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铬酸锌的性能.应用及发展

铬酸锌zinc chromate 分子式:ZnCrO4 性质:柠檬黄色棱晶。密度3.40g/cm3。溶于酸、液氨。不溶于冷水、丙酮。遇热水则分解。与硫酸锌和铬酸钾水溶液混合则生成碱式铬酸锌(2ZnO·CrO3·2H2O)。工业品有K2O·4CrO3·4ZnO·3H2O和ZnCrO4·4Zn(OH)2(主成分)。前者含钾,而且水溶性成分较后者大。由氧化锌和铬酸酐及重铬酸钾加热反应,经过滤、水洗、离心脱水、干燥制得前者产品。用氧化锌和铬酸酐加热反应,制得后者产

目录

问世
用途
锌铬黄
锶铬黄
109锌铬黄
309锌铬黄
509锌铬黄

问世

  在铅铬黄开始工业化生产后,研究者的注意力集中到其他金属的铬酸盐制备上,如在1847年苏格兰化学家Murdock制成了锌铬黄。Clarke于1853年申请了发明锌铬黄的专利。在19世纪末又出现锶铬黄的工业化生产,当时是作为一种美术用颜料。以后,铬酸钡及铬酸钙相继问世。

用途

  这类颜料开始出现时均作为着色颜料,如锌铬黄呈柠檬黄色,比较耐光,并可耐硫化氢气体,从1860年起又有采用锌黄同铁蓝拼成锌绿。但是锌铬黄的着色力、遮盖力均比不上铅铬黄。直到以后,这类颜料的真正用途才被发现。1900年,钢铁表面采用重铬酸钾溶液作预处理,使钢铁表面钝化而保持在涂装之前不生锈。Gröger在1904年以水洗涤锌铬黄,发现有铬酸根离子可洗出,一直到组成稳定,再无铬酸根离子可洗出为止。1908年,Heckel和Cushman建议锌铬黄有类似于重铬酸钾的防蚀作用,他们推断如锌铬黄配入底漆中,当水渗透过面漆而进入底层,能由锌铬黄供给足够的铬酸根离子,使金属表面得到钝化,从而阻止锈蚀的过程进行下去,因此锌铬黄可以利用水分来扩散有阻蚀作用的铬酸根离子。实践证明锌铬黄底漆确定有抗锈蚀的作用。锌铬黄的防锈机理可用它同钢铁所发生的化学和电化学反应来说明。钝化作用是在阴极区发生的电化学过程所引起的,从而使铁离子与铬酸离子(Cr+6)在钢铁表面形成一层金属氧化物的水合物。由于这类铬酸盐都能提供铬酸根离子,配制成涂料后,在钢铁表面起钝化作用,有防锈、防腐蚀的功能,因此这类颜料已成为防锈颜料中的一个大类,主要品种有锌铬黄、锶铬黄、钡铬黄和钙铬黄。

锌铬黄

  锌铬黄的化学组成开始时一直未能确定,因铬酸锌(ZnCrO4)的溶解度很大,不能单独作为颜料,而必须制成碱式盐或同铬酸钾生成的复合盐,才具有颜料的性质。由于原料配比和配制法上的差异,可以制得不同化学组分的锌铬黄颜料。在1937年,Brizzolara确定锌铬黄的分子式是4ZnO·K2O·4CrO3v3H2O,到1944年,Tarr、Darrin和Tubbs又从实验工作中制备了纯的锌铬黄晶体,证实以上的分子推断是正确的。不过正如上所述,锌铬黄可以有一系列不同的化学组分,成分变动于4ZnO·CrO3·3H2O与4ZnO·4CrO3·K2O·3H2O之间。锌铬黄的主要成分是铬酸锌,习惯上常以三氧化铬(CrO3)的含量作为主要指标,一般锌铬黄中CrO3的含量为35 ~ 45%。
  另一种碱式锌铬黄,不含铬酸钾,三氧化铬的含量在17%左右,分子式为5ZnO·CrO3·4H2O,又称为四碱式锌铬黄,主要用于防锈底漆,磷化底漆。
  在第二次世界大战时,武器的涂装需要急剧增加,锌黄底漆就被列为重要的军用涂料,当时美国Bakelite公司设计了一种磷化底漆以供军事用途,这种底漆配方在1946年公开,底漆分为两个组分,甲组分是四盐基锌黄同聚乙烯醇缩丁醛的研磨浆,乙组分是磷酸和酒精溶液,施工前以一定比例混合两个组分,再进行涂装。
  也有用含三氧化铬较高的锌铬黄,以及各种所用的溶剂的变化。施工前混合两种组分,由于磷酸同四碱式锌黄的作用,当涂料涂装于钢铁表面时,可以形成类磷化处理所生成的磷酸锌、磷酸铁和致密的氧化铁层,同时树脂组分又因交联而形成不溶性的聚合物,在钢铁表面形成封闭层,起到有效的防锈作用,从此四碱式锌黄的应用受到了人们的重视。
  锌铬黄主要用于配制种类防锈底漆。以酚醛树脂为基料的可以制成锌黄酚醛底漆,以醇酸树脂为基料的可制成锌黄醇酸烘干型或自干型底漆。同样以过氯乙烯树脂、环氧酯、聚氨酯树脂为基料,可以制成各类锌黄过氯乙烯底漆、锌黄环氧底漆、锌黄聚氨酯底漆。这类底漆的配方中常配入氧化铁红颜料,底漆处观常相似于铁红底漆,但由于含有锌铬黄组分,防锈效果得到了显著的增强。锌铬黄已成为仅次于红丹的重要防锈颜料。
  锌铬黄作为防锈底漆的主要原料要求含氯离子要低,以免降低其防锈性能,有些标准就规定氯离子的含量在0.1%以下。制漆过程中要求粘度不骤然上升(发胀),底漆贮藏期间只允许粘度略有增高而不超过规定的范围,使在施工应用时能进行正常的涂装操作。
  锌黄底漆中的锌黄颜料体积浓度(PVC)一般为10 ~ 15%。由于锌铬黄的遮盖力很低,在铝粉涂料中适量加入一些锌铬黄,不影响铝粉涂料的金属光泽外观,而这类涂料的防锈性能可能显著增强。

