本發(fā)明屬于金屬防腐蝕領(lǐng)域，具體涉及一種燒結(jié)溫度較低的水性無鉻鋅鋁涂料及其制備方法和用途。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的電鍍鋅和熱浸鋅工藝由于耐蝕性差、能耗大、污染嚴重、有氫脆，且使用溫度受鈍化膜老化溫度的限制，只能在100℃以下使用，有很大的局限性。
鋅鋁涂層(達克羅涂層)由于具有傳統(tǒng)的電鍍鋅和熱浸鋅無法比擬的優(yōu)點，因而在需要金屬防腐蝕的領(lǐng)域都有較廣泛的應(yīng)用。鋅鋁涂層是將片狀鋅粉、鋁粉和鉻酐等成分組成的混合液攪拌均勻后涂覆于工件表面，然后燒結(jié)固化，氧化還原反應(yīng)形成無定形的nCr2O3·mCrO3復(fù)合鹽。
然而，鋅鋁涂層中含有Cr6+，Cr6+毒性強且有致癌作用，會對人類生存環(huán)境造成嚴重污染，因此鉻的使用已經(jīng)受到越來越嚴格的限制。歐洲2000/53/EG規(guī)定，從2003年7月1日起，在歐洲生產(chǎn)和銷售的每輛汽車中，六價鉻的含量不得超過2g，汽車上使用的防腐涂層中不允許含有Cr6+。世界上工業(yè)發(fā)達國家的汽車行業(yè)中許多品牌車輛亦率先制定了無鉻涂層的技術(shù)標準。
此外，達克羅涂料的燒結(jié)溫度一般在300℃及以上，燒結(jié)溫度高，耗能大。因此，鋅鋁涂層的無鉻化迫在眉睫。
目前，Delta和Geomet是典型的無鉻鋅鋁涂料，但這兩種材料價格都較高。Geomet漿液的德國產(chǎn)地價是40歐元/公斤，Geomet交美特漿液的日本產(chǎn)地價為1750日元/公斤，由此估算它們在我國的銷售價都應(yīng)在250元人民幣/公斤以上。價格昂貴。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有鋅鋁涂層燒結(jié)溫度較高(一般高于300℃)，成本高，需要用到對環(huán)境污染較大的有機溶劑等缺陷，本發(fā)明的首要目的在于提供一種對環(huán)境污染較小，成本低，燒結(jié)溫度低的無鉻鋅鋁涂料。
本發(fā)明的另一目的在于提供上述無鉻鋅鋁涂料的制備方法。
本發(fā)明的再一目的在于提供上述無鉻鋅鋁涂料的用途。
本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：
一種無鉻鋅鋁涂料，含有質(zhì)量比(1.0-1.5):1.0的組分A和組分B，還含有占組分A、B總質(zhì)量1-2％聚醚改性二甲基硅氧烷、0.2-0.5％羥乙基纖維素醚和0.5-0.7％消泡劑；
在這個配方中，聚醚改性二甲基硅氧烷作為涂料的分散劑和流平劑，可使涂料中的金屬粉體分散更均勻，得到的涂層更為平整；羥乙基纖維素醚作為涂料的增稠劑，消泡劑消除涂料制備過程中的有害泡沫。
所述的組分A由以下質(zhì)量百分比的成分組成：
在組分A中，甲基三甲氧基硅烷是涂層的成膜物質(zhì)，去離子水是甲基三甲氧基硅烷的水解助劑，甲醇或者乙醇能使組分A的水解更穩(wěn)定，磷鉬酸鈉為涂料的緩蝕劑，可增強涂層的耐腐蝕性能。
所述的組分B由以下質(zhì)量百分比的成分組成：
在組分B中，片狀鋅鋁粉是涂料的粉體部分。乙二醇和乙醇作為金屬粉體的濕潤保護劑，一方面可使涂料中的粉體更容易分散，另一方面可減輕涂料中的金屬粉體燒結(jié)固化過程中的氧化反應(yīng)。吐溫可消除涂料制備時出現(xiàn)的有害泡沫，并且可增強涂層的耐腐蝕性能。聚氧乙烯辛基苯酚醚為表面活性劑，促進涂料黏附于被保護基體。
相對于顆粒狀鋅鋁粉，片狀鋅鋁粉可起到壁壘效應(yīng)，片狀鋅鋁粉層狀重疊，能更有效地阻擋水、氧等腐蝕介質(zhì)接觸基體，節(jié)省金屬粉體用量；
所述的吐溫優(yōu)選吐溫20；
所述的聚氧乙烯辛基苯酚醚優(yōu)選聚氧乙烯辛基苯酚醚-10。
上述無鉻鋅鋁涂料的制備方法，包括以下步驟：
