一種高抗腐電弧噴涂純鋅涂層封孔劑與制備工藝及其應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高防腐電弧噴涂純鋅涂層封孔劑，以1升所述封孔劑為基準，包括以下組分，植酸2-4克/升，鉬酸鈉3-6克/升，硅酸鈉45-55克/升，苯駢咪唑2-4克/升，余量為水。本發(fā)明同時還公開了該封孔劑的制備方法及其應用。本發(fā)明能夠?qū)y(tǒng)電弧噴涂純鋅涂層進行封孔處理，而在經(jīng)封孔劑封孔處理后在其表面結(jié)合形成化學氧化膜，能顯著降低電弧噴涂純鋅涂層的孔隙率，提高電弧噴涂純鋅涂層的抗腐蝕能力，并且封孔劑環(huán)保無污染。
【專利說明】一種高抗腐電弧噴涂純鋅涂層封孔劑與制備工藝及其應用

【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種涂層封孔劑與制備工藝及其應用，尤其是一種高抗腐電弧噴涂純 鋅涂層封孔劑與制備工藝及其應用。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代表面技術(shù)的發(fā)展，具有很高性能價格比的熱噴涂涂層已經(jīng)獲得了越來越 廣泛的應用。尤其電弧噴涂技術(shù)是一種低成本、高效、節(jié)能、操作靈活及涂層質(zhì)量穩(wěn)定、涂層 結(jié)合強度高的技術(shù)，近些年在國內(nèi)迅猛發(fā)展，自身的優(yōu)點為其在防腐領域發(fā)揮作用提供了 前提條件，為其在更廣闊的領域得到推廣應用奠定了基礎。電弧噴涂技術(shù)日益成熟，目前 國內(nèi)外純鋁、純鋅或Al-Mg、Al-Zn等各種復合涂層主要以鋼板等為基體，廣泛應用到了各 種陸地設施如管道、油筒、燃料罐、鍋爐、橋梁以及海岸設施如船體等等，可以顯著提高其耐 磨性、抗沖擊、耐腐蝕性等性能。然而，噴涂后的涂層具有一定的孔隙，其孔隙對涂層的使用 效果和使用壽命有一定的影響。尤其電弧噴涂涂層的形成過程決定了涂層表面及內(nèi)部存在 一定數(shù)量的孔隙，無法避免的孔隙成為點蝕的發(fā)源地，降低了涂層的耐腐蝕性，噴涂涂層的 孔隙率與其抗腐蝕能力直接相關，孔隙率越大抗腐蝕能力越差。故當涂層孔隙率越大時，其 抗腐蝕性能較差，不能滿足工藝的要求，所以需進行適當?shù)暮筇幚恚蕴岣咂淇垢g能力。 從而使得對金屬涂層的封孔處理成為一道必要的工序。
[0003] 目前解決金屬噴涂層的封閉處理方法當前主要采用物理封閉的方法進行，包括涂 料封閉、滲油、耐高溫封閉、擴散熱處理等方法，填塞熱噴涂涂層的空隙，從而實現(xiàn)對熱噴涂 涂層的封孔處理。
[0004] 到目前為止國內(nèi)外解決電弧噴涂涂層空隙所采用封孔技術(shù)，主要是是通過物理的 屏蔽處理，亦即將封孔劑涂覆并滲入熱噴涂涂層，進而實現(xiàn)對熱噴涂涂層的封孔處理。國內(nèi) 外所用封孔劑一般分為兩種：有機類封孔劑和無機類封孔劑。典型的有機類封孔劑主要是 一些一元或二元不飽和樹脂類，比如環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、有機硅樹脂等。這些有機樹脂類 封孔劑只能作用于涂層表面，不能達到有效的封孔深度。一些無機類封孔劑，如硅酸鈉水玻 璃、鑰酸鈉等也作為一種涂層常用封孔劑，制作簡單、價格低廉。但缺點是在使用過程中，但 除了封孔深度受到一定限制外，這些封孔劑在凝固過程中會收縮，導致封孔致密度降低。在 外力作用下，這些硬化后的封孔介質(zhì)極易脆化，致使涂層封孔效果不佳。
