微纳米材料增强无铬锌铝涂层研究

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为了改善无铬锌铝涂层的耐蚀性不足、硬度低及划伤的问题,本文采用锌铝合金粉代替达克罗中的锌粉+铝粉制备了水性铝锌涂料。课题设计了5因素4水平试验,通过考察结合力、外观及耐蚀性确定了优化配方。研究了涂层人工破损机理。并制备了SiO2、TiO2、Al2O3、ZnO纳米颗粒复合涂层。最终应用SEM、EDS、XRD等方法分析了涂层的组织形貌及成分,并研究了涂层结合力、硬度及耐蚀性的变化。结果表明:涂层的优化配方为:金属粉20%、粘结剂6%、缓蚀剂1.2%、分散剂2.4%、保护剂7%、增稠剂0.5%、消泡剂3-4滴、余量为去离子水;制备工艺为:110℃烘干10min,290℃烧结25min;无铬锌铝涂层主要以富锌相和富铝相为主,层层相叠,厚度约为12-15μm,且结合力良好,在3.5%NaCl溶液中,涂层的电化学腐蚀电位为-1.082V,自腐蚀电流密度为3.105e-006A/cm2,涂层能够承受大约1800h的耐腐蚀时间,可耐5%的盐雾腐蚀的时间为1200h;人工破损试验时,划痕宽度小于等于1mm的涂层可耐盐水腐蚀时间为1800h,涂层电位维持在-1.082V附近,而划痕宽度大于3mm时,耐蚀时间变少,涂层电位为-0.664V,因而失去了阴极保护作用;添加TiO2、SiO2、Al2O3、ZnO纳米颗粒的涂层的微观形貌没有明显的变化,硬度分别提高了15.3%、7.8%、25.9%、10.4%,在3.5%氯化钠溶液中四种添加纳米颗粒的涂层的电位都比基体的负,但都比无铬锌铝涂层要正,Al2O3纳米颗粒增强涂层的电位最低,且电流密度维持在10-6数量级,在5%氯化钠溶液中,四种添加纳米颗粒的涂层都可耐盐雾腐蚀的时间为1250h,纳米颗粒增强涂层腐蚀产物主要为复杂的碱式碳酸盐化合物。微纳米材料提高了涂层的电位,增加了涂层的硬度,提高了涂层的耐蚀性能。
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