一种金属表面防腐蚀涂层及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种金属表面防腐蚀涂层及其制备方法，具体涉及一种在金属表面镀有涂层的处理方法。

背景技术

金属发生腐蚀主要原因是由于表面与电解质溶液或潮湿的大气接触，表面发生各种电化学反应，因此，可以通过改变金属表面状态，使金属表面与腐蚀环境隔离，防止腐蚀的发生。传统磷化技术可以使金属表面产生钝化，但由于磷化剂中含有大量的磷和氮，会给环境带来严重的污染，磷化剂中含有的重金属也会给人体造成永久性伤害。

国内外对传统磷化处理的替代工艺研究很多，有专门的金属表面处理液，CN1341775A提出由十二烷基硫酸钠、氢氧化钠、柠檬酸等九种原料组成金属表面处理液，通过浸泡在金属表面形成镀层；CN101139500A提出由硅烷耦合剂、有机金属化合物、硅酸盐、磷酸等成分，通过使用线棒均衡地刮涂在金属表面，加热烘干形成镀层，但这种工艺方法形成的镀层厚度较薄，且与金属表面附着力较低，在腐蚀介质中镀层易脱落，防腐效果较差。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种耐高温、抗腐蚀，且附着力强的金属镀层处理方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种金属表面防腐蚀涂层，其组成按质量份计包括凹凸棒石粘土/石墨烯复合粉末15-20份、水性环氧AB胶25-30份、粘合剂10-15份、偶联剂2-5份、活性剂5-10份、消泡剂0.5～1份和稀释剂80-100份；其中凹凸棒石粘土/石墨烯复合粉末的制备方法为将凹凸棒石粘土与石墨烯粉末采用100:(15～20)的质量比进行混合，制备成凹凸棒石粘土/石墨烯复合粉末，利用凹凸棒石粘土中特殊纤维状晶体形态的层链状结构，在活性剂作用下，使得凹凸棒石粘土表面吸附石墨烯粉末，提高涂层的防腐蚀性能和抗菌效果。

所述的水性环氧AB胶购自金虹胶业的水性树脂产品，A胶环氧当量达到200-220g/mol，B胶胺值达到180-190mgKOH/g，A胶和B胶的配比是1:1-1.2。

所述的粘合剂为10％浓度的聚乙烯醇缩甲醛溶液PVF与固含量35％的硅酸钠溶液水玻璃采用1:0.5～1:1的质量配比形成的混合液，其固化所形成的凝胶具有交联密度高、粘度强、粘接强度大等特点，且配制过程中加工方便。

所述的偶联剂为信越KBM-403水性硅烷偶联剂，能显著提高水性环氧树脂的粘合力。

所述的活性剂选用N—三烷氧硅烃基取代的酰胺或酰亚胺、N—三烷氧硅烃基取代的尿素、三烷氧硅烃基三聚异氰酸酯及(N—三烷氧硅烃基)烷亚乙基二胺、氨烃基烷氧基硅烷与环氧烃基烷氧基硅烷的混合物、环状氨烃基硅烷、杂氮硅三环化合物中的一种或两种以上的混合，提高粘合剂与铝质金属表面的粘结强度。

所述的稀释剂为购自金虹胶业的JH-5748活性稀释剂。

其中，凹凸棒石粘土/石墨烯复合粉末的制备方法包括以下步骤：

(1)称量细度为200～400目的凹凸棒石粘土放入蒸馏水中，用浓度为lmol/L的盐酸在80～100℃中处理1～3小时，同时搅拌2～4小时制备悬浮液；

(2)将悬浮液加入烷基酚聚氧乙烯醚型活性剂OP-10，再加入石墨烯粉末，滴加NaOH溶液调整悬浮液的pH值至6～8，再搅拌2～4小时制备悬浮液；

(3)将悬浮液进行3500r/min转速离心处理5～10min，回收的固体物烘干，研细，即得所述凹凸棒石粘土/石墨烯复合粉末；

其中每100g凹凸棒石粘土需要放入800～1000ml的蒸馏水中，用50～100ml的盐酸处理，悬浮液加入5～10mL的烷基酚聚氧乙烯醚型活性剂OP-10，再加入15～20g的石墨烯粉末。

本发明还提供了一种金属表面处理方法，该方法为在金属表面制备形成防腐蚀涂层，能够有效提高金属的防腐蚀性能，金属表面防腐蚀涂层的制备包括以下步骤：

(1)将待处理的金属件放入30％盐酸溶液浸泡3分钟，然后取出放入丙酮中超声清洗30分钟，然后用去离子水进行漂洗去除无机和有机污染物，取出金属件放入70℃烘箱中快速烘干表面水，使得金属彻底除锈，表面达到干净光滑，将金属放入pH值为9的浓度为20％的吐温20型活性剂中进行钝化处理；