[0005] 中國發(fā)明專利申請?zhí)?01210395838. 6公開了一種熱噴涂涂層的復合封孔劑及其 使用方法，復合封孔劑為三層，底層封孔劑的組成為：H20+Si02+AL203+Cr03 ;中間層封孔 劑的組成為：H20+Cr03 ;頂層封孔劑的組成為：H 20+BN+Cr03,將封孔的熱噴涂涂層在450 ?500°C溫度下，進行1-3小時的固化處理；然后刷涂中間層封孔劑，再采用相同的固化工 藝進行固化處理；最后刷涂頂層封孔劑，再采用相同的固化工藝進行固化處理。該發(fā)明主要 針對沉沒輥和穩(wěn)定輥熱噴涂涂層的孔隙進行處理，封閉處理溫度高時間長。
[0006] 中國發(fā)明專利申請?zhí)?01210189684. 5公開了一種熱噴涂陶瓷涂層表面封孔方 法，將有熱噴涂陶瓷涂層的部件置于含Sn2+的酸性溶液中敏化，在含Pd 2+的酸性溶液中 活化，最后在含有還原劑和鎳鹽的化學鍍液中化學鍍鎳。該方法只能針對陶瓷涂層封孔，應 用范圍具有局限性。
[0007] 中國發(fā)明專利申請?zhí)?01210084157. 8公開了一種耐高溫堿蒸汽腐蝕電弧噴 涂鋁涂層封孔劑及其使用方法，該方法中封孔劑的重量份比組成為：聚酯改性有機硅樹 脂40-60份、固化劑10-30份、氧化鋁1-5份、硫酸鋇10-30份、鈦白粉5-15份、炭 黑1-5份、溶劑10-15份。封孔劑刷涂于鋁涂層表面，厚度應均勻，且確保無氣孔、刮傷 等缺陷，可以在室溫下短時間內(nèi)固化，具有良好的耐高溫堿蒸汽腐蝕性能，但是此方法雖 然較普通封孔劑性能更好，但機理仍為傳統(tǒng)的物理屏蔽作用。另外中國發(fā)明專利申請?zhí)?201110137702. 0公開的一種超音速火焰噴涂鐵基非晶涂層的封孔劑及其應用，應用范圍局 限于超音速火焰噴涂涂層，其使用刷涂或浸泡方法將封孔劑均勻涂覆于涂層表面，室溫靜 置12小時，然后將封孔的噴涂涂層依次在100°C、200°C、250°C溫度下各保溫2小時的方 法如大范圍工業(yè)應用，效率仍然較低，且為物理封孔。
[0008] 尤其對于結(jié)構(gòu)復雜的零件，用傳統(tǒng)的封孔劑進行封閉處理時，有些地方不易涂覆 到位，影啊了封孔效果，而且封孔劑的干燥需要較長時間，費時費力。
[0009] 上述封孔劑的物理屏障作用在對電弧噴涂涂層的空隙進行完全的填補和工作效 率方面均有不足。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有傳統(tǒng)電弧噴涂純鋅涂層封孔技術(shù)中的有機樹脂類 封孔劑不能達到有效的封孔深度，無機類封孔劑凝固過程收縮，導致封孔致密度降低，涂層 封孔效果不佳等問題。提供一種能有效提高電弧噴涂純鋅涂層抗腐蝕能力的高抗腐封孔劑 與制備工藝及其應用，其能夠?qū)y(tǒng)電弧噴涂純鋅涂層進行封孔處理，而在經(jīng)封孔劑封孔處 理后在其表面結(jié)合形成化學氧化膜，能顯著降低電弧噴涂純鋅涂層的孔隙率，提高電弧噴 涂純鋅涂層的抗腐蝕能力，并且封孔劑環(huán)保無污染。
[0011] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案： 一種高防腐電弧噴涂純鋅涂層封孔劑，以1升所述封孔劑為基準，包括以下組分，植酸 2-4克/升，鑰酸鈉3-6克/升，硅酸鈉45-55克/升，苯駢咪唑2-4克/升，余量為水。
[0012] 該封孔劑按以下步驟配制： 1) 將苯駢咪唑加入到到IOOrnl水中，攪拌使得苯駢咪唑溶解于水中，混勻； 2) 再緩慢加入硅酸鈉混勻； 3) 然后加入鑰酸鈉混勻； 4) 再加入植酸混勻； 5 )最后緩慢加入水，達到基準體積，混勻即完成封孔劑的配制。
[0013] 高防腐電弧噴涂純鋅涂層封孔劑的應用， 將帶有電弧噴涂純鋅涂層的部件水洗，選擇水的溫度為30?45°C，然后去除部件表 面的水分； 然后通過浸泡方式，將帶有電弧噴涂純鋅涂層的部件浸入到所述封孔劑的溶液中，并 使所述部件表面均勻分布封孔劑；選擇封孔劑浸泡溶液溫度為40?60°C，時間為6? 8min ； 電弧噴涂純鋅涂層經(jīng)以上封孔劑浸泡處理后，烘干6-10min，烘干溫度為70-80°C。
