CaO、Al2O3、MgO和FeO。
描述了通過使用以上初級(jí)防腐涂料組合物，焊接過程中產(chǎn)生的氣體可以從焊接熔池中排出，并且焊接缺陷的發(fā)生被降低。然而，即使通過使用利用了具有以上組分的爐渣的初級(jí)防腐涂料組合物，抑制凹點(diǎn)或氣泡形成的效果也不令人滿意。
在日本專利公開文獻(xiàn)267278/1996(專利文獻(xiàn)9)中，描述了在用于焊接材料的助熔線(flux wire)的助熔劑中使用堿性玻璃，但是沒有關(guān)于堿性玻璃用于初級(jí)防腐涂料組合物的使用的描述，并且沒有闡述清楚堿性玻璃的作用。
也就是說，常規(guī)地，由含有堿性金屬的初級(jí)防腐涂料組合物形成的初級(jí)防腐涂料膜具有鋅粉的氧化被引發(fā)從而顯著地降低了防腐特性、和由于該堿金屬沉積于初級(jí)防腐涂料膜的表面，所以用于最終涂覆的涂料并沒有粘附到涂料膜的表面的問題。然而，將堿金屬應(yīng)用于初級(jí)防腐涂料組合物甚至沒有被討論。
專利文獻(xiàn)1日本專利公開文獻(xiàn)86425/1977號(hào)專利文獻(xiàn)2日本專利公開文獻(xiàn)51756/1985號(hào)專利文獻(xiàn)3日本專利公開文獻(xiàn)273272/1987號(hào)專利文獻(xiàn)4日本專利公開文獻(xiàn)117553/1993號(hào)專利文獻(xiàn)5日本專利公開文獻(xiàn)60038/1996號(hào)專利文獻(xiàn)6日本專利公開文獻(xiàn)60039/1996號(hào)專利文獻(xiàn)7日本專利公開文獻(xiàn)263714/1997號(hào)專利文獻(xiàn)8日本專利文獻(xiàn)17263/1993號(hào)專利文獻(xiàn)9日本專利公開文獻(xiàn)267278/1997號(hào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明致力于解決如上所述的與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的此類問題，并且本發(fā)明的目的是提供能夠形成不降低防腐特性、并且即使以不低于100cm/min的高速進(jìn)行焊接也能夠抑制如凹點(diǎn)或氣泡的缺陷發(fā)生的涂料膜的初級(jí)防腐涂料組合物，及其中鋼板被該初級(jí)防腐涂料組合物涂覆的具有初級(jí)防腐涂料膜的鋼板。
根據(jù)本發(fā)明的初級(jí)防腐涂料組合物包括(a)鋅粉，(b)含有作為組成組分的堿金屬氧化物的無定型玻璃粉，(c)硅氧烷型偶聯(lián)劑，和(d)有機(jī)溶劑。
該堿金屬氧化物優(yōu)選為Na2O和/或K2O。
優(yōu)選無定型玻璃粉(b)用酸溶液進(jìn)行表面處理。
在該酸溶液中優(yōu)選二價(jià)或更高價(jià)的金屬的鹽(二價(jià)或更高價(jià)的金屬鹽)被進(jìn)一步溶解，并且該二價(jià)或更高價(jià)的金屬鹽優(yōu)選為水溶性金屬鹽。
該初級(jí)防腐涂料組合物優(yōu)選進(jìn)一步含有(e)鈦氧化物。該初級(jí)防腐涂料組合物也優(yōu)選進(jìn)一步含有(f)產(chǎn)生熱分解氣體的無機(jī)化合物。
該產(chǎn)生熱分解氣體的無機(jī)化合物(f)優(yōu)選為在500～1500℃溫度下被分解生成CO2氣體或F2氣體的無機(jī)化合物，并且優(yōu)選為至少一種選自包括氟化鈣、碳酸鎂、碳酸鈣、碳酸鋇、碳酸鍶和碳酸鋅的組的無機(jī)化合物。
該產(chǎn)生熱分解氣體的無機(jī)化合物(f)還優(yōu)選為碳酸鍶。
