新型锌基涂料的研究及发展

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1、新型锌基涂料的研究及发展蔡晓兰、李艳云、娄萃、黄世弘(昆明理工大学材料与冶金工程学院，云南，昆明，650093)[摘要]介绍了达克罗涂料技术的发展，详细阐述了目前国内外新型锌基涂料的种类、开发与应用、防腐机理、性能特点以及环境效益，并展望了新型锌基涂料技术的发展前景。[关键词]新型锌基涂料，研究和发展方向-11—1L—j—l刖舌达克罗涂层是一种全新的绿色环保型高防腐的表面处理技术‘11。达克罗涂层技术是将片状锌、铬酐等配制成的涂料覆在钢材等基体表面，经固化后获得的有金属光泽的银灰色锌铬涂层心1；它无污染、无氢脆，在许多发达国家部分取代电镀和热镀锌。该技术己广泛应用于汽车、建筑、

2、船舶、电力、铁路、桥梁以及公路护栏等行业f31。特别要指出的是，六价铬还原成三价铬和三价铬氧化成六价铬是一个可逆的过程，在已固化的达克罗涂膜中，三价铬会不断氧化成六价铬，从而给接触者带来伤害。对于铬污染问题，全球已开始采取了相关的措施。从2006年7月起，所有电子信息产品都不得会有铅、镉、六价铬和一些卤素化合物等有害有毒物质。因此严格地讲达克罗还不是完全的“绿色产品"。技术随着应用的发展要求在不断提高和改进。世界上工业发达国家的汽车行业中许多名牌车辆都率先制定了采用无铬涂层的技术标准。为了减低成本，欧美等国家也在进行大量的研究工作，在富锌涂料和油漆领域，采用鳞片锌替代部分球状锌

3、粉，以减低锌粉的用量。可见，新型锌基涂料的研究和开发势在必行。我们在近10年，作了大量的研究工作，取得了一定的成果，我们从片状金属锌粉和铝粉、涂料配方的优化、膜层的结构和膜层成分等方面都作了一系列的开发研究工作，本文就鳞片锌在新型锌基涂料中的应用和发展，我们进行的研究工作以及国内外的研究动态进行阐述。2、新型锌基涂料的研究进展～1～2．1无铬锌基涂料的研究进展：无铬达克罗涂层是为满足世界各国的VOC法规和汽车行业规定的环保要求而开发的。但是，目前无铬达克罗涂层技术实现了产业化的产品屈指可数：一种是由美国MCI公司推出的Geomet涂层，主要市场是美国和日本；一种是德国DELTA

4、公司推出的涂层(上海达克罗涂覆工业有限公司在2001年引进了Delta—Ml(s无铬系列产品和技术)，主要市场是欧洲和亚洲一些国家；一种是北京永泰和推出的BNC水性无铬锌铝涂层，主要市场是西欧和中国台湾。无铬达克罗涂层作为达克罗涂层的更新换代产品首先被汽车制造业普遍认可和接受。世界上工业发达国家的汽车行业中很多名牌车辆都率先制定了采用无铬涂层的技术标准。无铬锌基涂料的防腐蚀机理：无铬达克罗涂层的外观呈亚光银灰色，光泽不及达克罗涂层。该涂层从四方面对金属基体提供保护作用：1．屏障保护：数十层鳞片状金属在钢铁基体上形成障壁，使侵蚀物到达基体的路线更长，消耗时间更长。2．钝化作用：组

5、元中的特殊防腐防锈剂对基体起了钝化作用。由于钝化而产生的金属氧化物减慢了锌及基体的腐蚀速度。己研究的无铬钝化工艺有：无机物钝化、有机物钝化、氧化物钝化和有机金属化合物钝化等。目前涂层用无机物钝化。3．电化学作用：涂层中片状铝粉紧密排列在基体表面，由于铝的电位小于铁的电极电位。涂层受到局部破坏或有腐蚀介质浸入时，铝在阳极失去电子而被腐蚀，基体作为阴极得到完全保护。4．自修复作用：当涂层受损，锌的氧化物向被损坏的涂层部分移动，积极地修复涂层。涂层的优点：工艺过程无污染、涂层薄、抗双金属腐蚀、无氢脆、耐有机溶剂、耐热性、导电性、耐腐蚀性等。表卜1是我们开发研究的含铬涂层与水性无铬涂层

6、(二涂二烘)的性能比较，结果表明，无铬涂层的各个性能都优于含铬涂层。表卜1两种涂层的性能比较表性能无铬涂层(德国)无铬涂层(自己)含铬涂层(自己)耐盐雾性／h／720≥720硬度3—53-5涂覆量rag／din2240250耐酸性／min(1％H：SO。出现气泡时间)851耐碱性／min(2％NaOH出现气泡时间)20153～2～2．2含锌片颜料的富锌涂层的研究进展：现在市场对新涂料的要求：尽可能减少锌的用量，具有不同形状锌粉结合(片状锌粉和球状锌粉)或单独使用片状锌粉，有可能大幅度减少工厂涂料中金属含量，并且涂层具有极好的耐腐蚀性，因为片状锌粉有好的屏蔽效应，得到的涂层无气孔

7、、气泡、针孔和白锈等。①鳞片状富锌涂料：鳞片状富锌涂料取代第一代球锌富锌涂料将是未来富锌涂料的发展趋势。在富锌涂料中用鳞片状锌粉替代球状锌粉有以下优点：涂层有优良的屏蔽作用和电化学保护性、施工性能良好、减低成本(片锌用量只占球锌的1／3左右)等。鳞片状锌水性无机富锌涂料与球锌无机富锌涂料的性能比较如表2—1，可见片锌水性无机富锌涂料的性能优于球锌无机富锌涂料。表2-1两种锌粉涂料的性能比较表性能片锌水性无机美国IC-531球锌无机富国产球锌无机富锌涂料锌涂料富锌涂料耐盐雾性／h1000050