一種鋅合金防腐蝕塗料的製作方法

2023-07-04 02:05:31

本發明屬於防腐蝕塗料製造技術及鋼結構防腐工程應用領域，具體涉及鋼結構防腐蝕技術，主要用於鋼橋梁、碼頭設施、石油裝置、水工設施、化工設備、船舶、機械設備等各類鋼結構的防腐蝕用塗料及塗裝等。

背景技術：

富鋅底漆因具有犧牲陽極、屏蔽隔離、鈍化緩蝕功能受到普遍重視，它對提高各類環境條件下的鋼結構防腐蝕使用壽命起到不可替代的作用。隨著技術的進步，工業領域對鋼結構防腐蝕使用壽命希望更加長久。

高固體含量富鋅塗料，將鋅粉和粘接劑分散或溶解於溶劑中的塗料，分別有有機富鋅塗料和無機富鋅塗料，有機樹脂採用高分子量的如環氧樹脂，無機樹脂主要為高模數的矽酸鹽樹脂，其富鋅塗料的固體含量達65％以上。

發展片狀鋅粉取代球狀鋅粉，提高富鋅塗料的屏蔽能力。在富鋅塗料中添加少量鋁粉，中國專利cn105542621a所述30～60份片狀鋅粉、1～5份片狀鋁粉的雙金屬防腐蝕塗料。

商用達克羅塗料，採用無機樹脂添加片狀鋅粉、片狀鋁粉、鉻酐等組成的鋅鋁膜塗料，其耐腐蝕性能比富鋅塗料要好，或發展無鉻的富鋅鋁塗料，加溫固化或室溫固化；但另一方面其配套的中間漆和面漆配套性差，不能獲得與富鋅鋁底層塗層結合性能良好的外層塗料。

富鋅塗料良好的對鋼鐵保護性能關鍵是鋅粉的犧牲陽極特性，對鋅粉改進也是提高富鋅塗料耐腐蝕能力的途徑。對犧牲陽極的鋅粉進行改進，保持鋅粉高活性、同時自身氧化程度低和腐蝕速率低、高的電位驅動力是含鋅塗料研究的重點，如開發超細納米鋅粉、超純鋅粉，以及添加多元合金元素的鋅粉組成的富鋅塗料，中國專利cn103817339b發明高純納米鋅粉，中國專利cn102719118b發明含稀土鑭鈰及鋅合金的防鏽塗料，都意在改善含鋅塗料的防腐蝕性能。

但是，基於對環境汙染控制、人類身體健康、塗料成本的綜合考慮，本發明一種含鋅鋁鎂共晶合金粉末的底漆塗料，與富鋅塗料相比，具有高電負性、低自腐蝕速率、高陰極保護效率。發明人在發明專利cn201610860660.6已經申請鋅鋁鎂合金粉末及其製造方法，本發明是用鋅鋁鎂合金粉末製備含鋅合金防腐蝕塗料。

技術實現要素：

為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種低自腐蝕速率、高陰極保護效果的含鋅鋁鎂合金犧牲陽極性防腐蝕底漆塗料。

為實現上述目的，本發明採用的技術方案為：

一種鋅合金防腐蝕塗料，其原料包括防腐蝕粘結樹脂與鋅鋁鎂合金粉末。

所述鋅鋁鎂合金粉末的質量百分數為35～85％。

所述防腐蝕粘結樹脂為無機矽酸鹽樹脂，醇類樹脂，環氧樹脂或水性環氧樹脂的一種；其中，無機矽酸鹽樹脂包括矽酸鉀、矽酸鋰。

所述鋅鋁鎂合金粉末按照質量百分比，其組成為：4.5～12.5％的al，1.5～4.5％的mg，0.0～0.2％的ce或la，0.0～1.0％的in或bi，餘量為zn；所述鋅鋁鎂合金粉末的粒徑為0.1～45μm。

所述鋅合金防腐蝕塗料為水性矽酸鹽含鋅鋁鎂合金底漆塗料，其由甲乙兩個組分組成：甲組份為模數2.0～5.5的矽酸鋰或矽酸鉀水溶液，乙組份為鋅鋁鎂合金粉末；甲乙組份攪拌相混合成為水性矽酸鹽含鋅鋁鎂合金底漆塗料，其中鋅鋁鎂合金粉末佔總質量的質量百分比為35～85％；