根據(jù)本發(fā)明的具有初級(jí)防腐涂料膜的鋼板具有由任何一種上述的初級(jí)防腐涂料組合物制成的涂料膜，所述涂料膜形成于鋼板的表面。


圖1-1為顯示在實(shí)施例中的焊接測試中所用的樣品的示意圖。
圖1-2(1)為顯示實(shí)施例中沿焊接方向看到的焊接測試的示意圖，圖1-2(2)為顯示實(shí)施例中從上方看見的焊接測試的示意圖。
圖1-3為顯示在實(shí)施例中焊接后的樣品的示意圖。
圖1-4為顯示實(shí)施例中的焊接測試中所用的第二鋼板20的示意圖。
10第一鋼板12、22鋼板14、24、26涂料膜20第二鋼板30角42先行焊槍(preceding torch)44隨后焊槍(succeeding torch)50焊縫
具體實(shí)施例方式
以下詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的初級(jí)防腐涂料組合物和具有初級(jí)防腐涂料膜的鋼板。
本發(fā)明的初級(jí)防腐涂料組合物包括(a)鋅粉，(b)含有作為組成組分的堿金屬氧化物的無定型玻璃粉(以下也簡稱為“無定型玻璃粉(b)”)，(c)硅氧烷型偶聯(lián)劑，和(d)有機(jī)溶劑，需要時(shí)，該組合物進(jìn)一步包括(e)鈦氧化物和(f)產(chǎn)生熱分解氣體的無機(jī)化合物。
以下描述這些組分。
鋅粉(a)在本發(fā)明中，該鋅粉(a)被用作存在于涂料膜中并且防止鋼板生銹的防腐顏料。作為鋅粉(a)，可以使用通常使用的鋅粉，并且優(yōu)選使用具有1～15μm平均顆粒直徑的鋅粉。
無定型玻璃粉(b)作為本發(fā)明的無定型玻璃粉(b)，含有作為組成組分的堿金屬氧化物的無定型玻璃粉可以無任何限制地被使用。該堿金屬氧化物的例子包括Li2O、Na2O、K2O、Rb2O和Cs2O。其中，優(yōu)選使用Na2O或K2O。這些堿金屬氧化物可以單獨(dú)或者兩種或多種組合地被使用。
作為無定型玻璃粉(b)，含有作為組成組分的上述堿金屬氧化物的無定型玻璃粉可以無任何限制地被使用，但是該無定型玻璃粉(b)特別地為含有以上堿金屬氧化物和至少一種選自包括SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、PbO、B2O3、ZnO、CuO、P2O5、TiO2、MnO2、Li2O、ZrO2、Bi2O3、SnO2、Co3O4等的組的組成組分的無定型玻璃粉。
在無定型玻璃粉(b)中，該堿金屬氧化物作為組成組分理想含量為1～20％、優(yōu)選5～15％、更優(yōu)選5～8％。通過使用含有上述量的堿金屬氧化物的無定型玻璃粉(b)，所得的初級(jí)防腐涂料組合物能夠形成具有極好防腐特性的初級(jí)防腐涂料膜，并且在焊接過程中，在焊縫中不產(chǎn)生如凹點(diǎn)或氣泡的缺陷。該無定型玻璃粉(b)優(yōu)選具有1～30μm的平均顆粒直徑，并且為了獲得此平均顆粒直徑，該無定型玻璃粉(b)通常通過研磨無定型玻璃而制備。
據(jù)認(rèn)為，以上效果歸因于焊接過程中熔化的堿金屬氧化物允許鋅蒸氣或有機(jī)添加劑的分解氣體有效地排出焊接熔池的功能。在上述日本專利文獻(xiàn)17263/1993中，含有爐渣的初級(jí)防腐涂料組合物被描述。該爐渣為含有作為主要組分的SiO2、CaO、Al2O3、MgO和FeO的無定型玻璃粉，但是還不能說該使鋅蒸氣或有機(jī)添加劑的分解氣體排出焊接熔池的功能令人滿意，并且仍然可以觀察到在焊縫中凹點(diǎn)或氣泡的形成。
本發(fā)明為對(duì)此點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)的發(fā)明，并且通過致力于堿金屬氧化物的作用而完成。也就是說，通過使用含有作為組成組分的堿金屬氧化物的無定型玻璃粉(b)，取得了焊接過程中產(chǎn)生的鋅蒸氣或有機(jī)添加劑的分解氣體在焊接熔池中幾乎沒有殘留，并且在焊縫中沒有形成凹點(diǎn)或氣泡的極好效果。
