热烧结锌铝涂层配方优化及制备工艺研究

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锌铝涂层是一种新型高耐蚀﹑无氢脆的金属防腐新技术,广泛应用于汽车和海洋钢结构上。这种涂层具有物理屏蔽﹑钝化保护﹑牺牲阳极保护等防护作用,可以对钢质紧固件提供有效的防护。在海洋环境中也常与其他防腐技术如渗锌和有机防腐涂层结合应用,极大的提高了涂层对基体的防腐作用。本论文的研究目的是通过对涂液和涂层物理性能的评价,对涂层的影响因素进行优化,得到一种新型的锌铝涂层。其简化了涂液配制流程,降低了涂液的生产成本。与现有的达克罗涂层进行了性能上的对比,并达到良好的防腐效果。本论文的研究内容是锌铝涂液配方优化和涂层制备工艺优化。涂液配方优化包括锌铝组分配比选择、锌粉处理、钝化剂含量选择、涂液增稠剂种类及含量的选择和润湿剂含量选择等方面的优化。钝化剂含量从少量到多量,锌粉与铝粉的相对比也逐渐增多,润湿剂含量则关系到涂液的稳定性,涂液增稠剂则分别选用了甲基纤维素、乙基纤维素、聚乙烯醇、聚乙烯酰胺四种。通过涂液及涂层的物理性能评价及耐蚀性评价,选出最佳的配方。结果表明锌铝配比7:1、表面处理后的锌粉、钝化剂4%、增稠剂选用纤维素类(甲基或乙基)有效含量在0.3g/100ml到0.5g/100ml之间、润湿剂25%蒸馏水45%,在这种配比下涂液及涂层的综合性能最优。涂层制备工艺优化主要包含涂层烧结温度和时间及涂覆工艺的优化。基体经除油、喷砂、涂覆等过程后,然后烘干烧结成膜。烧结温度是成膜的一个关键因素,本文中从275℃开始烧结,经300℃,325℃,350℃,在此四个温度下烧结不同时间,经滴磺实验确定烧结合格与否,初步确定较宽的温度范围,然后在这个范围内进行温度精确选择,从温度段的低温点逐渐升高至高温点,经过硝酸铵快速评价和盐雾测试确定出一个温度。涂覆方式主要有甩涂和刷涂,紧固件基本采用甩涂,平面式样则采用刷涂。结果证明烧结温度在330℃,烧结时间25min时,涂层耐蚀性能最佳;甩涂时转速定在40r/s,正甩15s,反甩15s,涂层厚度适中。涂液失效时间采用间隔时间测试涂液和涂层的性能,关于此问题共设计了两种实验方案,其一是将涂液完整的配好存放;其二是将钝化液和金属粉浆分开放置,使用时再混合。通过红外测试和热综合分析等手段进行评价,每隔一段时间取两种涂液进行测试。结果证明A﹑B液分开储存有效期更长,至少可以保存20d以上,混合后保存7d。涂液失效的原因主要是涂液中六价铬被还原致使钝化机制失效,并因此与无铬锌铝涂层进行了比较。对优化后涂液的成本进行了计算,并与现在国内外锌铝涂液价格做了对比,单价比其他涂液有了明显降低。综上所述,本实验优化了锌铝涂液配方,用此涂液制备的涂层具有良好的耐蚀性能。通过本文研究,为热烧结锌铝涂层的制备提供一种新方法,对进一步研究和改进锌铝涂液有重要的参考价值。
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