一种无铬硅烷锌铝涂层的制备研究

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达克罗金属防腐涂层是一种含铬锌铝涂层,该防护技术与传统金属防护工艺(如电镀、磷化、浸镀等)相比,具有耐蚀性强,施工和使用简单,污染更少等优点,因而得到较为广泛的应用,但达克罗涂层残留致癌毒性较大的 Cr6+,其生产应用逐步受到了限制。因此无铬锌铝涂层势必取代含铬达克罗涂层。本课题使用硅烷偶联剂甲基三甲氧基硅烷(简称 MTMS)取代铬酐制备无铬锌铝涂层。主要从 MTMS水解液配制、涂层固化工艺参数、添加成分优化涂层性能三方面进行研究。  水解液是无铬锌铝涂层成膜的关键,其制备涉及硅烷偶联剂的选用,水解环境酸碱度的选定,含水量的确定,涂料助剂的选用。通过电化学恒电位仪研究硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧-丙基三甲氧基硅烷(简称KH570)和 MTMS制备涂层的耐腐蚀性能,结果表明 MTMS制备的涂层的耐蚀性优于KH570。通过电导率测试、动电位极化测试、扫描电镜、红外光谱等实验方法,确定 MTMS水解液的最佳配比为:20wt%MTMS、40wt%去离子水、0.2-0.4wt%氢氧乙基纤维素(增稠剂)、1-2wt%聚醚改性聚二甲基硅氧烷(分散剂)和1-2wt%聚氧乙烯失水山梨醇酐单月桂酸酯(简称AlkestTW20,消泡剂),其余为甲醇,最佳水解 pH值为4.5。  MTMS无铬锌铝涂层成膜须经过烧结固化工艺,烧结不足或者过度都会削弱涂层的使用性能,通过四因素三水平的正交试验确定 MTMS涂层的最佳固化参数,各参数的最佳值为:烧结温度250℃、烧结时间30min、预热温度70℃以及预热时间10min; FTIR和 XRD等测试分析表明, MTMS锌铝涂层在该组烧结固化参数下可充分固化并且无明显氧化;  通过动电位极化测试研究硅溶胶添加、磷钼酸钠添加以及 KH560复合对 MTMS锌铝层性能的影响,结果表明硅溶胶添加可改善涂层的附着性能,但会削弱耐蚀性能,最佳添加量为 MTMS锌铝涂液5-10wt%;添加钼酸钠可提高 MTMS涂层的耐蚀性,最佳添加量为 MTMS水解液1.2wt%;KH560与 MTMS复合使用可大幅提高原 MTMS锌铝涂层的耐蚀性能,KH560与 MTMS复合比为1:1时,耐蚀性能可提高150%。  最后对 MTMS涂层粉体成分作初步的改进,使用片状锌铝合金粉体替代锌铝粉体,实验结果表明,使用合金粉制备涂层有利于提高耐蚀性。
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