盡管獲得這種效果的原理還不清楚，但是認(rèn)為在焊接過程中包含在無定型玻璃粉(b)中的堿金屬的離子化通過電弧焊中焊炬的電弧等離子體而被引發(fā)從而產(chǎn)生穩(wěn)定的等離子弧熱，從而電弧(放電)被穩(wěn)定。也認(rèn)為通過電弧的穩(wěn)定，熔體池的溫度分布變得均一(即，被穩(wěn)定化)，從而氣體有效地從熔體池中排出，并且在焊縫中沒有形成凹點(diǎn)或氣泡。
只要無定型玻璃粉(b)為含有作為組成組分的堿金屬氧化物的玻璃粉，則該無定型玻璃粉(b)并不受特別地限制，但是優(yōu)選該無定型玻璃粉(b)為堿性玻璃粉。該堿性玻璃粉特別地優(yōu)選為具有70～73％的SiO2、0.6～2.4％的Al2O3、0.08～0.14％的Fe2O3、7～12％的CaO、1.0～4.5％的MgO、11～12％的Na2O和2.5～3％的K2O的組成的堿性玻璃粉，并且該堿性玻璃粉可以提供能夠形成具有極好防腐特性和焊接性的涂料膜的初級(jí)防腐涂料組合物。該堿性玻璃粉為通過以平均顆粒直徑為3～10μm的方式粉碎堿性玻璃而獲得的材料。
如上所述，該無定型玻璃粉(b)通過粉碎無定型玻璃而制備，因而，沒有結(jié)合在晶體結(jié)構(gòu)中的堿金屬(游離堿)出現(xiàn)在無定型玻璃顆粒的表面。由于該游離堿的出現(xiàn)，所以在涂料膜中鋅粉(a)的氧化被引發(fā)，并且這種鋅粉的氧化的引發(fā)導(dǎo)致初級(jí)防腐涂料膜的防腐特性的下降。因此，優(yōu)選以酸的水溶液，如鹽酸進(jìn)行被粉碎的無定型玻璃粉的表面處理以去除存在顆粒表面上的游離堿。
該表面處理可以特別地通過以下方法進(jìn)行。向1升離子交換水中加入100～500g的被粉碎的無定型玻璃粉。加入無定型玻璃粉后，攪拌加入酸溶液直至所得溶液的pH為5～8。加入酸溶液后，該溶液被靜置10～30小時(shí)，優(yōu)選10～20小時(shí)。溶液被靜置一段時(shí)間后，所得溶液被過濾以獲得無定型玻璃粉。作為酸溶液，鹽酸、硫酸等可以被使用。這種表面處理可以進(jìn)行一次或多次。
如在本發(fā)明中通過以酸溶液對(duì)具有上述平均顆粒直徑的無定型玻璃粉進(jìn)行表面處理，顆粒表面上存在的游離堿可以被去除，同時(shí)堿金屬留在無定型玻璃粉的內(nèi)部。結(jié)果，含有此無定型玻璃粉的初級(jí)防腐涂料組合物可以形成具有極好防腐特性的初級(jí)防腐涂料膜，此外，在焊接過程中，在焊縫中沒產(chǎn)生如凹點(diǎn)或氣泡的缺陷。
在無定型玻璃粉的表面處理中，更優(yōu)選使用二價(jià)或更高價(jià)的金屬鹽被溶解在其中的酸溶液。該二價(jià)或更高價(jià)的金屬鹽優(yōu)選為水溶性的且在水中形成二價(jià)或更高價(jià)金屬離子的金屬鹽。作為金屬鹽，優(yōu)選使用氯化物或硝酸鹽。氯化物和硝酸鹽的離子包括氯化鈣、硝酸鈣、硝酸鈷和硝酸銅。其中，優(yōu)選使用氯化鈣和硝酸鈣。這些二價(jià)或更高價(jià)的金屬鹽被單獨(dú)地或者兩種或多種組合地使用?；?00g的無定型玻璃粉，該二價(jià)或更高價(jià)金屬鹽理想地以1～40g、優(yōu)選10～20g的量被使用。
通過以二價(jià)或更高價(jià)的金屬鹽被溶解于其中的酸溶液進(jìn)行表面處理，堿金屬從無定型玻璃粉中的洗脫可以被有效地抑制。這種作用被認(rèn)為歸因于該二價(jià)或更高價(jià)的金屬離子添補(bǔ)被洗脫的鈉和鉀，從而存在于內(nèi)部的堿金屬的洗脫被抑制。
