CN101717942A

CN101717942A - 金属表面防腐层结构及其涂覆方法

Info

Publication number: CN101717942A
Application number: CN 200910189931
Authority: CN
Inventors: 周明杰; 孔祥钦
Original assignee: Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd; Shenzhen Oceans King Lighting Engineering Co Ltd
Current assignee: Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd; Shenzhen Oceans King Lighting Engineering Co Ltd
Priority date: 2009-09-01
Filing date: 2009-09-01
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2029-09-01
Also published as: CN101717942B

Abstract

本发明提供一种金属表面防腐层结构及其制造方法，该防腐层结构包括底漆层、中间漆层和面漆层，底漆层厚度为40～80μm，中间漆层厚度为50～100μm，面漆层厚度为40～80μm，其中，底漆层由环氧-聚酰胺加成物体系涂料涂覆而成，中间漆层由厚浆型环氧-聚酰胺加成物体系涂料涂覆而成，面漆层由丙烯酸聚氨酯体系涂料涂覆而成。该涂覆方法包括：在金属表面涂覆底漆层；在底漆层上方涂覆中间漆层；在中间漆层上方涂覆面漆层。本发明实施例的金属表面防腐层结构，其防腐性能、抗老化性能、机械性能良好，且工艺简单，成本低于目前普遍采用的粉末涂料，又无重金属所以绿色环保。

Description

金属表面防腐层结构及其涂覆方法

技术领域

本发明涉及一种金属表面防腐层结构及其涂覆方法，尤其是涉及一种海上铝合金底材电气设备表面防腐层结构及其涂覆方法。

背景技术

近年来海洋开发受到普遍重视，各种海上运输工具，各类船舶及各式各样的海上生产设施都是用金属制成的。这些耗资巨大，用量可观的金属构筑物有的长年处于风吹、雾漫、雨淋、日晒的海洋大气区，有的长年处于反复出没的潮汐、波浪的飞溅区，有的长年受到流动海水浸刷，处于含菌海泥的全浸区。在这样恶劣的海洋环境中，金属的腐蚀速度比在陆地大得多。同时，随着现代照明业的发展，工业环境对电气设备及其附属构件的性能稳定性和可靠性要求越来越高，其中，亟待解决的问题之一就是电气设备材料的防腐蚀问题，尤其在恶劣工况下，如海洋平台、海军基地以及石化产业等环境当中，要想提高电气产品使用寿命，防腐蚀性能几乎成为衡量电气设备质量的最为关键的指标。

处于海洋环境中的电气设备被腐蚀后，一旦电气设备因腐蚀而失效，将会造成海洋工程及离岸生产企业经济上的损失，甚至会对工业生产安全构成严重威胁。其中，尤其是一些局部腐蚀，如电气设备外壳的孔蚀和应力腐蚀破裂，常常是突然发生的，可能引起打火爆炸，还会造成环境污染甚至意外人身事故。

目前，防爆高危环境电气设备的表面防护处理方法主要有两种：一种是采用静电喷环氧聚酯塑粉涂覆工艺在电气设备的表面进行涂覆，然后将电气设备整体放在加热房内加热，此种工艺方法很难抵御海上大气区盐分，尤其是穿孔腐蚀和点蚀，抗氯离子的渗透能力极差，且涂层厚度不够，耐候耐紫外线有效期短，耐紫外线性能也很差。另一种是在有大型电镀池的情况下，对批量整灯进行电镀镍铬合金，并在表面涂覆锌基重防护涂层，该方法可有效抵御一般的海上环境气氛侵蚀，但投入成本很高，工序复杂生产效率较低，且电镀时造成严重的环境污染。

