專利名稱：犧牲型防腐蝕涂料的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種含金屬粉末的防腐蝕涂料，特別是以金屬粉末為犧牲陽極顏料的犧牲型防腐蝕涂料。
犧牲型防腐蝕涂料屬于含金屬粉末的防腐蝕涂料的一種，它是由犧牲型的金屬顏料與樹脂、填料和溶劑組成。犧牲型防腐蝕涂料對基體金屬的保護機理主要是通過金屬顏料的溶解犧牲對基體金屬產生陰極保護作用。富鋅涂料的金屬顏料為純鋅粉，鋅粉與樹指、填料和溶劑組成涂料。富鋅涂料的鋅粉與滲入的水和氧等物質反應，所生成的腐蝕產物包覆在鋅粉表面，使大量的鋅不能繼續進行陽極溶解，因而對基體金屬的陰極保護壽命很短，貴重的鋅粉僅起到一般惰性顏料的作用，而且鋅顏料還可能對基體金屬產生過保護作用，產生析氫鼓泡的早期失效。若富鋅涂料中鋅粉含量不足時，由于不能形成導電回路，因此不能產生陰極保護。以鋁粉為顏料的涂料不是犧牲型的涂料，因為鋁粉表面極易形成氧化鋁，不能作為犧牲陰極顏料。在富鋅涂料中以混合形式加入2.7-22%(重量百分比)的磷鐵，可以改進涂裝鋼板的焊接性能。
本發明的目的是提供一種用于鹽溶液的長效犧牲型防腐蝕涂料。
本發明提供的防腐蝕涂料是以復合結構形式涂裝在基體金屬表面，以鋁基陽極涂料為表面涂層，磷鐵涂料為中間涂層復合而成。鋁基陽極涂料是一種犧牲型腐蝕涂料，它的金屬顏料為鋁基陽極顏料，鋁基陽極顏料是由AL和Zn與一種或一種以上的添加元素In、Si、Sn、Mg、Mn、Ti、Hg、Cd組成的鋁基合金粉，涂料的重量份數組成為金屬顏料鋁基陽極顏料100;樹脂16-59;填料9-11;溶劑〉26。本發明提出的鋁基陽極涂料，由于采用了鋁基合金粉為犧牲陽極顏料，在掃描電鏡下觀察到，這種鋁基合金粉表面無明顯的氧化物，又具有一定的粗糙度;與樹指能形成粘接力強且附著力高的致密界面，使腐蝕劑不易在界面上滲透擴散;該顏料的自溶解速度低，陽極溶解的速度慢;所產生的腐蝕產物容易脫落，不會包覆在顏料的表面;具有穩定而持久地發揮陰極保護作用的性能。由于顏料與樹指形成了致密界面的結構特性，因此，鋁基陽極涂層是以一定程度的隔離能力為前提發揮穩定而持久的陰極保護作用，以陰極保護為基礎使陽極溶解的腐蝕產物成為界面型緩蝕劑，或者在涂層缺陷下的基體金屬表面沉積具有保護性的膜，或者封閉涂層的微缺陷從而增強涂層的屏蔽效應。本發明所提供的鋁基陽極顏料融隔離型、犧牲型和緩蝕型涂料的優點為一體，因而使涂層對基體金屬具有高效與長效的防腐蝕性能。
本發明提供的與鋁基陽極涂層復合使用的中間涂層是采用磷鐵為顏料的磷鐵涂料。涂料的重量份數組成為顏料磷鐵100樹指8-13;填料10.7;溶劑〉12。由于磷鐵具有優良的導電性能，能把表面涂層中鋁基陽極溶解時產生的電子傳遞到基體金屬表面發揮鋁基陽極涂層的陰極保護作用，又由于磷鐵的化學穩定性好，在鹽溶液中不會形成腐蝕產物而破壞與基體金屬之間的界面。磷鐵的自然電位很正，過電位低，使水溶液中含的氧優先在磷鐵表面還原形成氫氧根離子，致使到達基體金屬表面的氧大大減小，有利于基體金屬陰極極化，從而增強了對基體金屬的陰極保護作用;同時，中間涂層表面的OH-離子濃度增加，使表面層溶解的金屬離子向基體金屬遷移成為沉積型的界面緩蝕劑。
本發明提出的犧牲型防腐蝕涂料中，鋁基陽極顏料或磷鐵顏料的含量應限制在一定的范圍內，鋁基陽極顏料為顆粒狀時，顏料體積濃度為60-70%;鋁基陽極顏料為鱗片狀時，顏料體積濃度為40-50%;磷鐵涂料中磷鐵顏料的體積濃度為60-70%在該范圍內，涂層中的顏料和樹指形成雙連續的結構網絡，即顏料的連續性形成陰極保護的導電回路，樹指的連續性使涂層中不產生空穴或空泡，致使涂層具有一定程度的隔離能力，從而保證涂層發揮穩定而持久的陰極保護作用。由于鋁基陽極顏料為鱗片狀時，其比表面積比顆粒狀的大，因此其體積濃度可以減小而獲得理想的效果。
