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鋅鋁粉包覆改性對(duì)無(wú)鉻達(dá)克羅涂層耐蝕性的影響


前言

達(dá)克羅涂層,又稱鋅鋁涂層,是一種由片狀鋅粉和鋁粉互相堆疊形成的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)涂層,常見(jiàn)于緊固件類外表防護(hù)。這種涂層以其無(wú)氫脆、耐高溫、耐腐蝕、附著力強(qiáng)和導(dǎo)電性能好等特點(diǎn),在民用和軍用領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而,傳統(tǒng)達(dá)克羅涂層中含有致癌物六價(jià)鉻,限制了其環(huán)保性和應(yīng)用范圍。因此,無(wú)鉻達(dá)克羅涂層的研究和開發(fā)具有重要意義。

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本文研究了通過(guò)硅烷偶聯(lián)劑對(duì)片狀鋅粉和鋁粉進(jìn)行包覆改性,以改善無(wú)鉻達(dá)克羅涂層的耐蝕性。




實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)所用材料主要包括片狀鋅粉(片徑15~25μm)、片狀鋁粉(片徑15μm)、硅烷偶聯(lián)劑(如KH570、KH560)、正硅酸乙酯(TEOS)、乙烯基三異丙氧基硅烷(VIPOS)、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯(MMA)等。




改性鋅粉

改性后的鋅粉表面形成了明顯的顆粒附著物,厚度增加,表明鋅粉表面被成功包覆了一層保護(hù)膜。這層包覆層可以起到良好的保護(hù)作用,提高鋅粉的耐腐蝕性能。





改性鋁粉的制備

TEOS改性鋁粉:將TEOS與適量無(wú)水乙醇混合,再與氨水、去離子水和乙醇的混合溶液共同作用于鋁粉表面,經(jīng)攪拌、洗滌、干燥后得到TEOS改性鋁粉。

TEOS/VIPOS改性鋁粉:將TEOS和VIPOS按一定比例混合后,與上述溶液共同作用于鋁粉表面,同樣經(jīng)過(guò)攪拌、洗滌、干燥后得到TEOS/VIPOS改性鋁粉。







無(wú)鉻達(dá)克羅涂層的制備

無(wú)鉻達(dá)克羅涂層的制備采用一定比例的硅烷偶聯(lián)劑水解液、去離子水、無(wú)水乙醇、SiO?、改性片狀鋅粉、改性片狀鋁粉、乙二醇、NP-9和羥乙基纖維素等原料。具體制備過(guò)程中,首先將這些原料按一定比例混合均勻,然后涂覆在經(jīng)過(guò)預(yù)處理的Q235鋼基體上,經(jīng)過(guò)一定的工藝處理形成涂層。



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結(jié)果與討論

為了評(píng)估涂層的耐腐蝕性能,采用電化學(xué)測(cè)試方法對(duì)涂層進(jìn)行極化曲線測(cè)試,以測(cè)量涂層的腐蝕電流密度和腐蝕電位等電化學(xué)參數(shù)。

改性鋅粉和鋁粉的微觀形貌及元素分析

通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)觀察原料鋅粉和改性鋅粉的微觀形貌,發(fā)現(xiàn)原料鋅粉整體上呈片狀,表面較為平整;而改性后的鋅粉表面有明顯的顆粒附著物,且厚度增加,表明鋅粉表面被成功包覆了一層保護(hù)膜。同樣,原料鋁粉也呈片狀,表面平整光滑;而改性后的鋁粉表面形貌發(fā)生了顯著變化,出現(xiàn)了明顯的包覆層。




涂層的耐蝕性評(píng)估

電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明,與未改性的鋅鋁涂層相比,TEOS/VIPOS和TEOS/VIPOS/AA改性鋁粉涂層的腐蝕速率明顯下降。特別是TEOS/VIPOS改性鋁粉涂層具有較小的腐蝕電流密度(具體數(shù)值因篇幅限制未列出),表明其耐腐蝕性能顯著提高。


此外,通過(guò)對(duì)比不同改性方法對(duì)涂層耐蝕性的影響,發(fā)現(xiàn)TEOS/VIPOS復(fù)合改性效果優(yōu)于單一TEOS改性。這可能是由于復(fù)合改性能夠形成更加致密和穩(wěn)定的包覆層,從而更有效地隔絕腐蝕介質(zhì)對(duì)基體的侵蝕。


涂層的其他性能評(píng)估

除了耐蝕性外,還對(duì)涂層的附著力、硬度、耐磨性等性能進(jìn)行了評(píng)估。結(jié)果表明,改性后的涂層在這些方面也表現(xiàn)出較好的性能。特別是附著力方面,由于改性鋅鋁粉與基體之間的結(jié)合力增強(qiáng),涂層的附著力得到了顯著提升。

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結(jié)論

本文研究了鋅鋁粉包覆改性對(duì)無(wú)鉻達(dá)克羅涂層耐蝕性的影響。通過(guò)硅烷偶聯(lián)劑(如TEOS和VIPOS)對(duì)片狀鋅粉和鋁粉進(jìn)行包覆改性,成功制備了具有優(yōu)異耐蝕性能的無(wú)鉻達(dá)克羅涂層。改性后的涂層在腐蝕電流密度、附著力等方面均表現(xiàn)出顯著提高的性能。


參考文獻(xiàn):

鋅鋁粉包覆改性對(duì)無(wú)鉻達(dá)克羅涂層耐蝕性的影響


王泊發(fā) 俞江南 王雨儂 賈駿麟 李德義 熊金平


產(chǎn)品推介

球形鋅銅合金粉

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球形鋅銅合金粉末是一種具有良好生物相容性的可降解金屬材料,銅離子所具有的強(qiáng)烈和廣譜殺菌能力,相關(guān)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示,銅元素的加入,可以使植入物導(dǎo)致的感染發(fā)生率會(huì)大幅度降低。并且在材料性能方面起到了細(xì)化晶粒的作用,合金的綜合力學(xué)性能得到了提高(屈服強(qiáng)度,硬度,延伸率等)。與純鋅相比,鋅銅合金的耐腐蝕性能得到了提高。

球形鋅銅合金粉末顯微鏡圖-200X

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