烧结型无铬锌铝涂层的制备与性能研究

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由于达克罗技术涂覆工艺方便简单,防腐蚀效果好等优点,而在工业及日常生活中有着广泛应用。但是因为达克罗技术在应用过程中会用到铬酐,从而导致污染环境的六价铬和三价铬残留。因此摒弃达克罗涂层中的六价铬或三价铬,研制新型的能够满足工程实际需要的无铬锌铝防腐涂料为其发展趋势。  本论文讨论了烧结型无铬锌铝涂料的主要组成成份及其对涂料和涂层性能的影响,并通过正交试验法确定了最佳配方。  本实验所研制的烧结型无铬锌铝涂料主要由锌粉与铝粉、润湿分散剂、抗氧化剂、粘结剂和缓蚀(钝化)剂所组成。在以中性盐雾试验结果和涂层与钢铁金属基体间的结合力为评价指标时,确定了上述组成成份对涂料和涂层性能的影响程度和优化后涂料的基本组成。  本文还讨论了不同添加剂(例如 pH调节剂、增稠剂和流平剂)对无铬锌铝涂料和涂层的性能的影响,以保证无铬锌铝涂料和涂层的稳定性、使用寿命和改善其施工性能等。  确定了本实验条件下无铬锌铝涂料应保持的搅拌时间。根据正交试验的极差分析,讨论了烧结固化工艺参数对涂层性能的影响,以中性盐雾试验结果和涂层与钢铁金属基体间结合力为评价指标,优化确定了烧结固化工艺参数。  对所制备涂层的形貌、结构及成份运用电子扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X-ray衍射仪进行了分析测定,并通过耐湿热性能试验、中性盐雾试验、硝酸铵快速检验和电化学测试考察了无铬锌铝涂层在不同环境下的腐蚀行为。  XRD衍射结果表明:涂层虽然在一定温度下烘烤固化一段时间后,但其中的锌粉和铝粉并未被完全氧化或与涂料中其它组份发生反应而生成另外的物质,仍以单质金属的形态存在涂层之中。  通过SEM图片观察得知,片状锌粉和铝粉在涂层中呈叠片状结构分布,涂层中有粘结剂或缓蚀(钝化)剂等与锌粉和铝粉或金属基体发生反应后生成能增加涂层与金属基体间的结合力的包覆物质。  电化学测试表明,无铬锌铝涂层在一定浓度NaCl溶液中开路电位的变化可分为四个阶段:浸泡初期,锌粉和铝粉活化,电位负移;浸泡中期,随着浸泡时间的延长,腐蚀产物的生成,电位开始正移,在这一阶段,主要是锌粉和铝粉牺牲阳极对金属基体的保护作用,与本实验所选用的市售达克罗涂层相比,本实验所制备出的无铬锌铝涂层有着较长的牺牲阳极对金属基体的保护的时间;第三阶段,腐蚀产物所产生物理屏障起着主要作用;浸泡后期,腐蚀产物体积膨胀并产生局部应力,使得涂层出现新的微裂缝,腐蚀性介质渗透到金属基体表面,电位再次快速正移,涂层失去保护作用。极化曲线测试结果说明,达克罗涂层的自修复能力强于无铬锌铝涂层。电化学阻抗谱(EIS)结果也说明了积聚在涂层孔隙的稀土元素的氢氧化物或氧化物等腐蚀性产物增大了涂层对侵蚀性介质渗透的物理屏蔽作用,与本实验所选用的市售达克罗涂层相比,本实验所制备的无铬锌铝涂层中微裂缝和孔隙较少。
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