專利名稱：一種熱噴涂用免噴砂防腐復合涂層及其制備工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及金屬防腐技術領域，特別涉及一種熱噴涂用免噴砂防腐復合涂層，還涉及所述復合涂層的制備工藝。
背景技術：
據統計，全世界每年因腐蝕生銹的金屬約為年產量的20%以上，由此帶來的經濟損失約10 000億美元。我國每年因腐蝕造成的經濟損失約占國民生產總值的4%，超過了火災、 風災和地震造成損失的總和，至少達200億元。金屬腐蝕采用的有效的防護措施有熱噴涂、 涂料涂覆和熱鍍鋅等。熱噴涂具有施工工藝設備簡單、施工周期短、防腐時間長等特點。近年來，熱噴涂作為大面積長效防護技術得到了廣泛應用。對于長期暴露在戶外大氣的鋼鐵結構件，采用噴涂鋁、鋅及其合金涂層，代替傳統的刷油漆方法，實行陰極保護進行長效大氣防腐，廣泛的應用于軍事、航天、機械和金屬設施的防腐。熱噴涂技術是表面工程技術的重要組成部分，在國內外已成為材料表面防護與強化的新技術之一，是材料表面處理的重要手段。它利用電弧、等離子弧或燃燒火焰等將粉末狀或絲狀的金屬或非金屬材料加熱熔化或軟化形成熔滴，并以一定速度射向預處理過的基體表面，形成具有一定結合強度涂層的工藝方法。熱噴涂技術作為一種長效防腐技術，其優良的防腐機理及防腐效果、簡單的工藝流程以及優良的經濟性能，是鋼結構防腐的重要方法，被廣泛應用于航天、海洋、機械、化工、冶金、地質、交通、建筑等工業部門，并獲得迅猛的發展。鐵銹是一種疏松的、多孔的、不斷發展著(膨脹)的物質，如果不徹底除凈在其上面做涂層，會導致涂層結合力不強，里面會繼續腐蝕，銹層膨脹導致涂層起泡脫落，防腐效果很差。對于銹蝕嚴重銹層厚度在100 μ m以上，銹蝕時間長銹層致密的金屬表面進行手工除銹無法達到要求，進行酸洗除銹成本高、環境污染嚴重，進行噴砂除銹效率低、能耗高、污染大。熱噴涂的方法很多，其共同點是基材表面必須經過嚴格除銹、粗化處理，以提高涂層結合力。粗化的手段較好的工藝是噴砂，但噴砂工藝勞動強度大、粉塵污染嚴重、設備復雜、能耗大、基體噴砂后有殘余應力。同時在一些特殊行業應用受到限制，如煤礦井下裝備的防腐，噴砂難度大，沖擊所產生的火星容易引起瓦斯爆炸。再者各種艦艇修造時，特別是船艙維修，盡管噴砂采用了可回收式設備，但仍有大量粉塵和砂粒漏出，容易造成對未出艙設備的污染和損害。其次是噴砂效果受壓縮空氣中油污水凈化完全程度、海洋大氣的高濕度、砂粒大小及形狀、噴砂角度等很多因素影響，這些問題都嚴重制約著熱噴涂技術在艦艇的使用。另外對于結構復雜無法噴砂的構件也阻礙了熱噴涂技術的應用。因而研究一種免噴砂的前處理材料和熱噴涂工藝，具有十分重要的經濟效益和社會效益。《山東機械》2004年第5期中有一篇陳汝廣與葛圣松的名稱為《熱噴涂用免噴砂涂料的研究》的文章，研究了用于免噴砂熱噴涂的涂料配方及其工藝性能，但經過實際操作， 發現此涂料配方防腐時間比較短，防腐效果不理想。

發明內容
為了解決以上問題，本發明提供了一種防腐效果更好、各涂層間配套性好的一種熱噴涂用免噴砂防腐復合涂層。本發明還提供了所述熱噴涂用免噴砂防腐復合涂層的制備工藝。本發明是通過以下方式實現的
一種熱噴涂用免噴砂防腐復合涂層，包括帶銹底漆和免噴砂粗化層，
所述帶銹底漆由帶銹底漆甲組分與帶銹底漆乙組分混合涂布得到，
所述帶銹底漆甲組分由以下組分組成
改性環氧樹脂30 40%，
中油度半干性醇酸樹脂10-20%;
醚化度為4的高亞氨基化丁醚化三聚氰胺樹脂 20-30%，
溶劑10-30%，
