技术创新

　　　达克罗涂层具有较高的耐蚀性(是电镀锌的7-10倍)、耐热性高(250℃能够继续正常使用)、无氢脆、渗透性高、耐候性好、与基体具有良好结合力、对环境无污染等优点,因此人们对它引起了极大的关注,并逐渐在许多行业中得以应用,例如:航天、石油、汽车、化工、铁路等。然而,达克罗涂液在配制过程中使用了毒性强、高致癌的物质Cr(VI)。在世界各国范围内对于Cr的使用已经受到严格的限制,并且随着人们对环保意识的逐渐提高,给由以铬酐或铬酸盐为钝化剂的达克罗涂层技术的使用和发展带来了很大的局限性。因此,探索和研究能够代替含Cr(VI)的达克罗涂层的技术—低铬或无铬达克罗涂层迫在眉睫。本文基于对达克罗涂层技术的研究上,利用了单因素对比试验研究了不同规格的锌粉对涂层性能的影响。通过利用正交试验的方法确定了能够部分或者完全代替铬酐的低铬和无铬达克罗涂液配方。使用SEM、XRD测试分析了涂层的形貌和成分,并利用极化曲线、EIS、盐水浸泡等试验研究涂层的耐蚀性。

　　其主要工作内容和实验结果为:

      1.通过单因素试验比较了三种不同规格的片状锌粉在相同工艺条件下对达克罗涂层的外观,耐蚀性,涂覆量等方面的影响,并最终确定了本文在制备达克罗涂液时所使用片状锌粉的规格。通过测试发现粒径越小的片状锌粉所制备的涂层耐蚀性较好。在相同工艺条件下,锌粉粒径越小所对应的试样涂层涂覆量越大。若要得到相同涂覆量,则锌粉粒径越小,所需要的锌粉量也就越少。

       2.以耐NH_4NO_3快速腐蚀试验作为评价指标,以金属粉、铬酐、硼酸、磷酸二氢钾、聚乙二醇为试验因素设计正交实验,确定了低铬达克罗涂液的配方。利用极化曲线、EIS、盐水浸泡等测试方法研究了该配方下涂层的耐蚀性,表明其具有与传统达克罗相似的优越耐蚀性。

       3.通过SEM测试发现低铬达克罗涂层表面很致密,不存在孔隙,与基体之间形成了层层叠交结构,这样能够有效地阻碍腐蚀介质直接进入到基体表面。通过XRD测试分析,涂层中主要成分为单质锌,铝,两者电极电位均比铁的低。当有腐蚀介质侵入时,锌,铝会先被腐蚀,对基体铁起到保护阴极作用。此外,涂层中还有生成了硼酸盐和磷酸盐等复杂的化合物,这些物质附着在涂层表面,对腐蚀介质都可以起到屏蔽的效果。

       4.通过单因素试验测试了在低铬达克罗涂液配方中加入和不加入环氧树脂和硅烷偶联剂来作为涂层的粘结剂,通过采用胶带法测定涂层附着力的强度,结果表明加入这两种粘合剂大大提高了涂层和基体之间的结合力。

       5.在低铬达克罗涂层工艺基础上,以金属粉、草酸钠、柠檬酸、硼酸为试验因素,以耐NH4NO3快速腐蚀试验作为评价指标设计正交实验,确定了无铬达克罗涂液的配方。通过测试比较了达克罗涂层和无铬达克罗涂层性能,发现无铬达克罗涂层在快速腐蚀方面上稍微逊于达克罗涂层。但由于无铬达克罗涂层制备中使用的是无铬成膜物质,所以在测试实验过程涂层中没有含铬的物质析出。

      6.通过SEM测试观察到无铬达克罗涂层表面形成了层层叠交的网状结构,能够阻碍腐蚀介质的浸入基体,起到了良好的物质屏蔽效果,从而保护了基体。通过XRD测试,发现涂层内大部分成分为Zn,Al。单质的存在对基体铁来说在遇到腐蚀介质时具有牺牲阳极保护阴极的作用。