[0014] 所述水的溫度為40°C。
[0015] 所述浸泡溶液溫度為50°C。
[0016] 所述浸泡溶液時間為7min。
[0017] 所述烘干時間為8min。
[0018] 所述烘干溫度為75°C。
[0019] 本發(fā)明中，植酸具有能同金屬絡合的12個羥基、24個氧原子和6個磷酸酯基，植酸 可以在較寬的pH范圍內(nèi)與金屬離子形成多個螯合環(huán)，得到很穩(wěn)定的絡合物。植酸的加入使 得封孔劑在與熱噴涂金屬涂層表面絡合時容易在涂層表面生成一層致密的單分子有機保 護膜，能有效的阻止氧氣等進入涂層表面，起到很好的封孔效果。
[0020] 鑰酸鈉的加入能夠與苯駢咪唑一起增強植酸在表面形成封孔膜，并在熱噴涂涂層 表面形成由鋅的氧化物和鑰的化合物構(gòu)成的氧化膜。這種膜能阻礙鋅遭受腐蝕的陰極過 程，顯著降低腐蝕電流密度，從而阻礙鋅的腐蝕，鑰酸鈉、苯駢咪唑和植酸的協(xié)同作用，借 助分子間協(xié)同氧化作用可以進一步提高封孔效果，以及封孔后的表面抗腐蝕能力。
[0021] 硅酸鈉的加入是因為其相對成本較低，同樣能在熱噴涂純鋅涂層表面形成穩(wěn)定的 氧化膜，硅酸鈉作為主體的封孔物質(zhì)加入，能大大降低封孔劑成本，與上面幾種物質(zhì)復合使 用，能夠在熱噴涂涂層表面獲得性能良好的化學封孔氧化膜，這種在熱噴涂涂層表面封孔 產(chǎn)生的復合復合氧化膜，其極化阻抗比單純以上各物質(zhì)單獨添加的極化阻抗要大得多，這 說明復合封孔氧化膜的耐蝕性并不是每一單獨組分構(gòu)成的氧化膜耐蝕性的簡單疊加，這種 保護膜的耐蝕性和均勻封孔性優(yōu)異，是一種封孔性能極好的熱噴涂涂層封孔劑。
[0022] 性能比較： 按照ISO 9227=2006鹽霧試驗標準進行中性鹽霧測試出現(xiàn)白銹時間_^

【權(quán)利要求】
1. 一種高防腐電弧噴涂純鋅涂層封孔劑，其特征是，以1升所述封孔劑為基準，包括以 下組分，植酸2-4克/升，鑰酸鈉3-6克/升，硅酸鈉45-55克/升，苯駢咪唑2-4克/升， 余量為水。
2. 如權(quán)利要求1所述封孔劑的制備方法，其特征是，按以下步驟配制： 1) 將苯駢咪唑加入到100ml水中，混勻； 2) 再緩慢加入硅酸鈉混勻； 3) 然后加入鑰酸鈉混勻； 4) 再加入植酸混勻； 5 )最后緩慢加入水，達到基準體積，混勻即完成封孔劑的配制。
3. 如權(quán)利要求1所述封孔劑用于高防腐電弧噴涂純鋅涂層的應用，其特征是， 將帶有電弧噴涂純鋅涂層的部件水洗，選擇水的溫度為30?45°C，然后去除部件表 面的水分； 然后通過浸泡方式，將帶有電弧噴涂純鋅涂層的部件浸入到所述封孔劑的溶液中，并 使所述部件表面均勻分布封孔劑；選擇封孔劑浸泡溶液溫度為40?60°C，時間為6? 8min ； 電弧噴涂純鋅涂層經(jīng)以上封孔劑浸泡處理后，烘干6-10min，烘干溫度為70-80°C。
4. 如權(quán)利要求3所述的應用，其特征是，所述水的溫度為40°C。
5. 如權(quán)利要求3所述的應用，其特征是，所述浸泡溶液溫度為50°C。
6. 如權(quán)利要求3所述的應用，其特征是，所述浸泡溶液時間為7min。
7. 如權(quán)利要求3所述的應用，其特征是，所述烘干時間為8min。
8. 如權(quán)利要求3所述的應用，其特征是，所述烘干溫度為75°C。
【文檔編號】C23C4/18GK104498856SQ201310187499
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2013年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月20日
【發(fā)明者】李麗, 邢士波, 李曉剛, 董超芳 申請人:李麗