通過已經(jīng)用酸溶液表面處理過的無定型玻璃粉的使用，所得的初級(jí)防腐涂料組合物甚至在所有的組分都被混合后也沒有被快速凝固成為凝膠。因而，本發(fā)明的初級(jí)防腐涂料組合物具有極好的適用期(potlife)并且能夠具有穩(wěn)定的凝固速度。
在本發(fā)明中使用的硅氧烷型偶聯(lián)劑中，包含作為聚合催化劑的酸如鹽酸、氯化鋅或氯化鐵。因而，如果初級(jí)防腐涂料組合物中存在堿性組分，則酸就會(huì)與堿反應(yīng)以引發(fā)硅氧烷型偶聯(lián)劑的凝固。然而，在用酸溶液表面處理過的無定型玻璃粉中，堿金屬的洗脫被抑制，從而硅氧烷性偶聯(lián)劑的凝固不被引發(fā)。特別地，因?yàn)楦行У匾种屏藟A金屬的洗脫，所以優(yōu)選使用以二價(jià)或更高價(jià)的金屬鹽溶于其中的酸溶液表面處理過的無定型玻璃粉。
硅氧烷性偶聯(lián)劑(c)可在本發(fā)明中使用的硅氧烷性偶聯(lián)劑(c)的例子包括烷基硅酸酯，如原硅酸四甲酯、原硅酸四乙酯、原硅酸四-n-丙酯、原硅酸四-i-丙酯、原硅酸四-n-丁酯、原硅酸四-仲丁酯、聚硅酸甲酯和聚硅酸乙酯，甲基三烷氧基硅烷，如甲基三甲氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷，及其預(yù)縮合物。其中，為原硅酸四乙酯的預(yù)縮合物的Ethyl Silicate 40(購自Nippon Colcote)是最優(yōu)選的，并且該化合物在其被部分水解后使用。
有機(jī)溶劑(d)作為本發(fā)明使用的有機(jī)溶劑(d)，通常使用的各種溶劑，如醇型、酯型、酮型、芳烴型和甘醇型的溶劑都是可用的。醇型溶劑的例子包括甲醇、乙醇、異丙醇和丁醇。酯型溶劑的例子包括乙酸乙酯和乙酸丁酯。酮型溶劑的例子包括甲基異丙酮(MIBK)和環(huán)己酮。芳烴型溶劑的例子包括苯、二甲苯和甲苯。甘醇型溶劑的例子包括丙二醇單甲基醚和丙二醇單甲基醚醋酸酯(PMAC)。這些溶劑單獨(dú)地或者兩種或多種組合使用。
鈦氧化物(e)在本發(fā)明中，鈦氧化物(e)被用作有效地用于玻璃板的融合的材料。鈦氧化物(e)的例子包括通常使用的從鈦礦物如金紅石、鈦鐵礦和金紅石粉中獲得的鈦氧化物。這些鈦氧化物被單獨(dú)地或者兩種或多種組合地使用。
產(chǎn)生熱分解氣體的無機(jī)化合物(f)作為產(chǎn)生熱分解氣體的無機(jī)化合物(f)，在本發(fā)明中優(yōu)選使用在500～1500℃的溫度下被分解以產(chǎn)生CO2氣體或F2氣體的無機(jī)化合物。這種無機(jī)化合物的例子包括氟化鈣(氟石)、碳酸鎂、碳酸鈣、碳酸鋇、碳酸鍶和碳酸鋅。在本發(fā)明中，優(yōu)選使用氟化鈣或碳酸鍶作為無機(jī)化合物(f)，并且特別地優(yōu)選使用碳酸鍶。這些無機(jī)化合物(f)被單獨(dú)地或者兩種或多種組合地使用。
因?yàn)楸景l(fā)明的初級(jí)防腐涂料組合物同時(shí)包含無機(jī)化合物(f)和無定型玻璃粉(b)，所以在焊接過程中由初級(jí)防腐涂料膜產(chǎn)生的氣體可以被有效地從焊接熔池中排出，并且在焊縫中不形成如凹點(diǎn)或氣泡的缺陷。
其它組分對(duì)于本發(fā)明的初級(jí)防腐涂料組合物，有機(jī)膨潤土型、聚環(huán)氧乙烷型、硅粉型、酰胺型等的沉淀抑制劑，如高分子量的嵌段共聚物和丙烯酸共聚物、三氧化鉬等的顏料分散劑可以被添加。此外，通常使用的組分都可以被添加。
包含以上組分的本發(fā)明的初級(jí)防腐涂料組合物以雙組分型(two-component-type)組合物被使用，并且該組合物優(yōu)選地通過在單獨(dú)的容器中儲(chǔ)存涂料漿組分和主試劑(main agent)組分并且在使用前即時(shí)將它們混合而被制備。該涂料漿組分根據(jù)常規(guī)方法通過混合鋅粉(a)、無定型玻璃粉(b)、有機(jī)溶劑(d)，如果需要還包括鈦氧化物(e)和產(chǎn)生熱分解氣體的無機(jī)化合物(f)而制備。另一方面，該主試劑組分通過向硅氧烷型偶聯(lián)劑(c)和溶劑的混合溶液中加入鹽酸等并且攪拌以形成預(yù)縮合物而制備。