本發明提出的鋁基陽極涂料的鋁基陽極顏料所采用的鋁基合金粉為粒徑≤100μm的鋁合金Al-Zn-Hg、Al-Zn-Mg、Al-Zn-Sn、Al-Zn-Mn、Al-Zn-In、Al-Zn-In-Si、Al-Zn-In-Sn、Al-Zn-In-Cd、Al-Zn-In-Si-Ti或Al-Zn-In-Sn-Mg。這些鋁基合金粉可作為犧牲陽極，對鐵產生穩定持久的陰極保護。
本發明提出的磷鐵涂料所采用的磷鐵顏料的密度為5-7g/cm3。磷鐵在這個范圍內的電率較高，更能充分發揮磷鐵涂料的作用。
實施例1鋁基陽極涂料的鋁基陽極顏料所采用的鋁基合金元素組成(重量百分比)為(1)Al-Zn-HgZn0.45-4.38;Hg0.04-0.045;其余為Al。
(2)Al-Zn-MgZn2.2Mn0.056;其余為Al。
(3)Al-Zn-SnZn0.5-10;Sn0.05-1.0;Si〈0.1;其余為Al。
(4)Al-Zn-MnZn0.5-2.5;Mn0.8-2;Si0.6-3.0;其余為Al。
(5)Al-Zn-InZn0.5-5;In0.01-0.05;其余為Al。
(6)Al-Zn-In-SiZn5.5-7.0In0.025-0.035;Si0.10-0.15;其余為Al。
(7)Al-Zn-In-SnZn2.2-5.2Sn0.018-0.035;In0.02-0.045;其余為Al。
(8)Al-Zn-In-CdZn3.0-5.0;In0.02-0.05;Cd0.01-0.1;其余為Al。
(9)Al-Zn-In-Si-TiZn3.0-5.0;In0.05-0.2;Si0.05-0.2;Ti0.02-0.05;Mg1.2-2.2;其余為Al。
(10)Al-Zn-In-Sn-MgZn2.5-4.0;In0.02-0.05;Sn0.025-0.075;Mg0.5-1.0;其余為Al。
按上述任意一種鋁基合金的組成，采用常規的金屬熔融與粉末化的方法，經熔融、霧化、篩分得到顆粒狀的鋁基合金粉。根據需要鋁基合金粉可制成多種粒度規格的顏料。對于粒度大于要求的鋁合金粉再送入碾磨機，在溶劑保護下碾磨制成不同粒度的鱗片狀的鋁基陽極顏料。作為涂料的顏料，粒度一般應小于或等于100μm。
實施例2對于顆粒狀鋁基陽極顏料，按表1所示的涂料組成重量份數配制成涂料。除表1中所列的組成樹脂采用環氧樹脂和固化劑聚酰胺外還可用硅酸乙酯或氯化橡膠;填料采用膨潤土漿外還可用碳酸鈣、鈦白粉或聚乙烯;溶劑采用重量比為7∶3的二甲苯與丁醇混合物外還可用甲苯、乙醇或乙基溶纖劑等涂料中常用的物質。涂料的粘度靠溶劑用量控制，用涂4號杯測定，粘度為70±2秒即可。在基體金屬表面涂覆一層鋁基陽極涂料后，在濃度3%的鹽溶液中浸泡，用涂料常規試驗方法、電位監測和交流阻抗圖譜來確定涂料對基體金屬的陰極保護壽命。表2所示的陰極保護壽命是采用Al-Zn-In-Si陽極顏料、粒度〈44μm、和基體金屬為碳鋼的測試結果，對于60%、65%、70%三種不同的顏料體積濃度下，對基體金屬的有效保護壽命分別為100天，110天，95天，而普通的富鋅涂料在同樣條件下的測試結果陰極保護壽命僅為5-12天。
