防腐要求强加给画零部件行业变得越来越更严格甚至比10年前。防腐涂料和油漆制造商试图满足更严格的涂层耐腐蚀要求的众多组件旨在提高涂层的耐蚀性成分。一个解决方案,解决这些严格的要求是把贱金属牺牲金属涂料和油漆。牺牲层,底部涂层支持油漆层损坏或薄弱区域,从而提供更全面和更持久的腐蚀防护系统。

地址要求更严格的腐蚀,涂层工艺开发。这些包括电镀、热浸镀锌,镀锌粉。尽管这些新涂层过程改善耐腐蚀,他们仍然incurr以下问题:油漆附着力差的涂层和破坏漆膜白色腐蚀后开始形成。第一个问题发生在电镀和热浸涂料,而第二个出现的所有类型的涂料,包括机械镀锌,镀锌粉。

电镀

在电镀过程中,涂料由Zn-Fe、锌镍,Zn-Co、Zn-Cd合金研发和生产。然而,增加涂层降水过程的复杂性和敏感性,结果需要更精确的生产控制导致涂层大幅度增加生产成本。同时,增加潜在的环境危险因素的涂料,如镍、Co和Cd,导致更高的废物处理费用。

热浸镀

另一个普遍接受的方法应用耐腐蚀锌基涂料热浸(或镀锌)的过程,在这部分浸入熔融的锌浴治疗。这种方法被广泛用于涂料应用到大型产品,和一个持续的过程的应用防护涂料在金属板和线。

在1970年代,热浸镀过程被修改使用含铝、锌。使用这些热浸涂料生产过程各种商业名称;然而他们的化学成分是一样的。涂料,在欧洲和美国被称为Galfan,含有4.7 - 5.2%的铝的重量。Galvalum涂层,商业化生产在美国,包含大约55%的铝的重量。

Galfan涂层的特点是3 - 5倍低腐蚀性的质量损失速率比传统的热浸镀技术的涂料,同时,通过增加一段时间运行前的外观红色贱金属腐蚀。

虽然引入相对少量的铝(通常4 - 7%按重量)是导致增加镀锌层的耐蚀性、电化学机理导致这种效果并不明显。Zn-Fe阻力越高,锌镍、Zn-Cd合金相比,纯锌可以归因于他们的更高的电极电位,电化学势的第二个组成部分高于锌合金,如表1所示。

相反,与铝和镁锌合金电化学电位等于-1.663 V和-2.37 V,分别情况相反。从电化学的角度来看,与铝和/或镁锌合金应该减少耐腐蚀。

zinc-aluminum涂料的耐蚀性的增加所产生的热浸镀技术通过使涂层的化学成分更加复杂。添加镁和硅涂层成分能使涂层的耐蚀性今日工业防腐涂料要求的水平。

1根据j .田中et al ., Zn-Al涂层与Mg和Si外加剂具有复杂的相成分引起的相变过程的过渡浴温度到室温。除了Zn-Fe intermetallide层相邻的贱金属,阶段几乎纯锌,几乎纯铝和共晶Zn-Al成分,约5 - 6%的重量,也观察到。根据这些作者,几乎纯铝不腐蚀由于其self-passivation能力。

Galfan-type涂层腐蚀稳定性的增加似乎由于共晶zinc-aluminum,当受到腐蚀,形成不溶性化合物,填补涂层孔隙和裂缝等缺陷。从本质上说,这些不溶性化合物的活性提供了涂料self-passivation效果类似于观察纯铝及其合金。

然而,涂料应用复杂形状的零件上使用该技术未能提供一个统一的厚度。的另一个常见的缺点锌基涂料应用的电镀和热浸镀过程是二次涂层附着力较低。白锌的腐蚀,发达毛孔和缺陷附近的油漆,导致第二涂层的机械破坏。随着腐蚀过程的进步,其产品取代油漆,展品起泡。

镀锌粉

镀锌粉是一个过程,其中部分被加热数小时在一个封闭的,通常旋转,容器一起锌粉的温度在370 - 450ºC。这个过程的结果,两个intermetallide Zn-Fe阶段是在衬底表面形成的。第一阶段通常只有几微米厚。它毗邻贱金属,并包含大约20%按重量的铁。第二阶段,形成的主要部分涂层厚度,含有更少的铁,通常按重量高达12%的铁。

过程温度接近锌熔点(~ 419ºC),有时超过它。防止粉末熔化和/或坚持基质,锌粉是稀释和惰性填料,如砂、氧化铝等。

由于镀锌粉的过程,一个相对粗糙和多孔涂层形成,遵循均匀衬底的概要文件。的涂料也是一个好的衬底应用第二个涂料或油漆附着力好。

但白锌的腐蚀,发达的气孔和缺陷附近的油漆,导致的机械破坏油漆。随着腐蚀过程的进步,它取代了油漆,展品起泡。

GREENKOTE™

新的牺牲层组,称为GREENKOTE PM-group,提供出色的油漆附着力和低白色腐蚀速率,从而防止油漆的破坏同时提高耐蚀性。

腐蚀保护系统基于这些牺牲涂料测试和改进为重型腐蚀领域,大众汽车和通用汽车和摩托罗拉作为粉末涂料更便宜、更好的选择在户外应用。

因此,它的主要目标是GREENKOTE pm1涂层发明克服上述缺点,提供一个扩散涂层,具有所有镀锌粉镀膜工艺的优点,但达到高耐腐蚀率以及创造白色腐蚀率低。更具体地说,目标是提供一个多金属Zn-Fe-Al扩散涂料铁基项的表面。进一步对象GREENKOTE pm1涂层是提供所需的饱和粉混合物的成分来实现扩散涂层工艺生产涂层。