所述改性環氧樹脂由以下組分組成分子量為500-600的雙酚A型液體環氧樹脂 43. 00%, 丁醇25. 00%,丙二醇甲醚醋酸酯14. 00%,磷酸18. 00% ； 所述溶劑為二甲苯與正丁醇重量比11的混合物； 所述帶銹底漆乙組分由磷酸和亞鐵氰化鉀質量比10 1組成， 所述帶銹底漆甲組分與帶銹底漆乙組分重量比為10 6 ； 所述免噴砂粗化層由免噴砂粗化層甲組分、免噴砂粗化層乙組分和填料組成， 免噴砂粗化層甲組分由以下組分組成
磷鐵粉10%，
三聚磷酸鋁 . 5%，
云母粉3%，
環氧樹脂66%， 丙二醇甲醚醋酸酯8%，
二甲苯5.5%;
所述免噴砂粗化層乙組分為胺值200 士 20、分子量600-1000的聚酰胺； 填料為粒度10(Γ180目的石英砂，
所述環氧樹脂為分子量分別為700和900的雙酚A型固體環氧樹脂質量比為2 1混合溶解得到的固含為50%的環氧樹脂液。所述免噴砂粗化層甲組分與免噴砂粗化層乙組分、填料的重量配比為100 30-40 27 ；
所述的熱噴涂用免噴砂防腐復合涂層，還包括熱噴涂層、封閉底漆和面漆。所述熱噴涂層為&ι-15%Α1合金，封閉底漆為添加壙8%鋁粉的環氧云鐵封閉底漆。所述面漆為全氟碳面漆。對所述的環氧云鐵封閉底漆與全氟碳面漆無特殊要求，市售的產品都可以滿足本發明的應用。所述石英砂為在Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的1%水溶液中浸泡IOmin 后過濾烘干得到的。所述的熱噴涂用免噴砂防腐復合涂層的制備工藝，帶銹底漆甲組分與帶銹底漆乙組分混合后，涂布在銹蝕的鋼鐵表面，常溫干燥Mh，干膜厚度30 μ m,免噴砂粗化層甲組分、免噴砂粗化層乙組分和填料混合均勻噴涂在帶銹底漆上，干膜厚度6(Γ100 μ m，填料可以部分突出裸露在漆膜表面，形成粗糙層。免噴砂粗化層噴涂施工采用重力式、垂直豎向多孔進料噴槍，噴嘴孔徑3 5mm， 壓縮空氣的工作壓力為0. 4-0. 8Mpa。所述熱噴涂層涂布在免噴砂粗化層上，電弧噴涂參數為在固定噴涂角度為90°的條件下，電弧噴涂制備&1-15%Α1熱噴涂層的最佳工藝參數電弧電壓28 30V，送絲速度 4m/min,槍移動速度200 3000 mm/s,噴涂涂層厚度80 120 μ m。封閉底漆涂布在熱噴涂層上，面漆涂布在封閉底漆上。帶銹涂料是一種可直接涂刷于殘余銹蝕鋼鐵表面的新型涂料。這種涂料能使殘銹穩定鈍化或轉化，將活潑的鐵銹轉變成穩定無害的物質，從而達到既除銹又保護基體的雙重目的。然而帶銹涂料只能作為底漆使用，還遠不能滿足長效防腐的需要；熱噴涂作為長效防腐卻對基材銹層和粗糙度有較為嚴格的要求，如果把帶銹涂料與熱噴涂結合一起作為防腐不僅能免去基材繁雜的前處理，還能滿足長效防腐的要求。帶銹除銹的主要機理在于某些活性顏料或防銹顏料在轉化劑的作用下會形成吸收穩定鐵銹的氮堿離子基團，使活潑的鐵銹失去活性達到配位絡合，在涂裝過程中，使漆膜充分滲透到鋼鐵表面的微孔中，把鐵銹分隔并包圍在漆漿里，成膜后通過緩慢的水解而相互反應，進一步形成難溶的雜多酸絡合物。將有害的鐵銹轉化為有益的保護層，牢牢地附著在金屬表面，以獲得持久的緩蝕及防銹目的。根據帶銹涂料對銹蝕產物所起作用不同一般分為三類，即穩定型、滲透型和轉化型。本發明研制的是一種具有穩定、滲透和轉化鐵銹的綜合型帶銹底漆，該帶銹底漆沒有添加顏、填料，而是通過把銹面的鐵銹成分轉化或包覆為涂層的有效組分，起到轉化銹層和外加顏料補強的作用。該帶銹底漆不但能對基材表面的鐵銹起到很好的轉化包覆作用和較好的附著力，其本身也有一定的強度和耐水、耐鹽水性， 而且對上層免噴砂粗化層有較好的配套性。本發明的有益效果