(2)将一半稀释剂倒入搅拌器中，向其中加入环氧树脂A胶，充分搅拌，搅拌速度为1500～3000转/分，搅拌时间为30～60分钟；

(3)将凹凸棒石粘土/石墨烯复合粉末、活性剂、偶联剂以及消泡剂放入到步骤(2)的混合体系中，充分搅拌，搅拌时间为1～2小时，将搅拌后的料浆经真空去泡后待用；

(4)将另一半稀释剂倒入搅拌器中，加入环氧树脂B胶，搅拌速度为1500～3000转/分，搅拌时间为30～60分钟；将步骤(3)中料浆放入容器中继续进行搅拌，以100～500转/分速度搅拌30分钟，最后加入粘合剂在电动搅拌机进一步搅拌，得到涂料；

(5)将步骤(1)处理好的金属，采用浸泡后提拉法在其表面上涂覆涂层，在80-100℃下固化2-4h，即得表面包覆防腐蚀涂层的金属件。

本发明相比现有技术具有以下优点：

本发明以凹凸棒石粘土/石墨烯作为复合粉末，利用凹土特殊的棒状晶结构，在固化剂作用形成的网状结构，表面吸附抗菌防氧化粉末石墨烯粒子，以水性环氧树脂为基体，形成强粘度的涂层，具有优异的抗菌隔绝效果，能够有效隔绝周围环境对于金属表面性能的影响，使得金属表面具有良好的抗菌防氧化性能。

具体实施方式

以下通过实施例形式对本发明的上述内容再作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。

下述实施例中所使用的实验方法，如无特殊说明均为常规方法，所用的试剂、方法和设备，如无特殊说明均为本技术领域常规试剂、方法和设备。

一种金属表面防腐蚀涂层及其制备方法，包括以下重量配比的组分：

·凹凸棒石粘土/石墨烯复合粉末15份，水性环氧AB胶25份，粘合剂10份，偶联剂5份，活性剂5份，消泡剂0.5份，稀释剂80份。

金属表面防腐蚀涂层的制备方法及处理过程，包括以下步骤：

(1)将待处理的金属件放入30％盐酸溶液浸泡3分钟，然后取出放入丙酮中超声清洗30分钟，然后用去离子水进行漂洗去除无机和有机污染物，取出金属件放入70℃烘箱中快速烘干表面水，使得金属彻底除锈，表面达到干净光滑，将金属放入pH值为9的浓度为20％的吐温20型活性剂中进行钝化处理；

(2)将一半稀释剂倒入搅拌器中，向其中加入环氧树脂A胶，充分搅拌，搅拌速度为1500转/分，搅拌时间为60分钟；

(3)将凹凸棒石粘土/石墨烯复合粉末、活性剂、偶联剂以及消泡剂放入到步骤(2)的混合体系中，充分搅拌，搅拌时间为1小时，将搅拌后的料浆经真空去泡后待用；

(4)将另一半稀释剂倒入搅拌器中，加入环氧树脂B胶，搅拌速度为1500～3000转/分，搅拌时间为60分钟；将步骤(3)中料浆放入容器中继续进行搅拌，以200转/分速度搅拌30分钟，最后加入粘合剂在电动搅拌机进一步搅拌，得到涂料。

(5)将步骤(1)处理好的金属，采用浸泡后提拉法在其表面上涂覆涂层，在100℃下固化2h，即得表面包覆防腐蚀涂层的金属件。

实施例2:

一种金属表面防腐蚀涂层及其制备方法，包括以下重量配比的组分：

凹凸棒石粘土/石墨烯复合粉末20份，水性环氧AB胶30份，粘合剂15份，偶联剂4份，活性剂8份，消泡剂1份，稀释剂100份。

金属表面防腐蚀涂层的制备方法及处理过程，包括以下步骤：

(1)将待处理的金属件放入30％盐酸溶液浸泡3分钟，然后取出放入丙酮中超声清洗30分钟，然后用去离子水进行漂洗去除无机和有机污染物，取出金属件放入70℃烘箱中快速烘干表面水，使得金属彻底除锈，表面达到干净光滑，将金属放入pH值为9的浓度为20％的吐温20型活性剂中进行钝化处理；

(2)将一半稀释剂倒入搅拌器中，向其中加入环氧树脂A胶，充分搅拌，搅拌速度为2000转/分，搅拌时间为60分钟；

(3)将凹凸棒石粘土/石墨烯复合粉末、活性剂、偶联剂以及消泡剂放入到步骤(2)的混合体系中，充分搅拌，搅拌时间为2小时，将搅拌后的料浆经真空去泡后待用；

(4)将另一半稀释剂倒入搅拌器中，加入环氧树脂B胶，搅拌速度为3000转/分，搅拌时间为30分钟；将步骤(3)中料浆放入容器中继续进行搅拌，以500转/分速度搅拌30分钟，最后加入粘合剂在电动搅拌机进一步搅拌，得到涂料。

(5)将步骤(1)处理好的金属，采用浸泡后提拉法在其表面上涂覆涂层，在80℃下固化4h，即得表面包覆防腐蚀涂层的金属件。

取实施例1所制备的金属表面防腐蚀涂层粘附在碳钢表面，测试其性能，如下表所示：

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。