发明内容

本发明实施例的目的在于，提供一种金属表面防腐层结构，旨在解决现有金属表面的涂层耐腐蚀性能差、厚度不够、耐候耐紫外线有效期短的问题。

本发明实施例的另一目的在于，提供一种金属表面防腐涂覆方法。

本发明实施例的金属表面防腐层结构，包括由内及外涂覆于金属表面的底漆层、中间漆层和面漆层三层涂料，底漆层厚度为40～80μm，中间漆层厚度为50～100μm，面漆层厚度为40～80μm，其中，底漆层由环氧-聚酰胺加成物体系涂料涂覆而成，中间漆层由厚浆型环氧-聚酰胺加成物体系涂料涂覆而成，面漆层由丙烯酸聚氨酯体系涂料涂覆而成。

本发明实施例的金属表面防腐涂覆方法，包括如下步骤：

将环氧-聚酰胺加成物体系涂料在金属表面涂覆，形成一层厚度为40～80μm的底漆层；

将厚浆型环氧-聚酰胺加成物体系涂料在底漆层上方涂覆，形成一层厚度为50～100μm的中间漆层；

将丙烯酸聚氨酯体系涂料在中间漆层上方涂覆，形成一层厚度为40～80μm的面漆层。

上述技术方案，由于其采用环氧-聚酰胺加成物体系作为底漆层原料，而聚酰胺中具有反应活性的多胺，尤其是具有较强附着活性的基团，可以驱赶有色金属微孔中的各种气体和水分，并占据这些微孔，通过范德华力和表面吸附作用，与底材牢固结合，克服了现有涂装体系底漆与有色金属底材附着力差的缺点。

由于采用厚浆型环氧-聚酰胺加成物体系作为中涂漆层原料，使防护膜成为硬度、柔韧性兼备的涂层，既有一定的韧性，又易于打磨。

由于采用丙烯酸聚氨酯体系作为面漆层原料，而聚氨酯树脂中醇和羧酸，使面漆组分中聚氨酯树脂的主链成为加长的硬链段，具有致密的网状结构，从而形成坚韧、防护性能优良的漆膜，大大提高了海洋环境耐候性和氯离子对金属基体的侵入。

这样，本发明实施例的金属表面防腐层结构，其防腐性能、抗老化性能、机械性能良好，参见实施例表格数据。

另外，本发明的金属表面防腐层结构，采用直接涂覆的方法形成，且未用重金属和硫磷等有毒元素，相对现有在金属表面电镀镍铬合金并涂覆锌基重防护涂层的方法，不仅工艺简单，成本低于目前普遍采用的粉末涂料，而且绿色环保。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种防腐性能、抗老化性能、机械性能均能符合海上恶劣环境的金属表面防护要求的金属表面防腐层结构，具体而言，该金属表面防腐层结构，包括由内及外涂覆于金属表面的底漆层、中间漆层和面漆层三层涂料，底漆层厚度为40～80μm，中间漆层厚度为50～100μm，面漆层厚度为40～80μm，其中，底漆层由环氧-聚酰胺加成物体系涂料涂覆而成，中间漆层由厚浆型环氧-聚酰胺加成物体系涂料涂覆而成，面漆层由丙烯酸聚氨酯体系涂料涂覆而成。由于其采用环氧-聚酰胺加成物体系作为底漆层原料，而聚酰胺中具有反应活性的多胺，尤其是具有较强附着活性的基团，可以驱赶有色金属微孔中的各种气体和水分，并占据这些微孔，通过范德华力和表面吸附作用，与底材牢固结合，克服了现有涂装体系底漆与铝合金、锌等各种有色金属底材附着力差的缺点。

由于采用丙烯酸聚氨酯体系作为面漆层原料，而聚氨酯树脂中醇和羧酸，使面漆组分中聚氨酯树脂的主链成为加长的硬链段，具有致密的网状结构，从而形成坚韧、防护性能优良的漆膜，大大提高了金属对海洋环境的耐候性和氯离子对金属基体的侵入。