按照質量百分比，所述矽酸鋰或矽酸鉀水溶液的組成為：10～40％的矽酸鋰或矽酸鉀，20～35％的矽溶膠，8～18％的矽烷、20～40％的蒸餾水和0.5％～1.5％的助劑組成，所述助劑為膨潤土、石墨或疏甲基纖維素的一種或多種的混合。

所述鋅合金防腐蝕塗料為醇溶性含鋅鋁鎂合金底漆塗料，其由鋅鋁鎂合金粉漿料與固化劑按照質量比為1:0.5～1.0混合而成；

按照質量百分比，所述鋅鋁鎂合金粉漿料的組成為：聚乙烯醇縮丁醛1.5～5.0％，醇類溶劑15～40％，助劑0.5～5％，鋅鋁鎂合金粉末35～75％；所述醇類溶劑為丁醇、異丙醇或丙二醇甲醚的一種或多種的混合，所述助劑為膨潤土、石墨或疏甲基纖維素的一種或多種的混合；

按照質量百分比，所述固化劑的組成為：正矽酸乙酯30～50％，質量濃度為36.5％的濃鹽酸0.9～1.3％，蒸餾水5～10％，醇類溶劑40～60％；所述醇類溶劑為正丁醇、丁醇、異丙醇或乙二醇丁醚的一種或多種的混合。

所述鋅合金防腐蝕塗料為環氧含鋅鋁鎂合金底漆塗料，其由甲乙兩個組分組成，其中：

按照質量百分比，甲組份由分子量大於800的雙酚a環氧樹脂或改性環氧樹脂5～35％，鋅鋁鎂合金粉末45～80％，滑石粉0.5～3.0％，有機膨潤土0.05～1.0％，聚矽氧烷0.1～2.0％、鄰二甲酸二丁酯0.06～1.0％、混合溶劑10～15％組成；所述混合溶劑為丙酮與二甲苯丁醇按照質量比7:3的混合液；

按照質量百分比，乙組份由環氧聚醯胺固化劑70～90％，鄰苯二甲酸二丁酯2～9％，三乙醇胺0.05～2.5％，矽烷偶聯劑0.05～2.0％，混合溶劑5～20％組成；所述混合溶劑為丙酮與二甲苯丁醇按照質量比7:3的混合液；

甲乙組份按質量比4～6:1混合成為環氧含鋅鋁鎂合金底漆塗料。

所述鋅合金防腐蝕塗料為水性環氧含鋅鋁鎂合金底漆塗料，其由甲乙兩個組分組成，其中：

按照質量百分比，甲組份由水性環氧樹脂固化劑16～30％，鋅鋁鎂合金粉末42～72％，磷鐵粉4～18％，聚矽氧烷或其與聚乙二醇混合物0.1～2.5％，矽酸鋁和矽酸鎂混合物0.1～2.5％，丙二醇甲醚或與異丙醇混合物1～8％組成；

乙組分為水性環氧樹脂；

甲乙組份按質量比2～5:1混合成為水性環氧含鋅鋁鎂合金底漆塗料。

本發明所用的含鋅鋁鎂合金塗料塗層在3.5％nacl水溶液的電極電位為≤-900mv(sce)，腐蝕電流密度≤2μa/cm2。

本發明的有益效果是：本發明的鋅合金防腐蝕塗料，實現富含鋅鋁鎂合金粉末塗料對鋼鐵的長效防腐蝕保護，具備比富鋅塗料更負的電極電位、更長久的防腐蝕使用性能。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作更進一步的說明。

實施例1-5為水性矽酸鹽含鋅鋁鎂合金底漆塗料。

實施例1：水性矽酸鹽含鋅鋁鎂合金底漆塗料。甲組分為矽酸鋰水溶液，其模數為2.5，按照質量百分數，其組成為：質量濃度30％的矽酸鋰20％、質量濃度30％的矽溶膠31％、矽烷14％、蒸餾水34％和膨潤土1％；乙組分為鋅鋁鎂合金粉末，按照質量百分數，合金成分為6.02％的al，3.1％的mg，0.1％的ce，0.1％的in，餘量為zn，粉末粒度3.92μm。甲乙組分重量比為30：70。