1、熱噴涂新工藝改變了熱噴涂的傳統工藝，經過簡單的人工去除浮銹，可以直接刷上涂料形成底涂，粗化層代替噴砂處理，在粗化層上直接噴涂金屬層即可，無需噴砂除銹粗化，消除了噴砂高能耗和污染問題，大大降低了熱噴涂技術的施工難度，省卻了繁雜的預處理工藝，簡化施工工序，降低施工難度和成本，保證防腐效果，大大降低由于熱噴涂施工所造成的環境污染程度，使該項技術的應用范圍更加廣泛；
2、制備的熱噴涂用免噴砂防腐復合涂層，先在帶銹基材上施工帶銹底漆，將銹層反應、 轉化、穩定，施工難度小和無污染，然后再施工一免噴砂粗化層來滿足熱噴涂的需求，該粗化層具有達到熱噴涂粗糙度Ra為2. 5^13 μ m的要求，同時避免了對設備的危害；
3、可以對復雜形狀構件進行表面處理，提高了熱噴涂應用的作業范圍，有效降低了施工難度和施工成本，同時降低了勞動強度，減少了環境污染還可以大幅度提高熱噴涂技術在艦艇修理防腐作業中的使用范圍，以前因粉塵、砂粒影響而無法施工的艙室、因噴砂設備無法到達而不能進行預處理的艙室，今后都可以進行熱噴涂防腐處理，從而使熱噴涂技術在民用市場的已建設施和復雜構件上的防腐也有廣闊的應用前景，因此，該項技術的研究， 具有巨大的軍事和經濟效益。


附圖la、圖lb、圖lc、圖Id分別為銹層和帶銹底漆不同倍數的側面金相分析形貌，附圖2a、圖2b、圖2c、圖2d分別為各層間結合金相結構圖，
圖中，1為基材，2為銹層，3為免噴砂粗化層，4為帶銹底漆，5為熱噴涂層，6為封閉底漆，7為面漆。
具體實施例方式實施例1
一種熱噴涂用免噴砂防腐復合涂層，包括帶銹底漆和免噴砂粗化層，
帶銹底漆由帶銹底漆甲組分與帶銹底漆乙組分混合涂布得到，
帶銹底漆甲組分由以下組分組成
改性環氧樹脂30%，
中油度半干性醇酸樹脂20%;
醚化度為4的高亞氨基化丁醚化三聚氰胺樹脂 30%，
溶劑20%，
改性環氧樹脂由以下組分組成分子量為500-600的雙酚A型液體環氧樹脂43. 00%, 丁醇25. 00%，丙二醇甲醚醋酸酯14. 00%，磷酸18. 00% ； 溶劑為二甲苯與正丁醇重量比11的混合物； 帶銹底漆乙組分由磷酸和亞鐵氰化鉀質量比10 1組成， 涂裝時帶銹底漆甲組分與帶銹底漆乙組分以重量比10 6混合均勻涂布。免噴砂粗化層由免噴砂粗化層甲組分、免噴砂粗化層乙組分和填料組成， 免噴砂粗化層甲組分由以下組分組成
磷鐵粉10%， 三聚磷酸鋁7. 5%， 云母粉3%， 環氧樹脂66%， 丙二醇甲醚醋酸酯8%， 二甲苯5. 5% ；
免噴砂粗化層乙組分為胺值180、分子量600-1000的聚酰胺； 填料為粒度100目的石英砂，石英砂為在Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的1%水溶液中浸泡IOmin后過濾烘干得到的。環氧樹脂為分子量分別為700和900的雙酚A型固體環氧樹脂以質量比為2 1 混合溶解得到的固含為50%的環氧樹脂液。所述免噴砂粗化層甲組分與免噴砂粗化層乙組分、填料在涂裝時以重量比100 30 27混合涂布。熱噴涂用免噴砂防腐復合涂層的制備工藝為將帶銹底漆甲組分與帶銹底漆乙組分混合后，涂布在銹蝕的鋼鐵表面，常溫干燥Mh，干膜厚度控制在30 μ m,將免噴砂粗化層甲組分、免噴砂粗化層乙組分和填料混合均勻噴涂在帶銹底漆上，干膜厚度60 μ m，填料可以部分突出裸露在漆膜表面，形成粗糙層。免噴砂粗化層噴涂施工采用重力式、垂直豎向多孔進料噴槍，噴嘴孔徑3 5mm，壓縮空氣的工作壓力為0. 4-0. 8Mpa，得到熱噴涂用免噴砂防腐復合涂層。
實施例2
一種熱噴涂用免噴砂防腐復合涂層，包括帶銹底漆、免噴砂粗化層、熱噴涂層、封閉底漆和面漆。帶銹底漆由帶銹底漆甲組分與帶銹底漆乙組分混合涂布得到， 帶銹底漆甲組分由以下組分組成
