硅烷无铬钝化膜的耐腐蚀性能及成分探究

目的探究无铬钝化膜的微观形貌和成膜机理。方法通过电化学实验评价钝化膜的耐腐蚀性能;通过扫描电镜观察钝化膜的微观形貌,探究其与耐腐蚀性之间的关系;通过XRD,EDS,XPS分析钝化膜的成分及组成。结果电化学实验表明,镀锌板经钝化处理后,钝化膜抑制锌层的阳极反应,有效降低腐蚀速率。SEM分析发现,钝化膜表面的平整度与其耐蚀性能无直接关系。XRD不能用于分析该工艺钝化膜的元素及组成。EDS和XPS分析结果表明,钝化膜主要含有Zn,C,O,N,Si等元素。结论有机大分子构成钝化膜的主要骨架,Si O2和硅酸盐等吸附于立体骨架结构中,形成一层致密的钝化膜,起到抑制锌层阳极反应的作用。     

热镀锌层钛盐钝化膜耐蚀性能的研究

以钛盐为主盐,加入双氧水、硝酸(磷酸)、络合剂等配制无铬钝化液,经钝化后在镀锌层表面获得一层均匀的无铬钝化膜.通过电化学试验、盐雾腐蚀试验、大气暴露试验等测试手段对比研究了铬酸盐钝化膜、钛盐钝化膜、镀锌层的耐蚀性能以及影响钝化膜耐蚀性的因素.结果表明:镀锌层经钛盐钝化后耐蚀性能明显改善,在中性盐雾箱内可以通过48 h连续喷雾而不产生白锈.     

锌酸盐镀锌层的三价铬溶液钝化

采用电化学方法、扫描电镜和X射线光电子能谱研究了锌酸盐镀锌层的三价铬钝化膜的电化学性能、表面结构与成膜机理。结果表明：锌酸盐镀锌层的三价铬钝化膜表面结构致密、无明显裂纹，具有较好的耐腐蚀性能；这种钝化膜表层与里层的组成不同，表层的组成为Cr2O3-Cr（OH）3-ZnO共混物；里层（离表层10-30nm处）的主要组成为Cr2O3-ZnO-Zn共混物；钝化膜的成膜过程可能包括镀锌层的溶解、碱性薄层的形成、胶状膜的形成和胶状膜转化成钝化膜4个步骤。     

改性环氧树脂无铬达克罗涂层的制备及其性能

实施了用聚氨酯改性环氧树脂替代铬酐制备无铬达克罗涂层的工艺,运用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)手段分析了所制备涂层的形貌和成分,通过动电位极化曲线,电化学阻抗(EIS),耐硝酸铵快速腐蚀试验,盐水浸泡试验等方法对涂层的耐蚀性进行了评价和研究。结果表明:树脂固化交联形成致密、均一、连续的膜层,有效阻止腐蚀介质的侵入,提高了涂层的耐蚀性;涂层主要成分为Zn和Al,当腐蚀介质侵入时,锌铝粉钝化生成氧化物,其防腐蚀机理主要是屏蔽作用、电化学作用及钝化作用。     

聚乙二醇分散的锌铝铬涂层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为及防腐蚀机理

采用强极化、弱极化、交流阻抗以及XRD和SEM等手段,分析了聚乙二醇分散的锌铝铬涂层在3.5 %NaCl介质中腐蚀电位、腐蚀电流密度、阻抗的变化和阳极钝化情况,以及腐蚀前后的物相组成和表面形貌,研究了涂层的防腐蚀机理.结果表明:涂层在腐蚀初期存在强烈的阳极钝化,随着腐蚀的进行,钝化现象逐渐减弱;在较长时间的浸泡下,涂层对钢基体的保护效果明显.防腐蚀机理为:腐蚀前期是涂层中的锌、铝粉活性溶解产生钝化,中期是钝化膜溶解、Cr<'6+>的再钝化及锌、铝粉提供电化学保护,后期主要是涂层屏蔽作用,而屏蔽作用是涂层的主要保护作用.     