該塗料塗層的耐衝擊力≥50kg.cm，與清潔鋼板結合力大於10mpa，電極電位為≤-1000mv(sce)，腐蝕電流密度≤1.5μa/cm2。

實施例2：水性矽酸鹽含鋅鋁鎂合金底漆塗料。甲組分為矽酸鉀水溶液，其模數為5.0，按照質量百分數，其組成為：質量濃度15％的矽酸鉀17％、質量濃度30％的矽溶膠35％、矽烷17％、蒸餾水30％、石墨0.5％和疏甲基纖維素0.5％；乙組分為鋅鋁鎂合金粉末，按照質量百分數，合金成分為6.02％的al，3.1％的mg，0.1％的ce，0.1％的in，餘量為zn，粉末粒度3.92μm。甲乙重量比為38.5：61.5。

該塗料塗層的耐衝擊力≥50kg.cm，與清潔鋼板結合力大於10mpa，電極電位為≤-990mv(sce)，腐蝕電流密度≤1.3μa/cm2。

實施例3：水性矽酸鹽含鋅鋁鎂合金底漆塗料。甲組分為矽酸鋰水溶液，其模數為5.5，按照質量百分數，其組成為：質量濃度30％的矽酸鋰10％、質量濃度30％的矽溶膠35％、矽烷18％、蒸餾水35.5％和膨潤土和石墨的混合物1.5％；乙組分為鋅鋁鎂合金粉末，按照質量百分數，合金成分為4.5％的al，4.5％的mg，0.01％的bi，餘量為zn，粉末粒度45μm。甲乙組分重量比為65：35。

該塗料塗層的耐衝擊力≥50kg.cm，與清潔鋼板結合力大於10mpa，電極電位為≤-1000mv(sce)，腐蝕電流密度≤1.5μa/cm2。

實施例4：水性矽酸鹽含鋅鋁鎂合金底漆塗料。甲組分為矽酸鉀水溶液，其模數為3.8，按照質量百分數，其組成為：質量濃度30％的矽酸鉀40％、質量濃度30％的矽溶膠31.5％、矽烷8％、蒸餾水20％和疏甲基纖維素0.5％；乙組分為鋅鋁鎂合金粉末，按照質量百分數，合金成分為12.5％的al，1.5％的mg，0.2％的ce，0.02％的bi，餘量為zn，粉末粒度0.1μm。甲乙組分重量比為15：85。

該塗料塗層的耐衝擊力≥50kg.cm，與清潔鋼板結合力大於10mpa，電極電位為≤-990mv(sce)，腐蝕電流密度≤1.4μa/cm2。

實施例5：水性矽酸鹽含鋅鋁鎂合金底漆塗料。甲組分為矽酸鉀水溶液，其模數為4.2，按照質量百分數，其組成為：質量濃度15％的矽酸鉀30％、質量濃度30％的矽溶膠20％、矽烷9％、蒸餾水40％和膨潤土1％；乙組分為鋅鋁鎂合金粉末，按照質量百分數，合金成分為8％的al，4.5％的mg，0.1％的la，餘量為zn，粉末粒度8.56μm。甲乙組分重量比為50：50。

該塗料塗層的耐衝擊力≥50kg.cm，與清潔鋼板結合力大於10mpa，電極電位為≤-1000mv(sce)，腐蝕電流密度≤1.5μa/cm2。

實施例6-9為醇溶性含鋅鋁鎂合金底漆塗料。

實施例6：醇溶性含鋅鋁鎂合金底漆塗料。甲組分為鋅鋁鎂合金粉漿料，其組成為聚乙烯醇縮丁醛1.5％，膨潤土1.5％，醇類溶劑32％，鋅鋁鎂合金粉末65％。其中，醇類溶劑為丁醇和丙二醇甲醚按照質量比10:1的混合物；鋅鋁鎂合金成分為6.02％的al，3.1％的mg，0.1％的ce，0.1％的in，餘量為zn，粉末粒度3.92μm。乙組分為固化劑，其組成為二氧化矽質量含量28％的正矽酸乙酯45％，質量濃度36.5％的濃鹽酸1.5％，蒸餾水10％，醇類溶劑43.5％組成，其中，醇類溶劑為異丙醇和丙二醇甲醚按照質量比10:1的混合物。甲乙組分重量比為1：0.8。