改性環氧樹脂40%，
中油度半干性醇酸樹脂10%;
醚化度為4的高亞氨基化丁醚化三聚氰胺樹脂 20%， 溶劑30%，
改性環氧樹脂由以下組分組成分子量為500-600的雙酚A型液體環氧樹脂43. 00%, 丁醇25. 00%，丙二醇甲醚醋酸酯14. 00%，磷酸18. 00% ； 溶劑為二甲苯與正丁醇重量比11的混合物； 帶銹底漆乙組分由磷酸和亞鐵氰化鉀質量比10 1組成， 帶銹底漆甲組分與帶銹底漆乙組分涂裝時以重量比10 6混合涂裝得到帶銹底漆； 免噴砂粗化層由免噴砂粗化層甲組分、免噴砂粗化層乙組分和填料組成， 免噴砂粗化層甲組分由以下組分組成 磷鐵粉10%， 三聚磷酸鋁7. 5%， 云母粉3%， 環氧樹脂66%， 丙二醇甲醚醋酸酯8%， 二甲苯5. 5% ；
免噴砂粗化層乙組分為胺值220、分子量600-1000的聚酰胺； 填料為粒度180目的石英砂，是在Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的1%水溶液中浸泡IOmin后過濾烘干得到的。環氧樹脂為分子量分別為700和900的雙酚A型固體環氧樹脂質量比為2 1混合溶解得到的固含為50%的環氧樹脂液。免噴砂粗化層甲組分與免噴砂粗化層乙組分、填料在涂裝時以重量比100 30-40 27混合均勻涂布；
熱噴涂層為&1-15%Α1合金，
封閉底漆為添加Γ8%鋁粉的環氧云鐵封閉底漆，在此復合涂層中，對所用的環氧云鐵封閉底漆無特殊的要求，一般的環氧云鐵封閉底漆都能達到本發明的效果。所用的面漆為全氟碳面漆，其他無特殊要求，只要是全氟碳面漆都能達到本發明的效果。熱噴涂用免噴砂防腐復合涂層的制備工藝
(1)帶銹底漆甲組分與帶銹底漆乙組分混合后，涂布在銹蝕的鋼鐵表面，干膜厚度 30 μ m
(2)常溫24h后，免噴砂粗化層甲組分、免噴砂粗化層乙組分和填料混合均勻噴涂在帶銹底漆上，干膜厚度100 μ m，使填料可以部分突出裸露在漆膜表面，形成粗糙層。免噴砂粗化層噴涂施工采用重力式、垂直豎向多孔進料噴槍，噴嘴孔徑3 5mm，壓縮空氣的工作壓力為 0. 4-0. 8Mpa ；
(3)常溫24h后，熱噴涂層涂布在免噴砂粗化層上，電弧噴涂參數為在固定噴涂角度為 90°的條件下，電弧噴涂制備&ι-15%Α1合金涂層的最佳工藝參數電弧電壓28
30V,送絲速度4m/min，槍移動速度200 3000 mm/s,噴涂涂層厚度80 120 μ m ；
(4)封閉底漆涂布在熱噴涂層上，面漆涂布在封閉底漆上。熱噴涂層噴涂時間選擇
在研究中發現熱噴涂層噴涂時間對結合力有一定影響，如免噴砂粗化層固化時間長， 充分固化后再電弧噴涂熱噴涂層，熱噴涂層與免噴砂粗化層完全是機械結合；如免噴砂粗化層固化時間短，免噴砂粗化層未完全固化，涂層軟，熱噴涂層嵌入樹脂中，但電弧熔化的金屬溫度使免噴砂粗化層中樹脂分解或溶劑、小分子揮發，導致起泡使熱噴涂層與免噴砂粗化層脫離；免噴砂粗化層溶劑揮發完全、固化反應基本完全后進行電弧噴涂熱噴涂層時間最佳，研究證明涂層結合牢固，除具有機械結合外，還有一定的樹脂粘合。表1列出了免噴砂粗化層固化時間與電弧噴涂熱噴涂層結合的狀況。表1粗化層固化時間與熱噴涂層結合狀況
權利要求
