新型防腐涂层无铬达克罗的制备及耐蚀机理研究

摘要

随着全球环保意识的日益增强，含有高致癌性六价铬的达克罗涂层越来越受到限制。无铬达克罗涂层凭借其优异的耐蚀性、良好的结合力、无氢脆、无污染等特点，得到了极广泛的应用。
　　 本文的研究重点是无铬达克罗涂液的制备及涂层的耐蚀机理。研究了涂液的主要组分及含量对涂层性能的影响，确定了涂液的最佳配方；研究了操作条件对涂层性能的影响，确定了涂层制备的最佳工艺条件；通过扫描电镜、能谱分析、X衍射分析对涂层的成膜机理及耐蚀机理作了初步探讨。主要研究结果如下：
　　 (1)本研究采用的金属粉为鳞片状锌铝粉，确定锌铝粉比例为5：1时，涂层的外观较好、耐蚀性较强。
　　 (2)实验首次采用聚氨酯改性环氧树脂为粘结剂，聚酰胺树脂为固化剂。当聚氨酯改性环氧树脂与聚酰胺树脂间的比例为1.0:1.0时，涂层的结合力及耐蚀性得到显著提高。
　　 (3)考虑到树脂的溶解性及烘烤固化时溶剂的完全挥发，有机溶剂选用二甲苯与正丁醇，其比例为7:3。
　　 (4)考虑到金属粉在涂液中的润湿性及分散性，有机润湿剂选用醋酸丁酯。
　　 (5)以涂液中的主要组分为因素设计了正交试验，采用涂层外观、结合力及耐蚀性作为评价指标，通过综合考虑各方面性能确定涂液的最佳配方。
　　 (6)通过单因素实验确定了涂层的操作条件：烘干温度100～120℃，烘干时间为30min，固化温度230℃，固化时间25～30min。
　　 (7)实验制取的无铬达克罗涂层为银白色，表面均匀、光滑，耐硝酸铵时间达到230min，耐盐雾试验可达1200h无锈蚀，结合力好，完全无铬，符合环保要求。
　　 (8)通过扫描电镜、能谱分析及XRD对无铬达克罗涂层首次进行全面分析，初步探索膜层的成膜机理和耐蚀机理。推测出其防腐机理主要是屏蔽作用、电化学作用及钝化作用。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 前言

1.2 无铬达克罗技术的发展

1.2.1 传统镀锌工艺存在的问题

1.2.2 达克罗技术的发展情况及存在问题

1.2.3 无铬达克罗技术的国内外研究概况

1.3 无铬达克罗技术的发展现状[13]

1.3.1 无铬达克罗的性能特点

1.3.2 无铬达克罗的工艺流程

1.3.3 无铬达克罗的防腐蚀机理

1.3.4 无铬达克罗的应用领域

1.4 本课题的研究意义及研究内容

第二章 实验材料与方法

2.1 实验材料

2.1.1 实验所用试样及原料

2.1.2 实验药品

2.2 实验仪器设备

2.3 涂液及涂层制备工艺流程

2.3.1 工件前处理

2.3.2 无铬达克罗涂液的制备

2.3.3 涂覆工艺

2.3.4 固化工艺

2.3.5 冷却

2.3.6 二次涂覆

2.4 涂液的性能检测

2.4.1 涂液的分散性测定

2.4.2 涂液的黏度测定

2.5 涂层的性能检测

2.5.1 涂层的外观评价

2.5.2 涂层的厚度及涂覆量测定

2.5.3 涂层的硬度测定

2.5.4 涂层的附着力测定

2.5.5 涂层的耐蚀性测定

2.5.6 涂层的形貌及微观结构测定

第三章 无铬达克罗涂液配方及工艺条件的研究

3.1 单因素实验确定涂液组分

3.1.1 粘结剂的选择

3.1.2 有机溶剂的选择

3.1.3 锌铝粉的选择

3.1.4 有机润湿剂的选择

3.1.5 辅助添加剂的选择

3.2 正交实验确定涂液最佳配方

3.3 无铬达克罗涂层制备工艺的研究

3.3.1 烘干工艺的确定

3.3.2 固化工艺的确定

3.4 本章小结

第四章 涂层成膜机理及耐蚀机理的探讨

4.1 成膜机理的探讨

4.1.1 聚氨酯改性环氧树脂的成膜机理

4.1.2 膜层的能谱分析

4.1.3 膜层的成膜机理探讨

4.2 膜层防腐机理研究

4.2.1 腐蚀前后的扫描电镜及能谱分析

4.2.2 腐蚀前后的XRD分析

4.2.3 防腐机理推测

4.3 小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

作者攻硕期间发表的主要学术论文