該塗料塗層的耐衝擊力≥50kg.cm，與清潔鋼板結合力大於10mpa，電極電位為≤-950mv(sce)，腐蝕電流密度≤1.1μa/cm2。

實施例7：醇溶性含鋅鋁鎂合金底漆塗料。甲組分為鋅鋁鎂合金粉漿料，其組成為聚乙烯醇縮丁醛3％，膨潤土0.5％，醇類溶劑40％，鋅鋁鎂合金粉56.5％。其中，醇類溶劑為異丙醇和乙二醇丁醚按照質量比14:1的混合物；鋅鋁鎂合金成分為10.86％的al，2.94％的mg，0.1％的ce，0.08％的in，餘量為zn，粉末粒度3.92μm。乙組分為固化劑，其組成為二氧化矽質量含量28％的正矽酸乙酯50％，質量濃度36.5％的濃鹽酸2％，蒸餾水8％，醇類溶劑40％組成，其中，醇類溶劑為正丁醇和乙二醇丁醚按照質量比14:1的混合物。甲乙組分重量比為1：0.6。

該塗料塗層的耐衝擊力≥50kg.cm，與清潔鋼板結合力大於10mpa，電極電位為≤-960mv(sce)，腐蝕電流密度≤1.2μa/cm2。

實施例8：醇溶性含鋅鋁鎂合金底漆塗料。甲組分為鋅鋁鎂合金粉漿料，其組成為聚乙烯醇縮丁醛5％，膨潤土5％，醇類溶劑15％，鋅鋁鎂合金粉75％。其中，醇類溶劑為異丙醇；鋅鋁鎂合金成分為10.86％的al，2.94％的mg，0.1％的ce，0.08％的in，餘量為zn，粉末粒度3.92μm。乙組分為固化劑，其組成為二氧化矽質量含量28％的正矽酸乙酯34.1％，質量濃度36.5％的濃鹽酸0.9％，蒸餾水5％，醇類溶劑60％組成，其中，醇類溶劑為正丁醇。甲乙組分重量比為1：0.5。

該塗料塗層的耐衝擊力≥50kg.cm，與清潔鋼板結合力大於10mpa，電極電位為≤-950mv(sce)，腐蝕電流密度≤1.2μa/cm2。

實施例9：醇溶性含鋅鋁鎂合金底漆塗料。甲組分為鋅鋁鎂合金粉漿料，其組成為聚乙烯醇縮丁醛5％，膨潤土5％，醇類溶劑40％，鋅鋁鎂合金粉50％。其中，醇類溶劑為乙二醇丁醚；鋅鋁鎂合金成分為10.86％的al，2.94％的mg，0.1％的ce，0.08％的in，餘量為zn，粉末粒度3.92μm。乙組分為固化劑，其組成為二氧化矽質量含量28％的正矽酸乙酯30％，質量濃度36.5％的濃鹽酸1％，蒸餾水9％，醇類溶劑60％組成，其中，醇類溶劑為乙二醇丁醚。甲乙組分重量比為1：0.6。

該塗料塗層的耐衝擊力≥50kg.cm，與清潔鋼板結合力大於10mpa，電極電位為≤-960mv(sce)，腐蝕電流密度≤1.1μa/cm2。

實施例10-12為環氧含鋅鋁鎂合金底漆塗料。

實施例10：環氧含鋅鋁鎂合金底漆塗料。甲組份為改性雙酚a環氧樹脂18％，滑石粉1％，羥基聚二甲基矽氧烷0.8％、膨潤土0.5％、鄰二甲酸二丁酯1.0％、混合溶劑13％，鋅鋁鎂合金粉末66.7％組成。鋅鋁鎂合金成分為10.86％的al，2.94％的mg，0.1％的ce，0.08％的in，餘量為zn，粉末粒度3.92μm。乙組份為環氧聚醯胺固化劑70％，鄰苯二甲酸二丁酯8％，三乙醇胺1.5％，矽烷偶聯劑1％，混合溶劑19.5％組成；其中，混合溶劑為丙酮與二甲苯丁醇按照質量比7:3的混合液。。甲乙組份按質量比6:1混合成為環氧鋅合金底漆塗料。

該塗料塗層的耐衝擊力≥50kg.cm，與清潔鋼板結合力大於10mpa，電極電位為≤-900mv(sce)，腐蝕電流密度≤1.0μa/cm2。

實施例11：環氧含鋅鋁鎂合金底漆塗料。甲組份為改性雙酚a環氧樹脂30％，滑石粉0.5％，羥基聚二甲基矽氧烷0.1％、膨潤土0.05％、鄰二甲酸二丁酯0.35％、混合溶劑14％，鋅鋁鎂合金粉末55％組成。鋅鋁鎂合金成分為10.86％的al，2.94％的mg，0.1％的ce，0.08％的in，餘量為zn，粉末粒度3.92μm。乙組份為環氧聚醯胺固化劑90％，鄰苯二甲酸二丁酯2％，三乙醇胺2.5％，矽烷偶聯劑0.05％，混合溶劑5.45％組成；其中，混合溶劑為丙酮與二甲苯丁醇按照質量比7:3的混合液。甲乙組份按質量比5:1混合成為環氧鋅合金底漆塗料。

