水性鋅鋁粉防腐涂層的研究.pdf

1、進入21世紀以來，金屬防護工業(yè)受到出于環(huán)保和節(jié)能等方面的日益嚴峻的壓力，涂料工業(yè)向環(huán)保型發(fā)展已成定局。此外，對涂料性能和使用壽命的要求導(dǎo)致基于硅化學(xué)，碳、硅雜化化學(xué)等耐久性新一代聚合物日漸取代基于碳化學(xué)的聚合物，硅化學(xué)在幾乎所有的涂料方面的滲透是顯而易見的。 鋅鉻涂層(即達克羅DACROMET)屬于水性金屬粉涂層的范疇，是當(dāng)今國際上金屬表面處理富有代表性的技術(shù)。是一種同時具有物理屏蔽、陰極保護等優(yōu)良防護功能的涂層，然而由于六價鉻

2、的毒性，目前世界各國尤其是發(fā)達國家已開始采取越來越嚴格的措施限制鉻的使用。無鉻鋅鋁涂層正是為滿足世界各國的VOC法規(guī)和汽車行業(yè)規(guī)定的環(huán)保要求而開發(fā)出的表面處理新溉念。目前美國、德國、日本、韓國已經(jīng)有成型的無鉻鋅鋁涂層面世。 本論文介紹了國內(nèi)外傳統(tǒng)鋅鉻涂層(即達克羅)的技術(shù)特點，總結(jié)概述了無鉻鋅鋁涂層的發(fā)展及現(xiàn)狀。在此基礎(chǔ)上，嘗試以無毒粘接劑及鋅鋁粉顏填料為主體，研制開發(fā)出環(huán)保型水性鋅鋁粉涂層，并且研究涂層的防護機理，嘗試對涂層的

3、性能進行改進。 論文從粘結(jié)劑的篩選入手，通過對涂層物理性能分析(附著力、涂層硬度等指標(biāo))；以及涂層浸泡失效實驗，選定硅烷作為鋅鋁粉涂層的粘結(jié)劑，制備了性能較好的水性鋅鋁粉涂層。硅烷用于金屬粉涂層不僅可以起到粘結(jié)劑的作用，而且硅烷降低了鋅粉的反應(yīng)活性，抑制鋅粉在涂層中的消耗。 運用掃描電鏡(SEM)，能譜分析(EDS)對制備的涂層表觀形貌分析，得出涂層的組成結(jié)構(gòu)為由層疊狀結(jié)構(gòu)的片狀鋅鋁粉和硅烷粘結(jié)劑所組成，金屬粉表面均勻的

4、覆蓋了一層硅烷膜，涂層表面存在微孔和縫隙。通過涂層/碳鋼體系浸泡在3.5﹪NaCl中的EIS，以及極化曲線分析，分析了涂層的防腐機制，評價了涂層的防護性能。結(jié)果表明在整個浸泡過程中硅烷鋅鋁涂層主要出現(xiàn)了三個防護期，初期為表層鋅鋁粉的活化階段，中期為鋅鋁粉的電化學(xué)保護階段，后期為阻擋層保護階段。中間階段的持續(xù)時間最長，證明涂層的主要防護機制是金屬粉的電化學(xué)保護。極化曲線出現(xiàn)了明顯的類鈍化現(xiàn)象，根據(jù)單獨鋅粉涂層，以及鋅鋁粉涂層的對比發(fā)現(xiàn)，這

5、種類鈍化現(xiàn)象的產(chǎn)生與鋁粉沒有直接的關(guān)系：結(jié)合鋅鋁粉涂層在浸泡失效過程中的極化曲線分析，得出這種類鈍化現(xiàn)象的產(chǎn)生主要是因為鋅粉的腐蝕產(chǎn)物造成的。通過在涂液中添加無毒緩蝕劑來提高涂層的防護性能，并且通過電化學(xué)阻抗譜、極化曲線分析，得出緩蝕劑的作用機制，通過三種不同緩蝕劑的對比，篩選最佳的緩蝕劑。結(jié)果表明在涂液中添加緩蝕劑，明顯增加了涂層的腐蝕電阻，降低了腐蝕電流，從而降低了鋅鋁粉的消耗速率，使得涂層的陰極防護期延長。在三種環(huán)保型緩蝕劑中，涂