锌铝镁镀层不同表面处理体系成分分析及耐蚀性研究

目的 分析锌铝镁镀层不同表面处理体系的成分,考察表面处理膜层的耐蚀性,明晰不同表面处理方式的防腐机制。方法 通过白光干涉仪和扫描电镜(SEM)对3种表面处理方式下锌铝镁钢板不同表面微观形貌进行观察,通过辉光光谱(GDS)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)以及傅里叶变换红外反射吸收光谱(FTIR)对表面处理膜膜层厚度及成分结构等进行表征,并结合家电板实际使用条件,考察不同钝化膜层的耐蚀性。结果 涂油样品表面存在约10 nm厚、以烃类基础油和钙盐缓蚀剂等成分为主的油膜。三价铬钝化膜为厚度约50 nm,以Cr2O3、Cr(OH)3及ZnO为主的致密不溶性氧化物膜层,无铬钝化膜为厚度约3 μm、以氨基硅烷-树脂为主成膜物质的有机钝化膜。XPS及FTIR结果表明,硅烷-树脂在钢板表面发生了交联反应,形成了三维立体网状结构,同时钝化膜与镀层Zn之间形成了强化学键作用。电化学试验结果表明,三价铬钝化以及无铬钝化样品具有更小的自腐蚀电流密度及更大的电化学阻抗。在中性盐雾环境中,三价铬钝化膜具有更好的平面耐蚀性。无铬钝化膜具有更优异的划叉耐蚀性。结论 三价铬钝化处理以及无铬钝化处理锌铝镁板的腐蚀倾向均小于涂油处理锌铝镁板的,相关研究可为锌铝镁镀层材料在家电板市场的推广应用提供理论支撑。     

机械镀锌层钝化工艺研究

针对目前机械镀锌的钝化多为借鉴电镀锌、热浸镀锌的钝化工艺,其工艺不稳定、处理效果差等问题,本文借助醋酸铅点滴实验法分析了机械镀锌层的出光、钝化工艺。采用盐水浸泡试验、电化学极化法分析了机械镀锌层钝化膜的耐腐蚀性能。研究结果表明,采用由柠檬酸、乙二醇、OP-10组成的出光液对镀层腐蚀较弱,出光后镀层表面光亮,钝化膜醋酸铅点滴发黑时间短。优化并确定了机械镀锌层的无铬亮白钝化、低铬蓝白钝化和低铬亮白钝化三种钝化液组成,三种钝化膜均能提高镀层的耐蚀性能,改善镀层的外观光泽性。其中低铬亮白钝化处理后的钝化膜耐腐蚀性能最佳。     

氟钛酸改性复合有机硅烷钝化膜及膜层性能研究

通过氟钛酸改性KH858+KH580混合硅烷,配制出无铬钝化液,将其涂覆在热镀锌板上,经烘干、固化,形成无铬钝化膜。测定了钝化膜的厚度、附着力和硬度;通过中性盐雾试验,研究了钝化膜的耐化学腐蚀性能;通过Tafel极化曲线和EIS图谱,表征了钝化膜的耐电化学腐蚀性能。结果表明:钝化膜的平均厚度为5.2μm,附着力测试的被剥离面积为3%,硬度为3H,均满足国家标准,符合工业生产要求;此外,钝化膜的耐化学腐蚀和耐电化学腐蚀性能优良,相比于改性前,其性能有较大提高。     

机械镀锌镀层钝化与耐蚀性能研究

    对机械镀锌层分别用三价铬、稀土和六价铬进行了钝化处理,利用盐雾试验和电化学测试对不同钝化膜的耐蚀性与电化学行为进行了比较研究.盐雾试验结果表明,稀土与三价铬钝化处理的效果均已超过传统的六价铬钝化,比六价铬钝化膜的耐蚀性提高了一倍以上;稀土钝化膜的耐蚀性最好,三价铬钝化膜的耐蚀性仅次于稀土钝化膜的.电化学测试表明,三价铬、稀土和六价铬钝化膜都能够不同程度地抑制腐蚀的阴极电极反应,抑制阴极反应程度最大的是稀土钝化膜,其次是三价铬钝化膜,最小的是六价铬钝化膜.三价铬与稀土钝化工艺的环保和良好的防腐效果使其具有良好的应用前景.     

高择优取向碱性锌酸盐镀锌层的耐蚀性

采用盐水浸泡试验,电化学测试和盐雾试验研究了碱性锌酸盐体系中获得的高择优取向镀锌层和随机取向镀锌层的耐蚀性能,对比了不同取向镀锌层三价铬和六价铬钝化膜的耐蚀性;采用盐雾试验对比了两种取向镀锌层和氰化镀锌层的耐蚀性。结果表明,高择优取向镀锌层的耐蚀性优于随机取向镀锌层;两种取向的镀锌层经三价铬钝化比六价铬钝化耐蚀性要好;经三价铬钝化处理后的高择优取向镀锌层耐盐雾时间可达720h。     

喷涂金属层长效防腐蚀机理的证明

40多年前,我国开始在淮河闸门上使用喷锌保护钢结构,以后几十年中,喷铝层、先喷锌后喷铝双层工艺均获得应用,最近用大功率二次风喷涂,得到高含铝量的锌铝伪合金长效防腐蚀涂层。中外合作进行了长周期(16000h)中性盐雾加速试验,证明了该防蚀涂层的长效性能。针对美国学者提出的三氧化二铝在涂层背面形成网络,氧化锌颗粒填塞网格,形成耐腐蚀氧化物层,通过扫描电镜试验,分别测出涂层背面的铝、锌和氧化物的含量,证明在背面化学成分中铝和氧化物总原子含量达到70%,因而解释了为什么大功率二次风喷涂的锌铝伪合金耐腐蚀层能够长效。     

