水性铝基金属微粉涂层是用铝、锌混合金属微粉,无机金属盐的水溶液,少量铬酐,有机或无机还原剂混合成浆料,加入表面活性剂和其它添加剂,配成一种水性金属微粉涂料,涂覆于金属件上,经过烧结形成金属基涂层。由于该涂层技术采用复合磷酸盐部分的替代铬酐作为涂层的粘结剂,因而降低了涂层中铬的含量。但是,随着环保法规的强化,无铬化成为了该涂层技术的发展趋势,少铬的水性铝基金属微粉涂层已无法应对越来越严格的环保要求。另外,水性铝基金属微粉涂层的形层机理研究同其工艺配方相比,还不够深入,这就造成了该涂层工艺在具体的应用中存在一定程度的盲目性,没有确切的理论指导,影响了该涂层技术的应用和发展。 针对这些情况,本论文在改进原有少铬水性铝基金属微粉涂层工艺配方的基础上,研制开发出无铬水性铝基金属微粉涂层,并结合对涂层、性能的研究,试图对水性铝基金属微粉涂层的形层机理进行较深入的探讨。 论文从水性铝基金属微粉涂层所用微粉的制备入手,利用颗粒学、物理、化学、金属学的基础理论知识,结合矿物加工过程中的磨矿、选矿以及机械合金化中的物理化学变化,研究并确定了微粉制备工艺的相关参数。制备了适用于该涂层技术的金属微粉。 论文利用正交试验改进了少铬水性铝基金属微粉涂层的处理液配方和制备工艺流程,并在此基础上研制开发出无铬水性铝基金属微粉涂层的工艺配方。 论文通过涂(镀)层耐腐蚀性、耐热性、结合强度以及孔隙率的实验,将少铬和无铬水性铝基金属微粉涂层与其它镀层相比,就各项性能指标进行综合分析。 通过人为在涂(镀)层上划出深入基体的槽痕,考察不同涂(镀)层在破损状态下的腐蚀行为和对基体的保护情况。通过对比有无稀土元素加入的涂层的耐蚀性能,分析稀土元素对涂层耐蚀性的影响。 运用金相显微镜,扫描电镜、能谱分析等现代材料检测手段,对涂层的形貌、与基体的结合状态、空间位置等进行观察和研究,统计分析了涂层中的化学成分。 根据对涂层性能、结构的研究,初步建立了涂层的结构模型,并探讨了涂层的形层机理。水性铝基金属微粉涂层的形成过程中既没有电结晶,也没有高温冶金反应,其形层机理不同于传统的结晶方式,因此该涂层技术属于以无结晶方式获得致密的多元合金层的技术中的一种。