水性无铬锌铝合金涂层的制备及其耐候性研究

发布时间：2017-09-18 14:14

  本文关键词：水性无铬锌铝合金涂层的制备及其耐候性研究

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【摘要】：达克罗涂层又叫“锌铝铬涂层”,是一种具有高防腐蚀性能的涂层。与电镀锌、电镀铬等传统工艺相比,其安全循环涂覆流程使得涂层的制备实现了“绿色生产”。但是达克罗涂层技术中的六价铬是一种严重的致癌物质以及重金属污染物,随着环保要求的不断提高而逐渐并摒弃。无铬锌铝涂层是达克罗涂层的基础上的环保型无铬替代产品,具有达克罗涂层的高耐蚀性、无氢脆、高耐热性且涂层较薄等优点。但是目前普遍采用锌铝混合粉制备涂层,易造成涂料偏析现象严重,涂层的均匀性差等问题。无铬锌铝涂层与达克罗涂层相比,除耐蚀性有较大差距外,其在高温、湿热环境、风沙冲蚀环境下的耐候性研究也相对较少,限制了无铬锌铝涂层的再发展。论文中采用片状锌铝合金粉替代传统达克罗涂层中的锌铝混合粉制备涂层,提高涂层成分均一性的同时提高了涂层的耐蚀性能。研究了涂层的综合性能,将涂层的耐蚀性以及复杂环境下的耐候性作为重点研究对象,旨在制备一种具有优异的耐蚀性能,并可在复杂气候条件下长期服役的涂层。首先,以锌铝合金粉(20%Al-Zn-1.6%Si,30%Al-Zn-1.6%Si,40%Al-Zn-1.6%Si,55%Al-Zn-1.6%Si)、分散剂的种类及两者在涂料中的含量作为影响涂层性能的主要因素,设计了L16(45)正交试验;并以涂层的结合力、外观形貌及耐蚀性等作为评价指标,通过对正交实验的结果进行分析,最终得出了涂层在四种影响因素下的最优配方。其次,论文中对于涂层的耐蚀性进行了较为全面的研究。对四种组分的锌铝合金粉在盐水腐蚀中的耐蚀性规律进行了探讨;分析了优化后涂液的粘度、细度、PH值等指标,以及涂层的厚度、硬度和表面形貌等;对优化后的55%Al-Zn-1.6%Si合金涂层的耐盐水性能、耐中性盐雾试验以及电化学腐蚀性能进行了分析,阐述了锌铝合金涂层的耐蚀性机理。最后,论文对优化后涂层的耐候性进行了较全面的研究。对其耐水性、耐湿热气候性能、高温条件下的耐热性以及耐风沙冲蚀性能进行了测试与分析,对锌铝合金涂层的耐候性机制和规律进行了探讨。论文采用XRD、SEM、EDS等为主要表征手段,对涂层的组织形貌、成分等的变化规律进行了探讨,优化后的涂层耐蚀性良好,并具有优异的耐复杂环境腐蚀性能。
【关键词】：锌铝合金粉 无铬达克罗涂层 耐蚀性 耐候性
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 第一章 绪论13-27
• 1.1 金属腐蚀及其危害13-15
• 1.1.1 金属腐蚀定义及危害13-14
• 1.1.2 金属腐蚀影响因素与分类14-15
• 1.2 常见的金属腐蚀防护方法15-17
• 1.2.1 电化学保护法15-16
• 1.2.2 涂层保护法及其防护机理16-17
• 1.3 达克罗技术及发展17-23
• 1.3.1 达克罗技术概述17-19
• 1.3.2 达克罗技术优点19-20
• 1.3.3 达克罗技术耐蚀机理及缺点20-21
• 1.3.4 无铬达克罗涂层研究现状21-22
• 1.3.5 无铬锌铝涂层特点22-23
• 1.4 涂层的耐候性研究背景及意义23-25
• 1.5 本课题研究内容、目的及创新点25-27
• 1.5.1 研究内容25-26
• 1.5.2 研究目的及创新点26-27
• 第二章 实验材料、设备及测试方法27-39
• 2.1 化学试剂及原料27-28
• 2.1.1 化学试剂27-28
• 2.1.2 实验主要原料28
• 2.2 实验仪器28-29
• 2.3 涂层的制备29-31
• 2.4 涂液测试与分析31-33
• 2.4.1 粘度测试31-32
• 2.4.2 细度测试32-33
• 2.4.3 pH值测定33