的多金属GREENKOTE pm1涂层具有多相结构。第一个两层相邻的金属衬底包含Zn-Fe金属互化物,作为普通镀锌粉是很常见的。这些层的总厚度可以等于甚至超过100微米。选择最优厚度为每个特定实例根据需求的实例。

与镀锌粉,主要Zn-Fe金属间的扩散层包含Zn-Al-Fe夹杂物(图1和图2)。这些夹杂物的阶段的组成在很大程度上取决于冷却速度和初始饱和度粉组成。组件的锌、铝和铁必须出现在这些阶段。其他金属也可能包括在内。

涂层是通过一个扩散过程,实现了加热产品的温度在370 - 450ºC在饱和粉混合物环境中在一个封闭的容器,在涂层成分包括铝、铁和锌,合金和金属间化合物。在首选的体现,粒子含有如此丰富铝的合金和金属间化合物分布的夹杂物,作为祭祀阶段,主要是表面的涂层。

图的描述

更好地理解本发明,指的是伴随数字,图1显示了Al-Fe-Zn夹杂物在涂层表面。图2显示了一个剖视图Al-Fe-Zn包容。夹杂物,不同的结构比主涂层结构,显然是显示。这些夹杂物的平均尺寸是46个微米。根据微量分析数据,这些夹杂物的组成如下:30%按重量的锌,39%按重量的铁和铝的重量的30%。根据Fe-Al二元相图,包括粒子组成的Fe-Al Zn-Al合金和金属间化合物。显然,斑块的存在,拥有这样一篇作文,结果在一个较高的涂层腐蚀。

图3展示了盐雾测试结果对不同涂层成分和过程。它显示了各种涂料的质量损失的盐雾试验,并提供一个说明提出的高耐腐蚀涂层。非常低的涂层质量损失率的GREENKOTE pm1涂层显示锌腐蚀(白色腐蚀)率很低——一个额外的优势底漆涂层,防止油漆层的破坏。

图4展示了涂层和夹杂物成分的微量分析数据。

优选的描述

如前所述,腐蚀的主要原因在镀锌粉过程中涂层产品之间的电化学反应底物(主要包括铁)和金属间化合物Zn-Fe涂层。

最小化的corrosion-producing影响电化学反应底物和金属间化合物Zn-Fe涂料,在GREENKOTE pm1涂料介绍祭祀阶段。这些牺牲阶段保护Zn-Fe金属间化合物与衬底材料直接电化学反应。夹杂物由Al-Fe形成金属间化合物和Zn-Al合金可以作为这种牺牲阶段。Al-Fe金属互化物和Zn-Al合金,比金属间化合物化学活跃Fe-Zn,不可能经历self-passivation铝。在Zn-Al合金和Al-Fe金属间化合物,连续不形成钝化膜铝的氢氧化物。

此外,产品铝腐蚀具有较低的水溶性。他们沉淀涂层缺陷(裂纹、气孔等),填充,从而大大减缓腐蚀速率。这个铝腐蚀产品填充效果不消失,即使牺牲阶段被消耗。此外,锌腐蚀产物增强这种效果通过沉淀涂层缺陷,因而传授和高盐雾条件下耐腐蚀涂层。这种机制解释了涂层的高阻力与知名Galfan类型Zn-Al涂层(图3)。

在涂层过程中,锌扩散从饱和粉环境和形式的层Zn-Fe金属间化合物基板的表面上。粉混合物变得富含铝。铝和铁的反应开始和Fe-Al金属互化物格式化。这个反应发生由于扩散Zn-Fe铁的金属间化合物层到Zn-Al孔隙粉粒。这些夹杂物是随机分布的,大部分在Zn-Fe金属间化合物的表面,如Al-Fe金属间化合物(图1)。

结论

今天的涂层金属必须承受严酷的海洋、工业和农村条件和更密集的使用比镀金属组件必须10年前。此外,原材料的成本上升,特别是不锈钢,导致制造商转向成本较低的材料,耐蚀188金宝搏bet官网性差,因此需要一个性能涂料。这些行业条件需求创造了一个更大的金属部件的腐蚀保护制造商和他们的客户。本文详细,GREENKOTE牺牲涂料提供了一个解决方案,可以提高耐蚀性。

这个涂层工艺,所描述的,来自专利酒吧。不。我们2004/0105998 A1发布于2004年6月3日。

在美国的进一步信息,联系317/595.9535史蒂夫·布罗德里克,或通过电子邮件与srbroderick@juno.com联系。