也可能部分或全部的除了與硅氧烷型偶聯(lián)劑(c)反應(yīng)的粉末組分外的其它粉末組分，如鋅粉(a)，在主試劑組分中被分散，并且所得分散液在使用前即時(shí)與剩下的與硅氧烷型偶聯(lián)劑(c)反應(yīng)的粉末組分混合。從焊接性的角度，希望最大程度地從本發(fā)明的初級(jí)防腐涂料組合物中去除含有結(jié)晶水的物質(zhì)和有機(jī)物質(zhì)。
具有初級(jí)防腐涂料膜的鋼板根據(jù)本發(fā)明的初級(jí)防腐涂料膜的鋼板具有由初級(jí)防腐涂料組合物制備的涂料膜，所述膜形成于鋼板的表面。具有初級(jí)防腐涂料膜的鋼板可以根據(jù)常規(guī)方法制備。更具體地說，鋼板的表面通過空氣噴涂或無空氣噴涂而涂覆本發(fā)明的初級(jí)防腐涂料組合物，并且該涂料組合物在常溫下被干燥。
理想的是在干燥后的初級(jí)防腐涂料膜中，鋅粉(a)以15～60wt％、優(yōu)選25～50wt％的量被包含，無定型玻璃粉(b)以1～20wt％、優(yōu)選5～10wt％的量被包含，硅氧烷型偶聯(lián)劑(c)以1～20wt％、優(yōu)選5～15wt％的量被包含。
此外，作為任選使用的組分，鈦氧化物(e)期望以10～40wt％、優(yōu)選15～25wt％的量被包含，產(chǎn)生熱分解氣體的無機(jī)化合物(f)期望以1～15wt％、優(yōu)選3～10wt％的量被包含。由于以上組成，該初級(jí)防腐涂料膜在防腐特性和焊接性方面展現(xiàn)了特別好的效果。
在焊接過程中由以本發(fā)明的初級(jí)防腐涂料組合物形成的干燥的初級(jí)防腐涂料膜產(chǎn)生的鋅蒸氣或有機(jī)添加劑的分解氣體在焊接熔池中幾乎沒有殘留。由于這個(gè)原因，本發(fā)明的初級(jí)防腐涂料組合物可以以一定厚度被涂覆以獲得20～50μm的平均膜厚度。也可能使用該涂料組合物以獲得如常用的預(yù)涂底漆情況中的10～20μm的平均膜厚度。
相反，因?yàn)槿绻稍锖笸苛夏さ钠骄ず穸炔坏陀?0μm，則焊接缺陷在鋼材加工的熔合和焊接中都會(huì)明顯地出現(xiàn)，所以常規(guī)初級(jí)防腐涂料組合物被使用以獲得約15μm的平均膜厚度。此外，因?yàn)槿缟纤龀Ｒ?guī)初級(jí)防腐涂料組合物以很薄的厚度被涂覆，所以在涂料膜中鋅的含量由于焊接熱而下降，因而，焊接后防腐特性明顯地降低。
本發(fā)明的初級(jí)防腐涂料組合物可以以干燥后平均膜厚度處于上述范圍中的方式被使用，此外，在焊縫中不出現(xiàn)如凹點(diǎn)或氣泡的缺陷。由于此原因，該初級(jí)防腐涂料膜的防腐特性的提高和焊接性的提高可以同時(shí)被獲得。結(jié)果，所得的具有初級(jí)防腐涂料膜的鋼板能夠長期顯示極好的防腐特性而不損害焊接性。
此外，即使當(dāng)該初級(jí)防腐涂料組合物被使用以獲得與常規(guī)初級(jí)防腐涂料膜相同的15μm的平均膜厚度時(shí)，極好的防腐特性也能夠被獲得。
本發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，可以提供能夠形成達(dá)到極好效果的初級(jí)防腐涂料膜的初級(jí)防腐涂料組合物，其中即使焊接以高速進(jìn)行，該初級(jí)防腐涂料膜也不降低防腐特性并且抑制如凹點(diǎn)或氣泡的缺陷的發(fā)生。
