无铬水性锌铝涂层制备、性能及耐蚀机理的研究

摘要

达克罗(Dacromet)涂层自上世纪九十年代初引进我国以来，凭借其优异的耐蚀性、耐热性等性能以及生产过程无废水、废气等污染的特点，得到了广泛关注和大力推广。但是，随着人们对环保要求的提高，以铬酸盐作为粘结剂的达克罗涂层技术越来越受到限制，无铬化成为了该涂层技术的发展趋势。目前，产业化的无铬锌铝涂层只有三种，由于技术垄断、价格高等原因，其应用受到很大限制。针对此情况，本论文在参考达克罗涂层技术的基础上，研制开发了无铬锌铝涂层，对涂层的性能、成分进行了检测、分析，并对涂层的耐蚀机理进行了初步探讨。 本论文从配制涂液入手，选择确定了涂液的基本组分和各种助剂如润湿分散剂、增稠剂、流平剂等，制得了均一、稳定的水性涂液。选择铬酸盐替代物质是本论文的重点和难点工作，作者在大量尝试的基础上，提出了分别选择粘结剂和腐蚀抑制剂以替代铬酸盐的设想，并分别以结合强度、自腐蚀速率为依据选择了粘结剂和腐蚀抑制剂，制备了具有较好结合力和较低腐蚀速率的无铬涂层。 为优化配方，以涂液中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分方法，利用极差分析研究了涂层各项性能的主、次要影响因素，分别得出了相对于各项性能的最佳配比，并通过综合考虑涂层各方面性能确定了涂液最佳配方。 本论文对涂层制备工艺和影响因素进行了研究，确定了最佳的甩液参数，及烘干、固化温度和时间；通过对比不同锌铝粉比例制备的涂层的微观形貌、耐蚀性能等，研究了锌铝粉比例对涂层性能的影响；对采用不同粒径、厚度的锌铝粉制备的涂层进行耐蚀性能检测及微观形貌观察，分析了金属粉粒径、厚度对涂层致密性和耐蚀性的影响。 根据最佳配方和工艺条件制备了无铬锌铝涂层，对涂层的耐蚀性、耐热性、结合强度、孔隙率等性能进行了检测，并与达克罗涂层、电镀锌层及热浸镀锌层进行了对比分析，得出无铬锌铝涂层具有较好的耐蚀性、耐热性、结合强度和致密性。采用莱卡体式显微镜、扫描电子显微镜观察了涂层的外观和微观形貌，利用EDAX能谱分析了涂层的成分。 本论文结合涂层微观形貌、动电位扫描极化曲线、阴极保护电流试验和涂层破损试验，从物理屏蔽、缓蚀、阴极保护和自修复作用四个方面对无铬锌铝涂层的耐蚀机理进行了探讨，分析了涂层完好和破损情况下的耐蚀机理。 无铬锌铝涂层有很好的发展前景，但该技术也具有较大难度，本论文虽对涂层配方、工艺、性能及机理等多方面进行了研究，但是要进一步提高其耐蚀性能并将其应用于工业生产，还有许多工作需要进一步深入和完善。

目录

文摘

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第一章文献综述

1.1金属的腐蚀与防护

1.2保护性覆盖层防腐技术现状

1.3达克罗(Dacromet)涂层的发展情况及存在问题

1.3.1达克罗涂层的发展现状

1.3.2达克罗涂层的优异性能

1.3.3达克罗技术存在的问题

1.4无铬水性锌铝涂层发展现状

1.4.1无铬水性锌铝涂层的性能特点

1.4.2无铬水性锌铝涂层工艺流程

1.4.3无铬水性锌铝涂层的耐蚀机理

1.4.4国内外研究情况和专利情况

1.5本课题研究的主要内容和意义

1.5.1本课题研究的主要内容

1.5.2本课题研究的意义

第二章无铬水性锌铝涂液配方的研究

2.1实验所用试样及原料

2.2涂层制备流程及设备

2.3涂层检测及评价方法

2.4无铬水性锌铝涂液配方研究

2.4.1涂液基本组分的确定

2.4.2涂液中助剂的选择

2.4.3铬酸盐替代物质的选择

2.4.4正交试验确定涂液最佳配方

2.5小结

第三章涂层制备工艺和影响因素的研究

3.1实验方法

3.1.1甩干工艺

3.1.2烘干工艺

3.1.3固化工艺

3.1.4锌铝粉比例

3.1.5锌铝粉粒径

3.2结果与讨论

3.2.1甩干工艺实验结果

3.2.2烘干工艺实验结果

3.2.3固化工艺实验结果

3.2.4锌铝粉比例的影响

3.2.5锌铝粉粒径的影响

3.3小结

第四章涂层性能及成分的研究

4.1涂层制备及试验方法

4.1.1涂层制备

4.1.2涂层厚度检测

4.1.3耐腐蚀性能试验

4.1.4结合强度试验

4.1.5耐热性能试验

4.1.6孔隙率试验

4.1.7涂层形貌观察

4.1.8涂层成分分析

4.2结果与讨论

4.2.1涂层厚度

4.2.2耐腐蚀性能试验结果

4.2.3结合强度试验结果

4.2.4耐热性能试验结果

4.2.5孔隙率试验结果

4.2.6涂层外观形貌

4.2.7涂层微观结构

4.2.8涂层成分分析

4.3小结

第五章涂层耐蚀机理探讨

5.1分析与讨论

5.1.1物理屏蔽

5.1.2钝化或缓蚀

5.1.3牺牲阳极的阴极保护作用

5.1.4自修复作用

5.2结论

第六章结论和进一步研究的建议

6.1结论

6.2进一步研究的建议

参考文献：

致谢