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无铬锌铝防腐涂料的配方研究

作　者: 乔维
导　师: 蔡晓兰
学　校: 昆明理工大学
专　业: 有色金属冶金
关键词: 粘接剂钝化剂硅烷前处理无铬锌铝涂层耐腐蚀性防腐机理
分类号: TQ637
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

达克罗技术在国内外的应用已经非常成熟,其作为电镀锌、热镀锌的替代产品因其具有的良好性能已用于生活生产的方方面面,但是达克罗涂层最重要的弊端在于它含有六价铬。介于六价铬对人和环境的危害,在进入九十年代后,欧洲等各国家颁布相关的法规来限制或者禁止六价铬的使用。无铬锌铝涂层是在达克罗的技术上发展而来的,其可以达到和达克罗同样优异的防腐性能,而涂层中却完全不含任何形式的铬,真正达到材料表面的绿色处理。本论文介绍了达克罗以及无铬锌铝涂料的起源和达克罗技术的特点,概述了无铬锌铝涂层发展、研究现状及应用情况。在此基础上,尝试研制开发出环保型无铬锌铝防腐涂料,并使其具有良好的性能。本研究从涂层的粘接剂与钝化剂入手,通过筛选以及中性盐雾实验检验,最终选择使用树脂液与偶联剂复配作为无铬锌铝涂层的粘接剂与钝化剂,得出了无铬锌铝涂层的基本配方。通过使用新型环保硅烷表面处理工艺,对基体进行前处理后再进行涂覆,使得涂层的耐盐雾腐蚀时间延长。对涂料各组分如金属粉的选择实验,混合溶剂的配制,助剂的添加等进行研究,最终得出涂料的组分。对片状锌粉、片状铝粉含量,粘接剂含量,润湿剂种类对涂液外观、黏度、稳定性以及对涂层外观、附着力、涂覆量、耐蚀性进行分析研究；对固化温度与时间对涂膜失重以及涂层耐蚀性的影响做出分析。通过中性盐雾实验的检验,得出了无铬锌铝涂层各组分的最优含量为：片状锌粉22-24%,片状铝粉3%,复合溶剂35%,硅烷偶联剂5%,有机树脂30%,其他助剂3-5%。根据最佳配方及工艺制备的无铬锌铝涂层,本文分别与达克罗涂层以及日本进口的交美特涂层进行各性能的对比得出,本研究制备的涂层基本性能与两种涂层无异,但需要进一步的提高耐蚀性。采用SEM、EDS、XPS与电化学测试等手段对涂层的微观形貌、断面截层、元素结合方式、腐蚀情况进行分析,初步讨论了涂层的成膜与防腐机理。本文虽得到了无铬锌铝涂料的基本配方,涂层也具有了较好的性能,但是要进一步提高其耐蚀性和理解膜层机理,还需深入研究与完善。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
插图和附表清单  10-13
第一章绪论  13-27
  1.1 金属的腐蚀与防护  13
  1.2 防腐蚀涂料的发展及趋势  13-14
  1.3 达克罗涂料的应用及现状  14-18
    1.3.1 达克罗技术的发展  14-15
    1.3.2 达克罗技术优异性能及应用  15-16
    1.3.3 达克罗技术特点及发展趋势  16-18
  1.4 无铬锌铝防腐技术  18-25
    1.4.1 无铬锌铝涂层的问世  18
    1.4.2 国内外无铬锌铝涂层的研究现状  18-22
    1.4.3 无铬锌铝涂层的性能特点及应用  22-24
    1.4.4 无铬锌铝涂层的防腐机理  24-25
  1.5 本课题研究的目的、意义及研究内容  25-27
    1.5.1 研究的目的及意义  25-26
    1.5.2 研究的主要内容  26-27
第二章实验材料、工艺及研究方法  27-35
  2.1 实验原料与仪器设备  27-28
    2.1.1 实验原料  27
    2.1.2 仪器设备  27-28
  2.2 实验用基材  28
  2.3 本实验采用的工艺  28-31
    2.3.1 涂液的配制  29-30
    2.3.2 基体前处理工艺  30
    2.3.3 涂覆工艺  30
    2.3.4 烘干与固化工艺  30-31
  2.4 涂层性能的测试及分析  31-35
    2.4.1 涂液pH的测定  31
    2.4.2 涂液粘度的测定  31
    2.4.3 涂层外观分析  31
    2.4.4 涂覆量及厚度的测定  31
    2.4.5 涂层结合力的测定  31-33
    2.4.6 电化学测试  33
    2.4.7 涂层耐腐蚀性的测试  33-34
    2.4.8 涂层的微观形貌分析与X射线光电子能谱分析  34-35
第三章硅烷预处理工艺及B液的制备研究  35-47
  3.1 硅烷预处理工艺  35-41
    3.1.1 金属表面处理技术  35
    3.1.2 硅烷处理的机理  35-36
    3.1.3 硅烷的选择  36-37
    3.1.4 硅烷处理基材  37
    3.1.5 对比试验  37
    3.1.6 硅烷处理液对极化曲线的影响  37-39
    3.1.7 硅烷处理对涂层耐腐蚀性的影响  39-40
    3.1.8 涂层表面的微观分析  40-41
  3.2 B液的配制  41-44
    3.2.1 粘接剂与钝化剂的选择  41-42
    3.2.2 有机树脂与硅烷偶联剂的配制  42-44
  3.3 B液中各组分的研究  44-46
    3.3.1 B液中有机树脂对涂层性能的影响  44-46
    3.3.2 树脂液与硅烷的配比对涂层的影响  46
  3.4 本章小结  46-47
第四章无铬锌铝涂层的制备研究  47-62
  4.1 制备无铬锌铝涂层的方案  47-48
  4.2 无铬锌铝涂层的制备过程  48-50
    4.2.1 金属粉的选择  48-50
    4.2.2 润湿剂(溶剂)的选择  50
    4.2.3 助剂的选择  50
  4.3 涂液中各组分对涂层性能的影响  50-57
    4.3.1 金属粉含量对涂层性能影响  50-53
    4.3.2 B液对涂液及涂层性能的影响  53-56
    4.3.3 润湿剂对涂液性能的影响  56
    4.3.4 涂料辅助添加剂对涂液性能的影响  56-57
  4.4 各影响因素对涂液及涂层性能的影响  57-59
  4.5 涂料固化工艺对涂层性能的影响研究  59-61
    4.5.1 固化温度对涂层性能的影响  59-60
    4.5.2 固化时间对涂层失重的影响  60-61
  4.6 实验小结  61-62
第五章三种锌铝防腐涂层性能比较及防腐机理讨论  62-75
  5.1 三种锌铝防腐涂层性能比较  62-67
    5.1.1 无铬锌铝涂层与锌铬涂层(达克罗)性能比较  63-64
    5.1.2 无铬锌铝涂层与进口交美特涂层性能比较  64-66
    5.1.3 两种涂层的表面形貌分析  66-67
  5.2 无铬锌铝涂层防腐机理讨论  67-74
    5.2.1 电化学测试分析  67-68
    5.2.2 涂层的SEM分析  68
    5.2.3 涂层的EDS及XPS分析  68-72
    5.2.4 无铬锌铝涂层腐蚀后的SEM分析  72-74
  5.3 本章小结  74-75
第六章结论及下一步工作  75-77
  6.1 本实验的结论  75-76
  6.2 下一步的工作  76-77
致谢  77-78
参考文献  78-81
附录A 攻读硕士期间发表论文目录  81

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