因而，本發(fā)明的初級(jí)防腐涂料組合物可以以大于常規(guī)初級(jí)防腐涂料組合物的厚度被使用。因此，所得的具有初級(jí)防腐涂料膜的鋼板在長時(shí)間內(nèi)顯示出極好的防腐特性，并且其在焊接過程中的焊接性不被損害。
實(shí)施例根據(jù)以下實(shí)施例本發(fā)明被進(jìn)一步說明，但是可以理解本發(fā)明絕不限于這些實(shí)施例。
制備實(shí)施例1表面處理的堿性玻璃粉的制備表面處理的堿性玻璃粉(I)首先，250g的堿性玻璃粉(I)(商品名APS-150J，購自PuremicInc.，平均顆粒直徑5μm)被加入到500g的離子交換水中。所得的水溶液的pH為13。加入該堿性玻璃粉后，1N鹽酸被攪拌加入直至pH為5。添加后，該溶液被靜置16小時(shí)以進(jìn)行表面處理。然后，如此處理過的溶液被過濾并且在室溫下靜置以干燥。該表面處理被重復(fù)兩次以制備表面處理過的堿性玻璃粉(I)。
堿性玻璃粉(I)的組成SiO270～73％，Al2O30.6～2.4％，F(xiàn)e2O30.08～0.14％，CaO7～12％，MgO1.0～4.5％，Na2O11～12％，K2O2.5～3％。
表面處理的堿性玻璃粉(II)
首先，250g的以上制備的堿性玻璃粉(I)和25.0g的氯化鈣被加入到500g的離子交換水中。所得的水溶液的pH值為13。加入堿性玻璃粉和氯化鈣后，1N鹽酸被攪拌加入直至pH為5。添加后，該溶液被靜置3小時(shí)以進(jìn)行表面處理。然后，該如此被處理的溶液被過濾，并且在125℃下于烤箱中被干燥。熱量被去除后，該堿性玻璃粉被取出并且被加入到500g的離子交換水中。所得的水溶液的pH為9。在加入堿性玻璃粉后，1N的鹽酸被攪拌加入直至pH為7。在酸加入后，該溶液被靜置3小時(shí)以進(jìn)行第二次表面處理。然后，該如此被處理的溶液被過濾并在室溫下被靜置以干燥。因此，表面處理過的堿性玻璃粉(II)被制備。
實(shí)施例1～11，對(duì)比實(shí)施例1～3用于初級(jí)防腐涂料的涂料漿的制備除了鋅粉外的起始材料被置于聚乙烯容器中，然后玻璃珠被加入，并且該起始材料經(jīng)勻漿混合器(paste shaker)振搖3小時(shí)。之后，鋅粉被加入，并且進(jìn)一步振搖5分鐘以分散該顏料。然后，通過使用80目的網(wǎng)去除玻璃珠以制備漿液。在實(shí)施例和對(duì)比實(shí)施例中制備的涂料漿的組分列在表2中。
用于初級(jí)防腐涂料的主試劑的制備在容器中，350g的硅酸乙酯(ethyl silicate)40(購自NipponColcote)、150g的工業(yè)用乙醇、50g的去離子水和0.5g的35％的鹽酸被加入，然后所得混合物在50℃持續(xù)攪拌3小時(shí)。之后，449.5gIPA(異丙醇)被加入以制備主試劑。該主試劑在實(shí)施例和對(duì)比實(shí)施例中均被使用。
焊接性測試如圖1-1所示該具有形成于鋼板12的一個(gè)完整表面上的初級(jí)防腐涂料膜14的第一鋼板10和該具有形成于鋼板22的兩個(gè)完整表面上的初級(jí)防腐涂料膜24、26的第二鋼板20被制備。更具體地，該第一鋼板10使用實(shí)施例和對(duì)比實(shí)施例中的各染料通過與防腐測試樣品所用相同的方法涂覆具有500mm×100mm×9mm大小的噴沙SS400鋼板12的一個(gè)完整表面而制備，從而獲得30μm厚度的干燥膜。另一方面，該第二鋼板20用該涂料通過與防腐測試樣品所用相同的方法涂覆具有500mm×50mm×9mm大小的噴沙SS400鋼板12的兩個(gè)完整表面而制備，從而獲得30μm厚度的干燥膜。
如圖1-4所示，該第二鋼板20與第一鋼板10的結(jié)合面通過牛頭刨床(shaper)加工被處理，以在結(jié)合面上形成鏡面處理的溝(全后加工處理(fullback processing treatment))。