锶铬黄

  锶铬黄在19世末时已开始工业化生产,当时主要用为美术颜料,因为这种颜料有带绿相的鲜明柠檬黄色,并有良好的耐光和耐热性能,其主要缺点是着色力较弱。从1936年开始,在美术颜料中已被相似色相的有机黄颜料所替代。据1982年不完全统计,世界年产量约3,000吨。
  锶铬黄的新用途是用作防锈颜料,因锶铬黄是铬酸锶SrCrO4,也同锌铬黄一样含有铬酸根离子,用于涂料中也有防锈的作用。
  锶铬黄的化学组成是铬酸锶,含量可以在96%以下。锶铬黄是针状颗粒的柠檬黄色的颜料,色泽鲜明,相对密度为3.75,略有透明度,遮盖力约为70
  ~ 90 g/m2,吸油量较高,达43 ~ 47%,视比容为600 ~ 650
  g/L。耐酸和耐碱性均差,着色力也很弱,但是耐热性很好,可耐温300℃而不变色。
  锶铬黄主要用于防锈底漆中,可配制锶黄丙烯酸底漆,用于铝镁合金上,也有用于配制锶黄环氧聚酰胺底漆,作为飞机机身涂料,也可同铝粉拼用,使所配制的铝粉漆外观不受影响,而防锈性能有所提高。
  由于耐热性良好,虽然着色力很低,可用于塑料着色,并可适应近300℃的加工温度而不变色,通常作为塑料的拼色颜料使用。
  铬酸锌,生产过程中由于工艺配方的不同,可得到三种成分不同的铬酸锌,主要有盐基性铬酸锌(即碱式铬酸锌)、四盐基铬酸锌(即四碱式铬酸锌)、铬酸锌(铬酸锌钾),它们都俗称锌铬黄或锌黄。生产厂家目前主要有上海铬黄颜料厂等,生产的产品系列有以下产品,应用于防腐涂料、防锈漆、卷材涂料底漆等。
  目前很多厂家采用如下产品进行生产如乙烯磷化底漆(采用309或109锌铬黄,用作对有色金属的表面处理和防锈);如重防腐漆之船舶漆或者集装箱漆(采用509或者109锌铬黄);如卷材涂料之底漆,根据不同国家的工艺路线,有采用509锌铬黄和锶铬黄(为另一防锈颜料,特性有耐热性好等优点,也已广泛应用航空涂料、飞机蒙皮涂料等)配伍使用,也有采用109锌铬黄和磷酸锌(为另一防锈颜料)配伍。

109锌铬黄

  a) 出口牌号:1764锌铬黄
  b) 主要分子式:4ZnO CrO3 3H2O
  c) 本品主要成份:,主要用于防锈底漆。

309锌铬黄

  a) 主要分子式:5ZnO CrO3 4H2O
  b) 主要成份为:,主要用于防锈底漆和其它涂料。

509锌铬黄

  a) 主要分子式:4ZnO 4CrO3 K2O 3H2O
  b) 主要成份为:,主要用于防锈底漆。
  产品主要 技术指标
  产品 109锌铬黄 309锌铬黄 509锌铬黄
  外观 淡黄色 黄色 黄色
  三氧化铬含量不小于% 19-22 17 43
  氧化锌含量不小于% 61-68 68-72 35-40
  水份含量不大于% 1.0 1.0 1.0
  吸油量不大于% 40 40 30
  可溶性氯化物含量%不大于 0.1 0.1品。用作锌铬黄颜料,防锈涂料,橡皮、油毛毡和油布等的色料。
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