锌铝涂层的研究开发与应用

锌铝涂层(也叫达克罗涂层)是一种新兴的金属防腐涂覆技术。它具有高耐蚀、无污染、无氢脆等优点。对锌铝涂层的配方、工艺及其应用进行了研究。通过对分散剂、流平剂等的优选,获得了多层片状叠加的致密涂层。通过盐雾试验和酸碱浸泡腐蚀试验比较了锌铝涂层、磷化膜和电镀锌层的性能,表明锌铝涂层是一种优良的耐腐蚀涂层。     

新型达克罗涂层的制备与组织结构

目的 制备环保的无铬达克罗涂层,研究涂层烧结和腐蚀前后微观组织结构的变化,探究涂层的防腐机制。方法 用锌铝合金粉替代锌铝混合粉,钼酸盐和硅烷偶联剂取代铬酸盐制备无铬达克罗涂料,采用喷涂技术在Q235钢基体上涂装制备涂层。通过X射线衍射仪(XRD)分析涂层在烧结和腐蚀前后的物相组成。通过扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析涂层在烧结和腐蚀前后微观组织形貌的变化。结果 钢基体上无铬达克罗涂层组织致密,表面平滑,呈银灰色,无明显孔隙,涂层厚度为8~12 μm。涂层烧结前后表面均由富锌α相、富铝η相和Fe相组成,但烧结后物相的结晶程度较高,未有新相产生。涂层与基体结合紧密在于涂层中的Zn和Al与基体中的Fe在结合界面处相互扩散形成冶金结合。在浸泡试验中,锌铝合金粉优先溶解为海绵状组织,随后与腐蚀介质反应生成针状成岛状分布的腐蚀产物,腐蚀产物包括Zn5(OH)8Cl.H2O、Al5Cl3(OH)12.4H2O、Zn5(OH)6(CO3)2和少量Fe(OH)3。结论 烧结有利于提高涂层物相的结晶度和涂层表面的致密性,有效发挥涂层物理屏蔽作用。涂层腐蚀防护机制为:腐蚀初期主要发挥片状锌铝粉片层状结构的物理屏蔽作用和腐蚀产物填充涂层破坏区域的自修复作用,随着腐蚀时间的延长,涂层发挥牺牲阳极的阴极保护作用。     

Effect of chromate on the electrochemical behavior of sintered Zn-Al coating in seawater

To improve the anticorrosion resistance of chromium-free Zn-Al sintered coating, characteristics of chromate on zinc-aluminum-chromium were studied by electrochemical methods. Depth profiles of elements were obtained by glow discharge spectrum (GDS) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was used to analyse the chemical states of main elements in Zn-Al coatings. Corrosion behaviors of steel samples coated with chromium-free Zn-Al and zinc-aluminum-chromium exposed to seawater were investigated by using electrochemical impedance spectroscopy (EIS) measurement. Both in open circuit potential and EIS monitoring self-healing phenomena of chromate were obviously observed. The self-healing function endows zinc-aluminum-chromium coating with better anticorrosion performance. Electrochemical analysis show that self-healing action of coatings is missing when replace chromate with molybdate and silane.     

镀锌板硅烷-硝酸锆复合转化膜的性能与表征

目的获得一种防腐性能优越的转化膜。方法将KH560和KH791两种硅烷复合后水解,添加硝酸锆,得到KH560-KH791-硝酸锆复合钝化液,采用该钝化液对镀锌钢板进行钝化处理,通过盐水浸泡实验、中性盐雾试验和附着力测试,与添加硝酸锆前的转化膜进行性能对比。结果盐水浸泡和中性盐雾腐蚀72 h的实验中,添加硝酸锆后的转化膜性能都明显优于添加前,二者的附着力测试均能达到一级。结论加入的硝酸锆填充了膜层空隙,更加有效地阻挡了腐蚀介质的渗透,使得钝化膜的防腐性能提高。     

铝合金耐蚀膜的制备及其性能研究

采用溶胶一凝胶法在铝合金表面制备CeO2-TiO2-SiO2涂层，采用X射线光电子能谱分析膜层成分，扫描电镜（SEM）表征了复合膜的表观形貌，利用全浸渍腐蚀试验、电化学测试方法评价了涂层的耐蚀性能，结果表明铝合金表面的CeO2-TiO2-SiO2涂层耐蚀性能优良。     