通過該處理，在焊接過程中產(chǎn)生的氣體可以被容易地在焊縫中聚集。因而，焊接性測試在嚴(yán)格的條件下進(jìn)行。
隨后，如圖1-1所示，在第一鋼板10的初級(jí)防腐涂料膜14的表面的中心處，第二鋼板20幾乎垂直地被樹立，并且這些鋼板在指定的位置處被定位焊接，從而涂料膜14和第二鋼板20被彼此貼附。然后，由第一鋼板10和第二鋼板20形成的角30進(jìn)行水平填角焊接。
更特別地，焊接使用串聯(lián)焊接體系(tandem welding system)(商品名TWS-600L填角焊接測試儀器，由Takeuchi Kosakusho K.K.生產(chǎn))通過雙單方法(twin single method)進(jìn)行。圖1-2(1)為顯示從焊接方向看到的焊接測試的示意圖，圖1-2(2)為顯示從上方看到的焊接測試的示意圖。如圖1-2所示，先行焊槍42和隨后焊槍44被用作串聯(lián)焊槍。焊接在以下焊接條件下進(jìn)行。焊接速度為60cm/min，先行焊槍42和隨后焊槍44之間的焊槍間隔為100mm，由第二鋼板20和焊槍(先行焊槍42，隨后焊槍44)形成的角度為45°，焊槍(先行焊槍42，隨后焊槍44)與垂直于焊接方向的線的傾角(后傾角)為5°。串聯(lián)法(tandem method)的焊接條件列在表1中。
在使用串聯(lián)法的焊接過程中，如圖1-3所示的焊縫50被形成，且在焊縫50中形成的凹點(diǎn)的數(shù)目(凹點(diǎn)/50cm)和在焊縫50中形成的氣泡的數(shù)目(氣泡/50cm)被測定。在焊接過程中，第一焊縫和第二焊縫同時(shí)被形成，并且測定僅在第二焊縫上進(jìn)行。測定結(jié)果列在表3中。
防腐測試常溫干燥后的防腐特性主試劑和涂料漿以給定的混合比例被充分混合以獲得初級(jí)防腐涂料組合物。然后，70mm×150mm×2.3mm的噴沙鋼板通過空氣噴涂用該初級(jí)防腐涂料組合物涂覆，以獲得給定的干燥膜厚度，并且該涂料組合物根據(jù)JIS K5600 1-6在23℃和50％相對(duì)濕度的恒溫房間內(nèi)被干燥一周以獲得樣品。之后，該樣品被置于室外，并且進(jìn)行曝露試驗(yàn)。然后，該樣品根據(jù)ASTM-D610進(jìn)行以下評(píng)定以確認(rèn)達(dá)到7分所需的時(shí)間。該測定結(jié)果被列在表4中。
評(píng)定(樣品表面的生銹面積)10分不大于0.01％，9分大于0.01％但不大于0.03％，8分，大于0.03％但不大于0.1％，7分大于0.1％但不大于0.3％，6分大于0.3％但不大于1.0％，5分大于1.0％但不大于3.0％，4分大于3.0％但不大于10.0％，3分大于10.0％但不大于16.0％，2分大于16.0％但不大于33.0％，1分大于33.0％但不大于50.0％，0分大于50％。
熱處理后的防腐特性主試劑和涂料漿以給定的混合比例被充分地混合，以獲得初級(jí)防腐涂料組合物。然后，70mm×150mm×2.3mm的噴沙鋼板通過空氣噴涂用該初級(jí)防腐涂料組合物涂覆，從而獲得給定的干燥膜厚度，并且該涂料組合物根據(jù)JIS K5600 1-6在23℃和50％的相對(duì)濕度的恒溫房間內(nèi)被干燥一周，然后在800℃的電爐中加熱3分鐘，以獲得樣品。之后，該樣品被置于室外，并且進(jìn)行曝露試驗(yàn)。然后，該樣品根據(jù)ASTM-D610進(jìn)行上述評(píng)定，以確認(rèn)到達(dá)7分所需的時(shí)間。該測試結(jié)果被列在表4中。
表1

*1DW-100，購自Kobe Steel，Ltd.