(1)先放入甲基三甲氧基硅烷及醇，攪勻，然后加入去離子水得到水解液，調(diào)整水解液pH值為3.5-5.5，將水解液在20-30℃下攪拌1-1.5小時，最后再加入磷鉬酸鈉攪拌1.5-2.5小時，得到組分A；
所述的攪拌優(yōu)選轉(zhuǎn)速500r/min；
(2)取鱗片狀鋅鋁粉，再加入乙二醇和乙醇，然后滴加聚氧乙烯辛基苯酚醚和Tween20，攪勻得組分B；
(3)將組分A與組分B混合攪拌，并放入聚醚改性二甲基硅氧烷、羥乙基纖維素醚和消泡劑，攪拌1.5-2.5小時后得到無鉻鋅鋁涂料。
上述的無鉻鋅鋁涂料可以應(yīng)用在防腐蝕領(lǐng)域中，使用方法如下：
對受保護基體表面進行噴砂除銹處理，噴砂粒徑為20-30目，然后置于丙酮或者乙醇中進行超聲清洗5min；用無鉻鋅鋁涂料刷涂基體，或者將其浸于涂料中10s后取出，然后將其在70-100℃下加熱10min以上進行預(yù)烘干，使涂層中的水與醇緩慢揮發(fā)，防止涂層在高溫?zé)Y(jié)過程中，水醇揮發(fā)速度過快，導(dǎo)致涂層出現(xiàn)孔洞，降低涂層的防腐性能；最后將烘干的基體在220-250℃下燒結(jié)固化25-30min。
本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果：
1、本發(fā)明涂料的生產(chǎn)成本低，僅需100元/公斤；2、現(xiàn)有技術(shù)燒結(jié)溫度為300℃以上，本涂料在220-250℃下便可實現(xiàn)燒結(jié)，可降低生產(chǎn)現(xiàn)場的加熱設(shè)施要求和生產(chǎn)能耗；3、沒有用到對環(huán)境有較大污染的有機溶劑，對環(huán)境友好。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
實施例1
一種無鉻鋅鋁涂料，由以下方法制備得到：
(1)先放入10g甲基三甲氧基硅烷和25g乙醇，使用攪拌器(500r/min，30℃)攪拌5min，再放入15g去離子水，將pH值調(diào)至4.5，使用攪拌器攪拌2小時，得到組分A。
(2)放入25g片狀鋅粉、5g片狀鋁粉、14g乙二醇、2g乙醇、0.5g聚氧乙烯辛基苯酚醚-10和1g Tween20，混合均勻得粉漿組分B。
(3)將組分A倒入組分B中，并放入0.5g羥乙基纖維素醚、1.5g聚醚改性二甲基硅氧烷和0.5g消泡劑道康寧AFE-3168，使用攪拌器(500r/min，30℃)攪拌2小時，得低燒結(jié)溫度的無鉻鋅鋁涂料。
對待處理工件進行噴砂(粒徑20-30目)，并進行超聲除塵5min，然后將工件浸于涂料中10s后取出，把工件放入100℃的電阻加熱爐10min，最后將其放入240℃的電阻加熱爐20min，取出待其自然冷卻。
效果：耐受濃度為5％氯化鈉溶液浸泡15天，涂層腐蝕電流密度為10.81μA/cm2。
實施例2
一種無鉻鋅鋁涂料，由以下方法制備得到：
(1)先放入10g甲基三甲氧基硅烷和20g甲醇，使用攪拌器(500r/min，30℃)攪拌5min，再放入20g去離子水，將pH值調(diào)至4.5，使用攪拌器攪拌1小時，得到組分A。
(2)放入25g片狀鋅粉、5g片狀鋁粉、14g乙二醇、2g乙醇、0.5g聚氧乙烯辛基苯酚醚-10和1g Tween20，混合均勻得粉漿組分B。
(3)將組分A倒入組分B中，并放入0.5g羥乙基纖維素醚、1.5g聚醚改性二甲基硅氧烷和0.5g道康寧AFE-3168，使用攪拌器(500r/min，30℃)攪拌2小時，得低燒結(jié)溫度的無鉻鋅鋁涂料。
對待處理工件進行噴砂(粒徑20-30目)，并進行超聲除塵5min，然后將工件浸于涂料中10s后取出，把工件放入100℃的電阻加熱爐10min，最后將其放入240℃的電阻加熱爐20min，取出待其自然冷卻。
效果：耐受濃度為5％氯化鈉溶液浸泡23天，涂層腐蝕電流密度為6.15μA/cm2。
