[发明专利]一种机械合金化制备的无铬达克罗涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于涂料领域，具体涉及一种机械合金化制备的无铬达克罗涂料及其制备方法。

背景技术

达克罗涂层又称为锌铬涂层或锌铝涂层，是一种工艺简单但是耐蚀效果极佳的防腐涂层，该技术来源于西方汽车行业。达克罗技术是将片状锌粉、片状铝粉、铬酐、润湿剂、分散剂、还原剂、去离子水及其他助剂配成的涂液涂覆在钢材等基体表面，经过330℃左右烘干，固化烧结后在金属基体表面形成一层耐蚀性极佳的涂层。达克罗涂层在烧结过程中，铬酸会与片状锌铝粉和基体金属发生复杂的化学反应，生成的铬酸盐可以作为粘结剂将片状锌铝粉粘结在一起，从而填充了粉末间的空隙，有效阻止腐蚀介质向基体表面扩散，同时锌铝粉和钢基体氧化产生的钝化膜和络合物固化后相互结合，可以使膜层与基体结合更为紧密。达克罗涂层制备工艺简单，又具有极高的耐蚀性、耐热性、无氢脆等优点，并且厚度可控性高，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，从而使得其从最初的汽车防锈逐渐应用到船舶、桥梁、通信甚至军工等行业。

但达克罗技术目前还存在着以下几个问题：

(1)达克罗涂液中锌铝粉的结合。锌、铝的自腐蚀电位分别为-0.762V和-1.667V，两者结合形成的锌铝涂层，其自腐蚀电位约为-1.1V，而一般钢材的自腐蚀电位为0.6～-0.7V，在电化学保护中，涂层的电位越负，牺牲阳极保护作用就越明显，所以当工件处于腐蚀介质的时候，由涂层和钢材构成的原电池，涂层便作为阳极失去电子发生缓慢腐蚀而对钢材进行保护，但是目前所配制的达克罗涂液，片状锌粉和铝粉都是直接以单质的形式按比例混合进行涂液的配制，锌粉和铝粉不能很好的结合为一个整体，涂层的腐蚀电位受到影响，进而影响到涂层的防腐能力。

(2)涂液不够均匀。由于受涂层所用金属粉制备技术以及成本等因素的制约，国内使用的鳞片状锌粉和铝粉片状化程度不高，导致涂层层状结构不明显，并且锌粉和铝粉的密度不同，在配制无铬达克罗涂料的过程中难以实现均匀混合，需长时间的搅拌分散，增加了能耗，所配涂液各组分间均匀程度不高。

(3)涂层中各种缺陷的处理，如微观裂纹，微观孔洞等。

(4)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。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种机械合金化制备的无铬达克罗涂料及其制备方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种机械合金化制备的无铬达克罗涂料，原料组分包括金属合金浆料、无铬钝化液和相关助剂，各原料组分所占质量百分数为：金属合金浆料50％～55％、无铬钝化液40％～45％、相关助剂3％～6％。

上述方案中，所述金属合金浆料是由金属合金粉和润湿剂通过球磨工艺制备得到，所述金属合金粉是由片状锌粉和片状铝粉通过球磨机械合金化制备得到.

上述方案中，所述锌粉和铝粉的质量比为5:1～9:1，所述锌粉和铝粉的总质量与润湿剂的质量相同。

上述方案中，所述无铬钝化液是由无铬钝化剂和水按照1:5～8的比例配制而成，所述无铬钝化剂的各组分按重量百分比计为：钼酸铵34％～38％，硼酸16％～24％，柠檬酸6％～10％，硅烷偶联剂6％～14％，稀土材料20％～25％。

上述方案中，所述稀土材料为氧化镨和硝酸镧中的一种或两种。

上述方案中，所述相关助剂为增稠剂和分散剂按任意配比的混合物，所述增稠剂为甲基纤维素，所述分散剂为OP-10。

上述无铬达克罗涂料的制备方法，包括如下步骤：

(1)金属合金浆料的制备：将锌粉和铝粉按质量比混合，加入到球磨罐中，同时加入少量硬脂酸作为过程控制剂，将球磨罐密封后抽真空，并通入氩气，常温下，球磨6～7h后得到金属合金粉；在所得金属合金粉中加入润湿剂，继续球磨6～7h后得到金属合金浆料；

(2)无铬钝化液的配制：按照重量比称取钼酸铵、硼酸、柠檬酸、硅烷偶联剂和稀土材料，混合均匀加入水后在30℃～35℃之间用磁力搅拌器匀速搅拌30min～40min，得到无铬钝化液；