这样，本发明的金属表面防腐层结构，其防腐性能、抗老化性能和机械性能良好，参见实施例表格数据。

更具体的，上述底漆层厚度为60～70μm，中间漆层厚度为70～80μm，面漆层厚度为70～80μm。

本发明实施例还提供一种金属表面防腐涂覆方法，包括如下步骤：

其中，上述每一层涂料中，还可以根据需要加入不超过该层涂料总重量20％的稀释剂。

上述稀释剂并无特别限制，为本领域常用稀释剂，例如可选择二甲苯、甲苯、丁醇、乙醇、丙醇、异丙醇、醋酸丁酯、醋酸乙酯、环己酮、丁酮、丙酮、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚和DBE(dibasic esters，二价酸酯)中的一种或几种的组合。

上述金属表面防腐涂覆方法适合于各种有色金属，例如，在铝合金、铜、锌基体表面进行涂覆，特别适合以铝合金为底材的海上工程用防腐涂覆。

上述金属表面防腐涂覆方法可采用本领域常用涂覆方式进行涂覆，例如，可采用喷涂、刷涂和辊涂方式进行涂覆。

更进一步，上述金属表面防腐涂覆方法，其中，环氧-聚酰胺加成物体系涂料由比为2∶1～4∶1的环氧树脂与聚酰胺配制而成；所述厚浆型环氧-聚酰胺加成物体系涂料由重量比为2∶1～4∶1的厚浆型环氧树脂与聚酰胺配制而成；所述丙烯酸聚氨酯体系涂料由重量比为5∶1～7∶1丙烯酸和聚氨酯配制而成。进一步优选的方案为，环氧-聚酰胺加成物体系涂料由重量比为3∶1的环氧树脂与聚酰胺配制而成；厚浆型环氧-聚酰胺加成物体系涂料由重量比为3∶1的厚浆型环氧树脂与聚酰胺配制而成；丙烯酸聚氨酯体系涂料由重量比为7∶1的丙烯酸和聚氨酯配制而成。

更进一步，上述金属表面防腐涂覆方法，还包括涂覆底漆前对金属基体表面的预处理步骤，即清除基材表面油脂和杂质，清除办法为本领域常用办法，例如，可依次通过酸洗、清水、去离子水来进行清除；然后在金属基体表面打砂，除锈等级至Sa 2.5～3.0。

更进一步，上述中间漆层在底漆层干燥后进行涂覆；所述面漆层在中间漆层干燥后进行涂覆。

实施例1

选用一种离岸石油平台用防爆灯具(灯具外壳为铝合金)对其外表面进行涂覆，工艺步骤为：

1、制备底漆涂料：底漆由重量比为3∶1的环氧树脂与聚酰胺配制而成的固化剂组成，倒入喷桶内，在使用时不断搅拌。

2、依次通过酸、清水、去离子水清洗步骤，彻底清除基材表面油脂和其它杂质；然后，在金属基体表面打砂，除锈等级至Sa 2.5～3.0。喷砂后起码达到Sa2.5，呈锋利粗糙面。

3、对整个结构或零部件的底漆喷涂，同时整灯结构或其零部件的所有死角均应重点喷涂。手工喷漆时喷孔直径要求0.5mm，扇角为40度。喷涂表面要求：油漆喷嘴采用喷孔直径0.48～0.53mm，扇角要求喷涂表面。吊挂的部件先喷顶部，然后喷其两侧，最后喷底部。重涂间隔4小时，底漆达到指触干后再喷中间漆。

底漆厚度达到80μm(底漆总厚度)。

4、中层漆的施工：中层漆涂料由重量比为3∶1的厚浆型环氧树脂与聚酰胺配制的固化剂组成，倒入喷桶内，在使用时不断搅拌。喷孔直径0.5mm，扇角为60度。其中严重影响外观质量的区域，需用原子灰刮平。重涂间隔3小时。

