釩酸鹽復(fù)合耐指紋涂料的研制及性能研究.pdf

1、為了滿足電鍍鋅板高質(zhì)量高性能的要求，近年來出現(xiàn)了耐指紋處理這種新型表面處理技術(shù)。由于耐指紋板具有較高的產(chǎn)品附加值，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于汽車、航空、電氣和家用等領(lǐng)域。目前電鍍鋅板耐指紋處理的傳統(tǒng)方法是使用鉻酸鹽復(fù)合有機(jī)樹脂涂料液進(jìn)行處理，由于涂覆過程中使用的六價(jià)鉻具有致癌性，對(duì)人體和環(huán)境都有嚴(yán)重的危害。迄今為止國內(nèi)外尚未出現(xiàn)一種無鉻處理可以在耐蝕性方面完全替代鉻酸鹽處理。因此需要尋找一種環(huán)境友好且具有良好耐蝕性的耐指紋處理方法。
　　耐

2、指紋處理液是由無機(jī)組分和有機(jī)組分兩部分組成，本文的研究思路是分步進(jìn)行研究。首先進(jìn)行無機(jī)氧化劑的研究，采用釩酸鹽作為成膜主鹽在電鍍鋅板表面制備新型的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜——釩酸鹽轉(zhuǎn)化膜。單因素試驗(yàn)研究釩酸鹽處理液的pH值、成膜溫度、成膜時(shí)間及釩酸鹽濃度等工藝條件的影響。通過正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化確定制備工藝，結(jié)果如下：釩酸鹽濃度為30g/L，pH值為6，成膜溫度為20℃，成膜時(shí)間10min。利用掃描電子顯微鏡（SEM)、能譜分析儀（EDS）、X射線光電子能譜

3、（XPS）及鹽霧試驗(yàn)（NSS）等技術(shù)手段研究轉(zhuǎn)化膜的微觀組織形貌、成分、結(jié)構(gòu)及耐蝕性等性能。XPS結(jié)果顯示轉(zhuǎn)化膜主要是由五價(jià)釩的氧化物或氫氧化物組成，并含有少量的四價(jià)釩及二價(jià)鋅的氧化或氫氧化合物；結(jié)合電化學(xué)測(cè)試等結(jié)果提出轉(zhuǎn)化膜的形成過程可分為鋅溶解、穩(wěn)定成膜、轉(zhuǎn)化膜溶膜三個(gè)階段。由此提出可能的成膜機(jī)理，認(rèn)為轉(zhuǎn)化膜的形成可能是基體的溶解和轉(zhuǎn)化膜的沉積兩者共同作用的結(jié)果；借助EIS等技術(shù)研究了鋅基體表面釩酸鹽轉(zhuǎn)化膜在3.5wt％NaCl溶液

4、浸泡過程中的腐蝕行為，深入分析了轉(zhuǎn)化膜的失效機(jī)制。
　　采用釩酸鹽復(fù)合有機(jī)樹脂涂層構(gòu)成耐指紋處理體系以優(yōu)化膜層防護(hù)性能，通過試驗(yàn)篩選采用水性丙烯酸作為成膜劑，釩酸鹽和L-抗壞血酸作為混合氧化劑，納米SiO2作為阻隔劑，硅烷偶聯(lián)劑KH560作為界面改性劑，磷酸作為酸度調(diào)節(jié)劑。通過形貌觀察、耐蝕性及組成測(cè)試考察了復(fù)合有機(jī)樹脂涂層的性能。結(jié)果顯示自制的釩酸鹽復(fù)合有機(jī)樹脂涂層具有較平整的表觀形貌，優(yōu)于同類商品涂層的耐蝕性能。硅烷偶聯(lián)劑的分

5、子橋作用使納米SiO2、釩酸鹽等無機(jī)物與水性有機(jī)丙烯酸樹脂橋連在鋅基體表面實(shí)現(xiàn)復(fù)合成膜。通過NSS及量化計(jì)算等方法對(duì)這一過程進(jìn)行了驗(yàn)證。最后對(duì)鋅基體表面復(fù)合有機(jī)涂層的形貌、結(jié)構(gòu)、耐蝕性及其成膜過程等進(jìn)行了系統(tǒng)地研究。
　　硅烷偶聯(lián)劑具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能，在金屬表面處理方面有著廣泛地應(yīng)用。試驗(yàn)研究了KH171、KH570及KH560三種硅烷偶聯(lián)劑的水解工藝，采用電導(dǎo)率法表征硅烷的水解過程，電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明硅烷水解工藝經(jīng)過兩次水解過

6、程可以使硅烷水解液更加穩(wěn)定。結(jié)果還顯示二次水解工藝能夠使硅烷膜具有良好耐蝕性，三種硅烷水解液中以KH560得到膜層的耐蝕效果最好。采用兩步法工藝得到釩酸鹽復(fù)合硅烷涂層，即先在鋅基體表面涂覆硅烷膜，然后再通過釩酸鹽處理液進(jìn)行處理的方式來制備復(fù)合膜。通過 SEM觀察復(fù)合膜前后的表觀形貌；XPS和紅外光譜測(cè)試了復(fù)合硅烷膜的表面組成和結(jié)構(gòu)；采用中性鹽霧試驗(yàn)和電化學(xué)方法測(cè)量了復(fù)合涂層的耐蝕性能。試驗(yàn)結(jié)果表明：復(fù)合硅烷膜的表面形貌相對(duì)于單純硅烷膜，