實施例3對于鱗片狀鋁基陽極顏料，按表2所示的涂料組成重量份數配制成涂料。采用與實施例2相同的測試方法，對顆粒〈44μm的鱗片狀Al-Zn-In-Si陽極顏料，在40%、45%、50%三種不同的顏料體積濃度下對基體金屬碳鋼的有效保護壽命分別為70天，74天和70天。與實施例2相比較，鱗片狀的鋁基陽極顏料涂料對基體金屬的有效保護壽命雖然比顆粒狀鋁基陽極顏料稍短，但顏料的用量少、有效保護壽命也明顯長于富鋅涂料。
實施例4按顏料體積濃度60-70%(見表3)配制磷鐵涂料，采用密度為5-7g/cm3的磷鐵，這種磷鐵是以Fe2P為主要成分并含有少量FeP、FeP2、Fe3P的混合物。按重量份數磷鐵100份;601環氧樹脂6-8份，固化劑聚酰胺3.75份;填料膨潤土漿10.7份，溶劑用重量比為7∶3的二甲苯與丁醇的混合物配制出磷鐵顏料涂料。除顏料之外，其它組成可用與實施例1相同的其它常用涂料組成。在基體金屬上先涂覆一層磷鐵涂料層再在外表涂上一層厚度等于或大于磷鐵涂料的鋁基陽極涂料層。
在基體金屬碳鋼上涂一層厚度為45μm左右的磷鐵涂料(該磷鐵顏料的顆徑≤45μm);再在表面涂上一層厚度為45μm左右的如實施例3所述的顆徑〈44μm的鱗片狀Al-Zn-In-Si陽極顏料的鋁基陽極顏料涂料，用前述的方法和條件下測得顏料的體積濃度為40%、45%、和50%的鱗片狀的鋁基陽極顏料與65%的磷鐵顏料涂料復合使用時測得的陰極保護壽命分別為92天，95天和94天。比實施例3單獨用鱗片狀的鋁基陽極顏料涂料的陰極保護壽命有所提高，說明復合使用磷鐵涂料的效果更好。磷鐵涂料與條件相同的鋁基陽極涂料復合使用時，復合涂料對基體金屬的保護效果基本一致。鋁基陽極涂料與磷鐵涂料復合使用，不僅可以用于海水、鹵水等鹽溶液介質中而且還可以用于含H2S的原油等腐蝕環境中。
表權利要求
1.一種犧牲型防腐蝕涂料由犧牲型的金屬顏料與樹脂、填料和溶劑組成，其特征在于金屬顏料為鋁基陽極顏料，鋁基陽極顏料是由AL和Zn與一種或一種以上的添加元素In、Si、Sn、Mg、Mn、Ti、Hg、Cd所組成的鋁基合金粉，涂料的重量份數組成為金屬顏料鋁基陽極顏料 100；樹脂 16-59；填料 9-11；溶劑 ＞26。
2.一種與權利要求1所述的鋁基陽極涂料復合使用的磷鐵涂料，其特征在于以磷鐵為顏料，涂料的重量份數組成為顏料磷鐵 100;樹指8-13;填料10.7;溶劑〉12。
3.根據權利要求1所述的防腐蝕涂料，其特征在于鋁基合金粉為粒徑≤100μm的鋁合金Al-Zn-Hg、Al-Zn-Mg、Al-Zn-Sn、Al-Zn-Mn、Al-Zn-In、Al-Zn-In-Si、Al-Zn-In-Sn、Al-Zn-In-Cd、Al-Zn-In-Si-Ti或Al-Zn-In-Sn-Mg。
4.根據權利要求2所述的磷鐵涂料，其特征在于磷鐵顏料的密度為5-7g/cm3。
全文摘要
本發明犧牲型防腐蝕涂料是由鋁基陽極涂料和磷鐵涂料以復合結構形式涂裝在基體金屬表面的涂料，鋁基陽極涂料由Al和Zn與一種或一種以上添加元素構成的鋁合金粉為犧牲陽極顏料與樹脂、填料、溶劑組成，磷鐵涂料由磷鐵顏料與樹脂、填料、溶劑組成。該復合涂層由其中陽極顏料的溶解犧牲，又由導電磷鐵顏料的協同作用，從而對基體金屬產生陰極保護作用。適用于海水、鹵水等鹽溶液及含硫化氫原油等腐蝕環境。
文檔編號C09C1/22GK1078242SQ93105089
公開日1993年11月10日 申請日期1993年5月21日 優先權日1993年5月21日
發明者邵景華, 萬平玉, 張樹霞, 劉小光, 熊蓉春, 陸海 申請人:北京化工學院