中层漆的漆膜(干膜)厚度达到100μm。

5、面漆的施工：面漆涂料由重量比为7∶1丙烯酸和聚氨酯配成的固化剂组成。手工喷漆时喷孔直径要求0.48mm，压力为150bar。施工前要求中层漆达到指触干。

面漆的漆膜(干膜)厚度要求达到80μm。

6、喷完后放入规定场所清洁室内晾干，干后涂装体系的漆膜(干膜)总厚度用干膜检测仪进行测量达到260μm。

当然，上述底漆层涂料、中间漆层涂料和面漆涂料配制时，其中还可以加入稀释剂，稀释剂为本领域常用稀释剂，例如可选择二甲苯、甲苯、丁醇、乙醇、丙醇、异丙醇、醋酸丁酯、醋酸乙酯、环己酮、丁酮、丙酮、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚和DBE(dibasic esters，二价酸酯)中的一种或几种的组合。以涂料总重量计，稀释剂含量不大于20％。

实施例2

与实施例1基本相同，不同在于：用于压铸锌合金基材电器连接件表面，底漆层涂料、中间漆层涂料和面漆涂料均由固化剂和稀释剂组成，其中，底漆层涂料中固化剂采用重量比为3∶1的环氧树脂与聚酰胺配制而成，中间漆层涂料中固化剂由重量比为3∶1的厚浆型环氧树脂与聚酰胺配制而成，面漆涂料中固化剂由重量比为7∶1丙烯酸和聚氨酯配制而成，稀释剂均采用丁醇，每一层配制的涂料中稀释剂含量为5％重量，底漆层厚度为50μm，中间漆层厚度为50μm，面漆层厚度为50μm。当然，稀释剂也可以采用本领域其它常用稀释剂，稀释剂比例不大于每一层配制的涂料总重量20％都是可以实现的。

实施例3

与实施例2基本相同，不同在于：用于海军黄铜船用基材填料函表面，底漆层涂料中固化剂采用重量比为3∶1的环氧树脂与聚酰胺配制而成，中间漆层涂料中固化剂采用重量比为3∶1的厚浆型环氧树脂与聚酰胺配制而成，面漆涂料中固化剂由重量比为6∶1丙烯酸和聚氨酯配制而成，稀释剂均采用丙醇与甲苯的混合物，每一层配制的涂料中稀释剂含量为8％重量，底漆层厚度为40μm，中间漆层厚度为50μm，面漆层厚度为40μm。当然，稀释剂也可以采用本领域其它常用稀释剂，稀释剂比例不大于每一层配制的涂料总重量20％都是可以实现的。

实施例4

与实施例2基本相同，不同在于：用于船舶6061冲压铝板配电箱表面，底漆层涂料中固化剂采用重量比为2∶1的环氧树脂与聚酰胺配制而成，中间漆层涂料中固化剂由重量比为2∶1的厚浆型环氧树脂与聚酰胺配制而成，面漆涂料中固化剂由重量比为5∶1丙烯酸和聚氨酯配制而成，稀释剂均采用二甲苯，每一层配制的涂料中稀释剂含量为10％重量，底漆层厚度为70μm，中间漆层厚度为80μm，面漆层厚度为80μm。当然，稀释剂也可以采用本领域其它常用稀释剂，稀释剂比例不大于每一层配制的涂料总重量20％都是可以实现的。

实施例5

与实施例2基本相同，不同在于：用于船舶热浸锌电器管线表面，底漆层涂料中固化剂采用重量比为4∶1的环氧树脂与聚酰胺配制而成，中间漆层涂料中固化剂采用重量比为4∶1的厚浆型环氧树脂与聚酰胺配制而成，面漆涂料中固化剂由重量比为7∶1丙烯酸和聚氨酯配制而成，稀释剂均采用环己酮、丁酮和丙酮的混合物，每一层配制的涂料中稀释剂含量为15％重量，底漆层厚度为50μm，中间漆层厚度为50μm，面漆层厚度为70μm。当然，稀释剂也可以采用本领域其它常用稀释剂，稀释剂比例不大于每一层配制的涂料总重量20％都是可以实现的。

