水性铝锌基金属微粉涂层工艺和耐蚀机理研究

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1、水性铝一锌基金属微粉涂层工艺和耐蚀机理研究摘要水性锌一铝基金属微粉涂层是二十世纪六十年代后期诞生的主要用于钢铁表面的一种新型防锈涂层，因高耐蚀、无氢脆、处理过程少污染、适用加工的产品品种多，现已在表面处理行业占据一席之地。目前在美国、日本和欧洲等地广泛应用，但在我国还处于起步阶段。该涂层的研究具有重要的理论和实际意义。现有的产品及现行研究以锌基金属微粉涂层为主，并且涂层中铬含量高。为了取代涂层中的六价铬。使其进～步向绿色技术发展，也需要全面深入地研究该技术。本文以水性铝一锌基金属微粉涂层工艺和耐蚀机理为研究重

2、点。确定了水性铝一锌基金属微粉涂层处理液的配方；制定了涂层制各工艺流程：研究了处理液各组分的作用和影响涂层性能的因素；较全面地评价了涂层的耐蚀性；通过涂层结构和涂层腐蚀行为的研究，提出了涂层保护基体的耐蚀机理。借助扫描电镜(SEM)研究了铝一锌合金粉的形貌。得出金属粉球磨后：片状铝粉明显细化，但其形状没变：球状锌粉未细化，但有较大程度的变形。收集了大量资料，通过试验验证、分析了处理液各组份的作用。得出润湿剂是关键性的组份，在涂液配制和涂覆时润湿分散金属粉，而且在烧结过程中作为还原剂。同时比较了磁力搅拌和超声波

3、分散这两种金属粉分散方法。由于实验采用的超声波频率的空化作用强，破坏了金属粉的叶浮性且使处理液稳定性下降，所以本文采用磁力搅拌器分散金属粉。通过正交实验和交互正交实验确定了涂层处理液最佳配方，并通过实验确定了影响涂层性能的其它因素的工艺参数，如甩液工艺参数，烘干工艺参数(80℃，l0miI"1)，烧结工艺参数(300℃，20mir1)。采用全浸试验、大气暴露试验检测了涂层的耐蚀性能，检测结果表明涂层耐蚀性处在金属涂镀层耐蚀性10级标准中的3～4级，耐蚀性能良好。参照国家标准GB5270一85，采用划格法检验涂

4、层的结合强度，评分为9分(满分为l0分)。通过实验测试了涂层的耐热性能及孔隙率，实验数据表明涂层的耐热性能良好，但孔隙率过高。昆明理工大学硕士学位论文．I·水性铝～锌基金属微粉涂层工艺和耐蚀机理研究采用涂层断面金相、x射线衍射、扫描电镜分析方法，研究了涂层微观形貌、组织结构、组成成份。涂层中片状铝粉基本上是层层叠加，锌粉不均匀地夹杂在铝粉中，金属粉之间通过粘结剂秸结在一起。x射线衍射分析结果表明涂层中主要含有的物相为：Al、zn、znCr204、AlP04、Zn3(P04)2、Cr03。据以上研究结果提出了水

5、性铝一锌基金属微粉涂层耐蚀机理。将该涂层对钢／铁基体的腐蚀防护分为两阶段：第一阶段为壁垒保护阶段，片状铝粉对腐蚀因子的扩散具有横向导向作用：第二阶段为牺牲阳极保护阶段，涂层表现得象纯金属的多孔电极，其腐蚀为氧去极化的浓度控制。据耐蚀机理提出了～条改进和发展工艺的思路。通过改善涂层致密性、厚度均匀性和使铝在外层富集来增强壁垒效应。关键词涂层；金属微粉涂层；耐蚀机理：工艺昆明理工大学硕士学位论文一Ⅱ一水性铝一锌基金属微粉涂层工艺和耐蚀机理研究AbstractThezinc—aluminumbasedwate卜so

6、lublemetallicmicro．powdercoatingisanewtypeanticorrosioncoatingformainlyironandstee1·Itappearedintheendof1960s，anddevelopedsorapidlybecauseofitsadVantagessuchasanticorrosionproperty，nohydr．ogenembrittlement，lespollutionandhavinglotsofproductkindofthisprocess

7、ingthatatpresentitholdsanimportantplaceinmetalfinishingindustry．A1thoughitwasappliedwidelyinUS，JapanandEurope，itjuststepsininitialstageofapplyinChina．Thestudyofthezinc-aluminumbasedwater．solublemetallicmic．ro。powdercoatingisexpectedinbeVeryimportantinbothth

8、eoryandpractice．Existingproductandcurrentresearchbelongtotinypowdercoatwithzincfundmainly，andincoatchromiumcontentishigh．ToreplacehexaValentchromiuminthiscoatingandtode．Velopitintoamore“green”technolog