• 2.5 涂层常规性能测试33-35
• 2.5.1 涂层附着力测试33-34
• 2.5.2 厚度测试34-35
• 2.5.3 外观测试35
• 2.5.4 硬度测试35
• 2.6 涂层的耐蚀性测试35-36
• 2.6.1 耐盐水浸泡试验35
• 2.6.2 耐盐雾试验35-36
• 2.6.3 电化学测试36
• 2.7 涂层耐候性测试及分析36-38
• 2.7.1 耐水性测试36-37
• 2.7.2 耐湿热实验37
• 2.7.3 耐热性实验37-38
• 2.7.4 耐风沙冲蚀实验38
• 2.8 形貌观察及成分测试38-39
• 2.8.1 形貌观察38
• 2.8.2 成分检测分析38-39
• 第三章 无铬铝锌涂层配方优化研究39-48
• 3.1 涂料的基本组分的确定39-41
• 3.1.1 金属粉的选择39-40
• 3.1.2 润湿分散剂的选择40
• 3.1.3 硅烷的选择40
• 3.1.4 缓蚀剂的选择40
• 3.1.5 增稠剂的选择40
• 3.1.6 消泡剂的选择40-41
• 3.2 正交实验的设计及结果分析41-47
• 3.2.1 正交实验的设计41
• 3.2.2 实验结果评价与分析41-43
• 3.2.3 正交试验的单因素各水平分析43-45
• 3.2.4 涂料最优配方的确定45-47
• 3.3 本章小结47-48
• 第四章 涂层耐蚀性研究48-64
• 4.1 前言48
• 4.2 锌铝合金配比对涂层腐蚀性能的影响48-56
• 4.2.1 粉末形貌及成分分析49-50
• 4.2.2 涂层表面形貌及成分分析50-53
• 4.2.3 涂层的腐蚀形貌表征53-54
• 4.2.4 涂层腐蚀产物的XRD分析54-55
• 4.2.5 试验规律总结55-56
• 4.3 优化配方的涂液指标测试分析56
• 4.3.1 粘度测试分析56
• 4.3.2 pH值测试分析56
• 4.3.3 细度测试分析56
• 4.4 优化配方下涂层常规性能测试分析56-58
• 4.4.1 附着力测试分析56-57
• 4.4.2 厚度测试分析57
• 4.4.3 外观测试分析57-58
• 4.4.4 硬度测试分析58
• 4.5 优化配方下涂层的耐蚀性测试及研究58-62
• 4.5.1 耐盐水浸泡性能测试58-59
• 4.5.2 耐盐雾腐蚀性能研究59-60
• 4.5.3 电化学性腐蚀实验60-62
• 4.6 涂层耐蚀性机理分析62-63
• 4.7 本章小结63-64
• 第五章 锌铝合金涂层的耐候性研究64-78
• 5.1 引言64
• 5.2 优化配方下涂层的耐水性能测试分析64-65
• 5.3 优化配方下涂层的耐热性能测试及分析65-68
• 5.3.1 5.5 h不同耐热温度下耐热性测试及结果66-67
• 5.3.2 450℃时的耐热性测试及结果67-68
• 5.3.3 耐热试验结果讨论68
• 5.4 优化配方涂层的耐湿热性能测试及分析68-71
• 5.4.1 耐湿热性能测试69
• 5.4.2 涂层耐湿热性能宏观形貌分析69-70
• 5.4.3 涂层耐湿热性能微观形貌分析70-71
• 5.4.4 锌铝合金涂层耐湿热性能分析71
• 5.5 风沙环境下优化配方涂层的耐冲蚀性能研究71-77
• 5.5.1 锌铝合金涂层耐冲蚀试验及结果72-74
• 5.5.2 涂层风沙冲蚀后的电化学性能测试74-76
• 5.5.3 涂层风沙冲蚀试验行为分析76-77
• 5.6 本章小结77-78
• 第六章 总结与展望78-80
• 6.1 总结78-79
• 6.2 展望与发展79-80
• 参考文献80-84
• 致谢84-85
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文85

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