对比例1

采用现有喷塑粉涂覆工艺对实施例1中离岸石油平台用防爆灯具进行涂覆。

对上述各实施例和对比例进行测试，测试结果见表1。

表1中涂膜外观检验要求为涂膜完整、平整光滑且光泽均匀；

耐磨性检验要求为750g/500r失重；膜厚要求80～100μm；

附着力等级检验要求为1级；

铅笔硬度等级检验要求为H；

冲击强度检验要求为50Kg·cm正反通过；

耐酸性检测采用5％H₂SO₄在5±1℃条件下进行，检验要求为6h无变化；

耐碱性检测采用5％NaOH在25±1℃条件下进行，检验要求为24h无变化；

耐湿热性检测在47±1℃，96±2％湿度条件下进行，检验要求为1000h通过；

耐盐雾性检测采用50g/l±10g/lNaCl，PH＝6.5～7.2，温度为35±2℃条件下进行，检验要求为1000h通过；

耐霉菌性等级检验要求为1级；

耐人工老化试验采用QUV(紫外光加速老化试验机)进行，检验要求为1000h通过。

表1(涂膜检验指标对比表)

注：各项指标执行标准均为相关国标(GB)

从表1中结果可以看出，本发明实施例的金属表面防腐层结构相对于对比例1，其防腐性能、抗老化性能、机械性能有很大的提高，能符合海上恶劣环境金属表面防护的要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种金属表面防腐层结构，包括由内及外涂覆于金属表面的底漆层、中间漆层和面漆层三层涂料，其特征在于，所述底漆层厚度为40～80μm，所述中间漆层厚度为50～100μm，所述面漆层厚度为40～80μm，其中，底漆层由环氧-聚酰胺加成物体系涂料涂覆而成，中间漆层由厚浆型环氧-聚酰胺加成物体系涂料涂覆而成，面漆层由丙烯酸聚氨酯体系涂料涂覆而成。

2.如权利要求1所述的金属表面防腐层结构，其特征在于，所述底漆层厚度为60～70μm，所述中间漆层厚度为70～80μm，所述面漆层厚度为70～80μm。

3.一种金属表面防腐涂覆方法，其特征在于，包括如下步骤：

将厚浆型环氧-聚酰胺加成物体系涂料在所述底漆层上方涂覆，形成一层厚度为50～100μm的中间漆层；

将丙烯酸聚氨酯体系涂料在所述中间漆层上方涂覆，形成一层厚度为40～80μm的面漆层。

4.如权利要求3所述金属表面防腐涂覆方法，其特征在于，所述环氧-聚酰胺加成物体系涂料由重量比为2∶1～4∶1的环氧树脂与聚酰胺配制而成；所述厚浆型环氧-聚酰胺加成物体系涂料由重量比为2∶1～4∶1的厚浆型环氧树脂与聚酰胺配制而成；所述丙烯酸聚氨酯体系涂料由重量比为5∶1～7∶1的丙烯酸和聚氨酯配制而成。

5.如权利要求4所述金属表面防腐涂覆方法，其特征在于，所述环氧-聚酰胺加成物体系涂料由重量比为3∶1的环氧树脂与聚酰胺配制而成；所述厚浆型环氧-聚酰胺加成物体系涂料由重量比为3∶1的厚浆型环氧树脂与聚酰胺配制而成；所述丙烯酸聚氨酯体系涂料由重量比为7∶1的丙烯酸和聚氨酯配制而成。

6.如权利要求3所述金属表面防腐涂覆方法，其特征在于：先清除基材表面油脂和杂质；然后在金属基体表面打砂，除锈等级至Sa 2.5～3.0。

7.如权利要求3所述金属表面防腐涂覆方法，其特征在于，其中，所述每一层涂料中加入不超过该层涂料总重量20％的稀释剂。

8.如权利要求7所述金属表面防腐涂覆方法，其特征在于，所述稀释剂为二甲苯、甲苯、丁醇、乙醇、丙醇、异丙醇、醋酸丁酯、醋酸乙酯、环己酮、丁酮、丙酮、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚和DBE中的一种或几种的组合。

9.如权利要求3所述金属表面防腐涂覆方法，其特征在于，所述金属为有色金属。

10.如权利要求3所述金属表面防腐涂覆方法，其特征在于，可采用喷涂、刷涂和辊涂方式进行涂覆。