該塗料塗層的耐衝擊力≥50kg.cm，與清潔鋼板結合力大於10mpa，電極電位為≤-900mv(sce)，腐蝕電流密度≤1.1μa/cm2。

實施例12：環氧含鋅鋁鎂合金底漆塗料。甲組份為改性環氧樹脂35％，滑石粉3％，羥基聚二甲基矽氧烷2.0％、膨潤土1.0％、鄰二甲酸二丁酯0.06％、混合溶劑13.94％，鋅鋁鎂合金粉末45％組成。鋅鋁鎂合金成分為10.86％的al，2.94％的mg，0.1％的ce，0.08％的in，餘量為zn，粉末粒度3.92μm。乙組份為環氧聚醯胺固化劑80％，鄰苯二甲酸二丁酯9％，三乙醇胺0.05％，矽烷偶聯劑2.0％，混合溶劑8.95％組成；其中，混合溶劑為丙酮與二甲苯丁醇按照質量比7:3的混合液。甲乙組份按質量比4:1混合成為環氧鋅合金底漆塗料。

該塗料塗層的耐衝擊力≥50kg.cm，與清潔鋼板結合力大於10mpa，電極電位為≤-910mv(sce)，腐蝕電流密度≤1.0μa/cm2。

實施例13-15為水性環氧含鋅鋁鎂合金底漆塗料。

實施例13：水性環氧含鋅鋁鎂合金底漆塗料。甲組份為水性環氧樹脂固化劑16％，鋅鋁鎂合金粉末72％，磷鐵粉10％，聚矽氧烷或其與聚乙二醇混合物0.9％，矽酸鋁和矽酸鎂混合物0.1％，丙二醇甲醚或與異丙醇混合物1％組成。鋅鋁鎂合金粉末成分為6.02％的al，3.1％的mg，0.1％的ce，0.1％的in，餘量為zn，粉末粒度3.92μm。乙組分為水性環氧樹脂19％。甲、乙組份質量比4.26:1。

該塗料塗層的耐衝擊力≥50kg.cm，與清潔鋼板結合力大於10mpa，電極電位為≤-1100mv(sce)，腐蝕電流密度≤1.0μa/cm2。

實施例14：水性環氧含鋅鋁鎂合金底漆塗料。甲組份為水性環氧樹脂固化劑30％，鋅鋁鎂合金粉末42％，磷鐵粉18％，聚矽氧烷或其與聚乙二醇混合物0.1％，矽酸鋁和矽酸鎂混合物1.9％，丙二醇甲醚或與異丙醇混合物8％組成。鋅鋁鎂合金粉末成分為6.02％的al，3.1％的mg，0.1％的ce，0.1％的in，餘量為zn，粉末粒度3.92μm。乙組分為水性環氧樹脂19％。甲、乙組份質量比4.26:1。

該塗料塗層的耐衝擊力≥50kg.cm，與清潔鋼板結合力大於10mpa，電極電位為≤-1100mv(sce)，腐蝕電流密度≤1.1μa/cm2。

實施例15：水性環氧含鋅鋁鎂合金底漆塗料。甲組份為水性環氧樹脂固化劑20％，鋅鋁鎂合金粉末66％，磷鐵粉4％，聚矽氧烷或其與聚乙二醇混合物2.5％，矽酸鋁和矽酸鎂混合物2.5％，丙二醇甲醚或與異丙醇混合物5％組成。鋅鋁鎂合金粉末成分為6.02％的al，3.1％的mg，0.1％的ce，0.1％的in，餘量為zn，粉末粒度3.92μm。乙組分為水性環氧樹脂19％。甲、乙組份質量比4.26:1。

該塗料塗層的耐衝擊力≥50kg.cm，與清潔鋼板結合力大於10mpa，電極電位為≤-1100mv(sce)，腐蝕電流密度≤1.0μa/cm2。

本發明中，採用現有技術的方法製備上述實施例1-15所示的鋅合金防腐蝕塗料，即按照各組分含量，將各原料組分混合使用。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出：對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。