铝合金焊接区喷射式微弧氧化陶瓷层耐腐蚀性研究

目的研究喷射式微弧氧化对改善铝合金焊接区耐腐蚀性能的可行性。方法使用自行研制的喷射式微弧氧化设备,在铝合金焊接区表面制备一层陶瓷膜,并在同等参数下制备一层浸入式微弧氧化陶瓷层进行对比。通过扫描电镜观察陶瓷膜表面和截面的微观形貌,并对陶瓷膜截面进行元素分析;分别利用铜加速盐雾腐蚀实验和动电位极化实验检测陶瓷膜的耐腐蚀性能,分析陶瓷膜的耐腐蚀性能。结果两种方法制备的陶瓷膜微观形貌相似,表面都有许多"火山口"状产物并伴有裂纹,截面疏松多孔,主要元素为Al和O;经240 h盐雾腐蚀后,3种试样均有不同程度的腐蚀,其中铝合金焊接基体腐蚀最严重,浸入式、喷射式次之,其腐蚀失重率分别是0.0072,0.0039,0.0023 g/cm2;极化曲线显示,铝合金基体、焊接基体、浸入式陶瓷膜、喷射式陶瓷膜腐蚀电位分别为-0.794,-0.742,-0.615,-0.578 V,耐腐蚀性依次增强。结论喷射式微弧氧化陶瓷层耐腐蚀性能表现较好,基本达到制备要求,在不适于浸入式微弧氧化的条件下可采用喷射式方法处理。     

水性环氧富锌防腐涂料的研制

研制了一种以自乳化环氧树脂和水性胺类固化剂为基料,以锌粉、胺硅烷偶联剂等为填料和助剂的水性环氧富锌防腐涂料,并对涂层耐盐雾性、耐盐水性、耐酸碱性、不挥发物含量进行了测试。研究表明,该防腐涂料不挥发物含量高达90％以上,基本无溶剂挥发,环保性好,而且防腐性能高。     

湿固化型石墨烯改性重防腐涂料的性能研究

目的 为延长如输电塔架等金属构件的服役期限,制备一种湿固化型石墨烯改性重防腐涂料,并测试表征和分析漆膜的防腐性能和作用机制。方法 以湿气固化型聚氨酯树脂为主要成膜物,铝鳞片代替传统锌粉为主要防腐填料,石墨烯为改性剂搭配形成复合导电填料体系,借助定位排列剂等助剂制备了湿固化型石墨烯改性重防腐涂料。通过沉降测试、结合强度测试、水接触角测试、电化学测试、扫描电镜（SEM）分析、耐中性盐雾实验等手段,对涂层的常规理化性能、防腐蚀性能及微观形貌进行了表征分析,并探讨了石墨烯-铝鳞片复合填料防护体系的防腐蚀作用机理。结果 定位剂有助于提高涂料的分散性和稳定性,经过石墨烯改性后,重防腐涂层的结合强度、耐盐水性、耐候性等常规理化性能明显提升,固含超过70%,达到高固含的环保要求;水接触角增至115°,涂层疏水性有效改善;中性耐盐雾试验进行1000 h时涂层划痕处有明显的腐蚀迹象,但表面未发生起泡、剥落等缺陷,单边扩蚀小于2 mm,石墨烯质量分数为0.8%的涂层性能达到最佳,耐盐雾时间达5000 h以上,此时涂层湿结合强度仍达到8.3 MPa,电化学腐蚀速率仅为0.011 673 mm/a,耐腐蚀性能优异。结论 石墨烯-铝鳞片复合防护体系的力学性能、机械封闭和阴极保护功能优异,属于一种底面合一的涂料,适用于湿热工业-海洋大气环境的腐蚀防护工作。     

超音速大气等离子喷涂TiB2-SiC涂层的抗氧化性及耐熔盐腐蚀性能

采用超音速大气等离子喷涂制备全包覆TiB₂-SiC涂层,研究了TiB₂-SiC涂层在400和800 ℃的氧化性能,并探究其氧化机理。对TiB₂-SiC涂层在900 ℃下的抗铝熔盐腐蚀性能进行研究,并探讨其耐熔盐腐蚀机理。结果表明,超音速大气等离子喷涂制备的TiB₂-SiC涂层具有良好的抗氧化性,在400 ℃的氧化速率常数为1.92×10^-5 mg²·cm^-4·s^-1,在800 ℃的氧化速率常数为1.82×10^-4 mg²·cm^-4·s^-1。超音速大气等离子喷涂制备的TiB₂-SiC涂层在900 ℃下具有良好的抗熔盐腐蚀性能,熔盐腐蚀后TiB₂-SiC涂层都保持致密结构,未发生涂层的开裂及剥落。