*2焊槍與垂直于焊接方向的線的傾角表2

注鋅粉(商品名F-2000，購自Honjo化學(xué)公司)，鈦鐵礦(商品名鈦鐵礦粉#350，購自KINSEI MATEC公司)，堿性玻璃粉(I)(商品名APS-150J，購自Puremic Inc.)，堿性玻璃粉(II)(商品名ASP-32 5，購自Puremic Inc.，平均顆粒直徑10μm，該堿性玻璃粉(II)具有與堿性玻璃粉(I)同樣的組成)，有機(jī)膨潤土(商品名TIXOGEL MPZ，購自Sued-Chemie Catalysts Japan INC.)，合成硅粉(商品名Aerosil 200，購自NiPPon Aerosil Co.Ltd)，中性玻璃粉(商品名Neutral Glass Filler，購自KINSEI MATEC Co.，Ltd.)，爐渣(商品名Converter Slag，購自KINSEI MATEC Co)表3

表4

權(quán)利要求
1.一種初級(jí)防腐涂料組合物，該初級(jí)防腐涂料組合物包括(a)鋅粉，(b)含有作為組成組分的堿金屬氧化物的無定型玻璃粉，(c)硅氧烷型偶聯(lián)劑，和(d)有機(jī)溶劑。
2.如權(quán)利要求1所述的初級(jí)防腐涂料組合物，其中該堿金屬氧化物為Na2O和/或K2O。
3.如權(quán)利要求1或2所述的初級(jí)防腐涂料組合物，其中該無定型玻璃粉(b)用酸溶液進(jìn)行表面處理。
4.如權(quán)利要求3所述的初級(jí)防腐涂料組合物，其中二價(jià)或更高價(jià)的金屬鹽被進(jìn)一步溶于該酸溶液中。
5.如權(quán)利要求4所述的初級(jí)防腐涂料組合物，其中該二價(jià)或更高價(jià)的金屬鹽為水溶性金屬鹽。
6.如權(quán)利要求1～5任意一項(xiàng)中所述的初級(jí)防腐涂料組合物，進(jìn)一步包括(e)鈦氧化物。
7.如權(quán)利要求1～6任意一項(xiàng)中所述的初級(jí)防腐涂料組合物，進(jìn)一步包括(f)產(chǎn)生熱分解氣體的無機(jī)化合物。
8.如權(quán)利要求7所述的初級(jí)防腐涂料組合物，其中該產(chǎn)生熱分解氣體的無機(jī)化合物(f)為在500～1500℃下被分解以生成CO2氣體或F2氣體的無機(jī)化合物。
9.如權(quán)利要求8所述的初級(jí)防腐涂料組合物，其中該產(chǎn)生熱分解氣體的無機(jī)化合物(f)為至少一種選自包括氟化鈣、碳酸鎂、碳酸鈣、碳酸鋇、碳酸鍶和碳酸鋅的組的無機(jī)化合物。
10.如權(quán)利要求8所述的初級(jí)防腐涂料組合物，其中該產(chǎn)生熱分解氣體的無機(jī)化合物(f)為碳酸鍶。
11.一種具有初級(jí)防腐涂料膜的鋼板，其特征在于該涂料膜由權(quán)利要求1～10任意一項(xiàng)中的初級(jí)防腐涂料組合物制成，并且所述涂料膜形成在鋼板的表面上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種初級(jí)防腐涂料組合物，該初級(jí)防腐涂料組合物包括(a)鋅粉，(b)含有作為組成組分的堿金屬氧化物的無定型玻璃粉，(c)硅氧烷型偶聯(lián)劑和(d)有機(jī)溶劑。也公開了具有初級(jí)防腐涂料膜的鋼板，其中該鋼板被該初級(jí)防腐涂料組合物涂覆。該初級(jí)防腐涂料組合物能夠形成涂料膜，即使焊接以不低于100cm/min的高速進(jìn)行，該涂料膜也不降低防腐特性并且能夠抑制如凹點(diǎn)或氣泡的缺陷的發(fā)生。
文檔編號(hào)B23K35/22GK1611553SQ20041007393
公開日2005年5月4日 申請(qǐng)日期2004年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月4日
發(fā)明者畑雅也, 原田伸, 近藤勝美 申請(qǐng)人:中國涂料株式會(huì)社