實施例3
一種無鉻鋅鋁涂料，由以下方法制備得到：
(1)先放入10g甲基三甲氧基硅烷和15g甲醇，使用攪拌器(500r/min，30℃)攪拌5min，再放入25g去離子水，將pH值調(diào)至4.5，使用攪拌器攪拌2小時，得到組分A。
(2)放入25g片狀鋅粉、5g片狀鋁粉、14g乙二醇、2g乙醇、0.5g聚氧乙烯辛基苯酚醚-10和1g Tween20，混合均勻得粉漿組分B。
(3)將組分A倒入組分B中，并放入0.5g羥乙基纖維素醚、1.5g聚醚改性二甲基硅氧烷和0.5g道康寧AFE-3168，使用攪拌器(500r/min，30℃)攪拌2小時，得低燒結(jié)溫度的無鉻鋅鋁涂料。
對待處理工件進行噴砂(粒徑20-30目)，并進行超聲除塵5min，然后將工件浸于涂料中10s后取出，把工件放入100℃的電阻加熱爐10min，最后將其放入240℃的電阻加熱爐20min，取出待其自然冷卻。
效果：耐受濃度為5％氯化鈉溶液浸泡17天，涂層腐蝕電流密度為8.24μA/cm2。
實施例4
一種無鉻鋅鋁涂料，由以下方法制備得到：
(1)先放入10g甲基三甲氧基硅烷和20g甲醇，使用攪拌器(500r/min，30℃)攪拌5min，再放入20g去離子水，將pH值調(diào)至4.5，使用攪拌器攪拌1小時，最后放入0.3g磷鉬酸鈉，使用攪拌器攪拌2小時，得到組分A。
(2)放入25g片狀鋅粉、5g片狀鋁粉、14g乙二醇、2g乙醇、0.5g聚氧乙烯辛基苯酚醚-10和1g Tween20，混合均勻得粉漿組分B。
(3)將組分A倒入組分B中，并放入0.5g羥乙基纖維素醚、1.5g聚醚改性二甲基硅氧烷和0.5g道康寧AFE-3168，使用攪拌器(500r/min，30℃)攪拌2小時，得低燒結(jié)溫度的無鉻鋅鋁涂料。
對待處理工件進行噴砂(粒徑20-30目)，并進行超聲除塵5min，然后將工件浸于涂料中10s后取出，把工件放入100℃的電阻加熱爐10min，最后將其放入240℃的電阻加熱爐20min，取出待其自然冷卻。
效果：耐受濃度為5％氯化鈉溶液浸泡35天，涂層腐蝕電流密度為3.15μA/cm2。
實施例5
一種無鉻鋅鋁涂料，由以下方法制備得到：
(1)先放入10g甲基三甲氧基硅烷和20g甲醇，使用攪拌器(500r/min，30℃)攪拌5min，再放入20g去離子水，將pH值調(diào)至4.5，使用攪拌器攪拌1小時，最后放入0.45g磷鉬酸鈉，使用攪拌器攪拌2小時，得到組分A。
(2)放入25g片狀鋅粉、5g片狀鋁粉、14g乙二醇、2g乙醇、0.5g聚氧乙烯辛基苯酚醚-10和1g Tween20，混合均勻得粉漿組分B。
(3)將組分A倒入組分B中，并放入0.5g羥乙基纖維素醚、1.5g聚醚改性二甲基硅氧烷和0.5g道康寧AFE-3168，使用攪拌器(500r/min，30℃)攪拌2小時，得低燒結(jié)溫度的無鉻鋅鋁涂料。
對待處理工件進行噴砂(粒徑20-30目)，并進行超聲除塵5min，然后將工件浸于涂料中10s后取出，把工件放入100℃的電阻加熱爐10min，最后將其放入240℃的電阻加熱爐20min，取出待其自然冷卻。
效果：耐受濃度為5％氯化鈉溶液浸泡30天，涂層腐蝕電流密度為4.31μA/cm2。
實施例1-3中，組分A的含水量范圍為30-50％，最優(yōu)值為40％(對應(yīng)的涂層腐蝕電流密度最小)。含水量若低于30％，甲基三甲氧基硅烷不能充分水解，導(dǎo)致涂層成膜質(zhì)量低，降低涂層的耐腐蝕性能；含水量若高于50％，甲基三甲氧基硅烷水解過快進而過快發(fā)生縮聚反應(yīng)，也會導(dǎo)致涂層成膜質(zhì)量低，降低耐腐蝕性能。
實施例4-5說明，磷鉬酸鈉的最佳放入量為0.6％(實施例4)。當(dāng)用量超過0.9％，涂層的耐腐蝕性能會明顯下降。
上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。