1. 一種熱噴涂用免噴砂防腐復合涂層，其特征在于包括帶銹底漆和免噴砂粗化層， 所述帶銹底漆由帶銹底漆甲組分與帶銹底漆乙組分混合涂布得到， 所述帶銹底漆甲組分由以下組分組成改性環氧樹脂30 40%，中油度半干性醇酸樹脂10-20%;醚化度為4的高亞氨基化丁醚化三聚氰胺樹脂 20-30%， 溶劑10-30%，所述溶劑為二甲苯與正丁醇重量比11的混合物； 所述帶銹底漆乙組分由磷酸和亞鐵氰化鉀質量比10 1組成， 所述改性環氧樹脂由以下組分組成分子量為500-600的雙酚A型液體環氧樹脂 43. 00%, 丁醇25. 00%,丙二醇甲醚醋酸酯14. 00%,磷酸18. 00% ； 所述帶銹底漆甲組分與帶銹底漆乙組分重量比為10 6 ； 所述免噴砂粗化層由免噴砂粗化層甲組分、免噴砂粗化層乙組分和填料組成， 免噴砂粗化層甲組分由以下組分組成磷鐵粉10%，三聚磷酸鋁 . 5%，云母粉3%，環氧樹脂66%，丙二醇甲醚醋酸酯8%，二甲苯5.5%;所述免噴砂粗化層乙組分為胺值200 士 20、分子量600-1000的聚酰胺；填料為粒度100的石英砂，所述環氧樹脂為分子量分別為700和900的雙酚A型固體環氧樹脂質量比為2 1混合溶解得到的固含為50%的環氧樹脂液；所述免噴砂粗化層甲組分與免噴砂粗化層乙組分、填料的重量配比為100 30-40 :27。
2.根據權利要求1所述的熱噴涂用免噴砂防腐復合涂層，其特征在于還包括熱噴涂層、封閉底漆和面漆。
3.根據權利要求1所述的熱噴涂用免噴砂防腐復合涂層，其特征在于所述熱噴涂層為 Zn-15%A1合金，封閉底漆為添加4 8%鋁粉的環氧云鐵封閉底漆。
4.根據權利要求3所述的熱噴涂用免噴砂防腐復合涂層，其特征在于所述面漆為全氟碳面漆。
5.根據權利要求1所述的熱噴涂用免噴砂防腐復合涂層，其特征在于所述石英砂為在 Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的1%水溶液中浸泡IOmin后過濾烘干得到的。
6.一種權利要求1-5中任一項所述的熱噴涂用免噴砂防腐復合涂層的制備工藝，其特征在于帶銹底漆甲組分與帶銹底漆乙組分混合后，涂布在銹蝕的鋼鐵表面，常溫干燥Mh，干膜厚度30 μ m,免噴砂粗化層甲組分、免噴砂粗化層乙組分和填料混合均勻噴涂在帶銹底漆上，干膜厚度6(Γ 00μπι。
7.根據權利要求6所述的制備工藝，其特征在于免噴砂粗化層噴涂施工采用重力式、垂直豎向多孔進料噴槍，噴嘴孔徑3 5mm，壓縮空氣的工作壓力為0. 4-0. SMpa0
8.根據權利要求6所述的制備工藝，其特征在于所述熱噴涂層涂布在免噴砂粗化層上，電弧噴涂參數為在固定噴涂角度為90°的條件下，電弧噴涂制備&ι-15%Α1熱噴涂層的最佳工藝參數電弧電壓28 30V，送絲速度4m/min，槍移動速度200 3000 mm/s，噴涂涂層厚度80 120 μ m。
9.根據權利要求8所述的制備工藝，其特征在于封閉底漆涂布在熱噴涂層上，面漆涂布在封閉底漆上。
全文摘要
本發明涉及金屬防腐技術領域一種熱噴涂用免噴砂防腐復合涂層包括帶銹底漆和免噴砂粗化層，帶銹底漆由帶銹底漆甲組分改性環氧樹脂、中油度半干性醇酸樹脂、醚化度為4的高亞氨基化丁醚化三聚氰胺樹脂、溶劑與帶銹底漆乙組分混合涂布得到，免噴砂粗化層由免噴砂粗化層甲組分磷鐵粉、三聚磷酸鋁、云母粉、環氧樹脂、丙二醇甲醚醋酸酯、二甲苯和免噴砂粗化層乙組分和填料組成。所述的熱噴涂用免噴砂防腐復合涂層的制備工藝，帶銹底漆涂布在銹蝕的鋼鐵表面，常溫24h后，免噴砂粗化層噴涂在帶銹底漆上。消除了噴砂高能耗和污染問題，簡化施工工序，降低施工難度和成本，保證防腐效果，降低環境污染，應用范圍更加廣泛。
文檔編號C09D7/12GK102408817SQ20111027243
公開日2012年4月11日 申請日期2011年9月15日 優先權日2011年9月15日
發明者朱宗奎, 王俊祥, 王凌云, 葛圣松, 邵謙 申請人:山東科技大學