[发明专利]一种聚四氟乙烯改性的无铬达克罗涂料及其复合涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种聚四氟乙烯改性的无铬达克罗涂料的制备以及其复合涂层的制备。

背景技术

达克罗技术是由美国大洋公司1963年研制出来的，达克罗涂层原料是由片状锌粉、片状铝粉、铬酐、润湿剂、分散剂、还原剂、去离子水及其他助剂组成的混合液，经搅拌均匀后获得涂液，将其涂敷于工件表面，经过300℃左右烘烤后，在金属基体表面形成一层耐蚀性极佳的涂层。达克罗涂层主要由涂液中片状锌粉和铝粉在紧固件表面有规则的叠加成膜，通过涂液中的铬酸与还原剂在烘烤烧结时发生氧化还原反应，生成的复杂氧化物将锌粉和铝粉相互粘结，并且涂液中的铬酸能使锌铝氧化生成絮凝状的铬酸盐钝化膜，固化后使膜层与基体紧密结合。达克罗涂层耐蚀性能优异和无氢脆，且厚度可控性高，一般在5～10μm，不会影响工件的连接配合，能显著提高紧固件耐腐蚀性能。在国外20世纪90年代，达克罗涂层技术已被广泛应用于汽车、桥梁、电力、铁路、船舶和家电行业，并且在军工行业也有应用。我国也从1993年开始引进达克罗技术，经过近20年的发展，达克罗技术已经从最初仅用于国防工业发展到汽车、家电、电力、隧道、公路防护、石油化工等多种行业。

但达克罗技术应用于高温环境下服役的达克罗涂层需要解决以下几个问题：

①达克罗涂液材料的选择。传统达克罗涂液中锌粉的比例高，而锌的电极电势在70℃以上就会降低，这将导致高温下锌的电极电势比铁的电极电势低从而不能起到牺牲阳极保护阴极的作用。

②涂层中各种缺陷的处理，如微观裂纹，微观孔洞等。

③高温耐蚀性。在高温环境下腐蚀介质渗入基材的速率会加快，普通涂层在高温下要失效无法很好地保护基材。

④抗热震性。抗热震性是是当温度急剧变化时涂层不开裂、不剥层和不剥落的能力。用于高温环境下的紧固件工作状态下是在高温环境，非工作状态是在低温环境，紧固件的表面涂层要经历高温到低温的反复循环，因此涂层抗热震性十分重要。

⑤绿色环保。传统达克罗涂液中粘结剂用的是铬酐或者铬酸盐，在达克罗涂液中含有2％～5％的Cr⁶⁺，即使经过高温烧结后，仍有少量可溶的Cr⁶⁺留在涂层中，Cr⁶⁺具有强毒性并且具有致癌作用，对于环境和人体都有一定的危害，是一种危险的环境污染物。

目前有研究人员用钼酸钠、磷酸盐、有机树脂等物质代替铬酐制得无铬达克罗涂液，但是这些无铬达克罗涂液制得的涂层的耐蚀性能欠佳，在高温下不能有效地保护基材。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚四氟乙烯改性的无铬达克罗涂料及其复合涂层的制备方法，制备的涂料性能稳定，复合涂层的耐蚀性和抗热震性优异。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种聚四氟乙烯改性的无铬达克罗涂料，其特征在于它包括金属浆料、无铬钝化剂、水、聚四氟乙烯悬浮液和相关助剂制成；其中，金属浆料由金属粉和润湿剂组成；

各原料所占重量百分数为：金属粉20％～30％，润湿剂20％～30％，无铬钝化剂5％～10％，聚四氟乙烯悬浮液5％～11.3％，水33％～49％，相关助剂1％～2％。

所述金属粉为片状锌粉、片状铝粉和镁粉组成，片状锌粉、片状铝粉和镁粉的重量比为1:1:1～1:2:2；润湿剂是聚乙二醇200、聚乙二醇400中的一种或两种按任意配比的混合物。

所述的无铬钝化剂是由钼酸铵、柠檬酸、硼酸、硅烷偶联剂、稀土材料组成，其中稀土材料包括氧化铽、氧化铈、硝酸镧、硝酸铈中的任意一种或任意二种或二种以上按任意配比的混合物；钼酸铵占无铬钝化剂的重量百分比为：35％～40％，柠檬酸占无铬钝化剂的重量百分比为：5％～10％，硼酸占无铬钝化剂的重量百分比为：15％～25％，硅烷偶联剂占无铬钝化剂的重量百分比为：5％～15％，稀土材料占无铬钝化剂重量百分比为：15％～29％。

所述聚四氟乙烯悬浮液为浙江巨化集团生产的JF-4DC型聚四氟乙烯悬浮液。

所述相关助剂为增稠剂(增稠剂为羟甲基纤维素)、分散剂(十二烷基苯磺酸钠)、乙二醇中的一种或两种按任意配比的混合物。

上述一种聚四氟乙烯改性的无铬达克罗涂料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)、原料的选取：按各原料所占重量百分数为：金属粉20％～30％，润湿剂20％～30％，无铬钝化剂5％～10％，聚四氟乙烯悬浮液5％～11.3％，水33％～49％，相关助剂1％～2％，选取原料；