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水性锌—铝基金属微粉涂层的选料及涂层组织性能研究

作　者: 李召伟
导　师: 何明奕
学　校: 昆明理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 涂层金属微粉涂层形层机理耐蚀性
分类号: TG174.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

目前金属防护工业受到环保和节能等方面的日益严峻的压力,涂料工业向环保型发展已是大势所趋。水性金属基微粉涂层是利用片状金属微粉,以无机盐或者有机溶剂为粘结剂,加入其他表面活性剂等配成浆料,涂覆于金属件上,经过烧结形成的金属基涂层。水性金属涂层在金属防护中以其优异的耐蚀性、耐热性、无氢脆、可再涂性和施工方便等诸多优点逐渐成为了当今研究的热点。论文在总结了前人研究工作的基础上发现,在水性金属基涂层的研发和应用上还存在组元选择和形层原理上的盲区和不合理性,影响了该种涂层技术的发展和应用。针对这些情况,本论文重点从组元的选择原理上入手,分析了原料中各个组份的性能、作用机理,以及对涂层性能的影响,研究了原料组元的选择方法和原则,确定了一套较为合理、科学的选料方法和依据。研究发现：表面张力较小的非极性有机物润湿剂对金属粉的润湿性能较好,并且该润湿剂必须满足：与水能任意互溶;热分解性,涂层固化处理后在涂层中无残余；分散剂能提高涂液中的有机、无机颜料固体颗粒分散性,防止固体颗粒的沉降和凝聚,形成安定悬浮液,实验选取的分散剂F具有良好的分散性；对于增稠剂的选取,质优价廉的纤维素类增稠剂对涂液的增稠效果良好,并对涂液无副作用。论文重点研究了粘结剂的选取,对钼酸盐、磷酸盐、硼酸盐和硅酸盐粘结剂形成涂层进行了研究,研究发现钼酸盐、磷酸盐和硼酸盐粘结剂形成的涂层与基体之间的结合力没有化学键结合力,其结合强度较低。硅酸盐粘结剂形成的涂层有化学键作用,其结合强度较以上三种略强。在对以上几类无机粘结剂进行了研究分析后,将其中的几类无机粘结剂进行复配后所获得复合粘结剂具有良好的兼容共存性,所获得涂层形成了结构牢固的三维结构涂层,其结合力有化学键结合存在,其综合性能要优于其他几种单一粘结剂涂层。论文对复合粘结剂形成的金属锌铝基水性微粉涂层能进行了性能测试分析,结果表明：涂层表面光滑、均匀,呈亮白色,涂层结合力较强,耐蚀性能较好。运用体式显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪等材料的现代检测手段对涂层的微观形貌、与基体的结合状态、空间位置等进行观测,统计分析了涂层中的化学成分,并对各种成分在涂层中的作用进行了分析。研究表明：涂层中片状铝粉基本上是层层叠加,球状锌粉不均匀的夹杂在片状铝粉的间隙间,金属粉通过无机粘结剂粘结在一起。根据以上研究结果提出了水性锌—铝基金属微粉涂层的微观结构模型和形层机理：涂层在形层过程中其主体相既无电结晶,也没有高温冶金反应,其形层机理不同于传统的结晶方式,因此该涂层技术属于无结晶方式获得致密的多元合金的技术,该技术有望成为一种新型的环保型保护层。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-11
第一章绪论  11-23
  1.1 课题背景及选题意义  11-12
  1.2 金属微粉涂层的概述  12-18
    1.2.1 富锌涂层  12
    1.2.2 水性富锌涂层  12-13
    1.2.3 达克罗涂层  13-18
  1.3 国内外研究的现状及存在的问题  18-20
    1.3.1 国内外研究的现状  18-19
    1.3.2 存在的问题  19-20
  1.4 课题来源、研究的内容及意义  20-21
    1.4.1 课题来源  20
    1.4.2 课题研究的内容  20-21
    1.4.3 课题研究的意义  21
  1.5 本课题研究的技术路线  21-23
第二章实验材料与涂层制备  23-45
  2.1 试验用材料及实验仪器  23-24
    2.1.1 实验用锌粉的原始形貌和粒径分布  23
    2.1.2 金属铝粉的原始形貌和粒径分布  23-24
    2.1.3 其他试剂  24
    2.1.4 实验仪器  24
  2.2 涂层组元成分中助剂的选取  24-31
    2.2.1 润湿剂的选取优化  24-26
    2.2.2 分散剂的选取优化  26-28
    2.2.3 增稠剂的选取优化  28-30
    2.2.4 流平剂的选取优化  30-31
  2.3 粘结剂的选取  31-41
    2.3.1 钼酸盐粘结剂  31-33
    2.3.2 磷酸盐粘结剂  33-35
    2.3.3 硅酸盐粘结剂  35-37
    2.3.4 硼酸盐粘结剂  37-40
    2.3.5 复合粘结剂  40-41
  2.4 涂层的制备工艺流程  41-42
  2.5 本章小结  42-45
第三章涂层的性能研究  45-59
  3.1 引言  45
  3.2 涂层物理性能测试  45-49
    3.2.1 涂层外观形貌及表面成分分析  45-47
    3.2.2 涂层结合强度试验结果及评价  47
    3.2.3 涂层耐热性能测试  47-48
    3.2.4 涂层孔隙率测定  48-49
  3.3 涂层耐蚀性能的测定  49-56
    3.3.1 盐水浸泡实验  49-50
    3.3.2 大气暴露实验  50-51
    3.3.3 中性盐雾试验  51-53
    3.3.4 电化学实验  53-56
  3.4 涂层性能综合评价  56
  3.5 本章小结  56-59
第四章涂层组织成分、微观结构及结合机理分析  59-71
  4.1 引言  59
  4.2 各类涂层的成分物相分析  59-64
    4.2.1 钼酸盐粘结剂涂层的物相分析  59-60
    4.2.2 硅酸盐粘结剂涂层的物相分析  60
    4.2.3 磷酸盐粘结剂涂层的物相分析  60-61
    4.2.4 硼酸盐粘结剂涂层的物相分析  61-62
    4.2.5 复合粘结剂涂层的物相分析  62-64
  4.3 涂层微观结构分析  64-68
    4.3.1 涂层微观结构组织观察  65-66
    4.3.2 涂层微观结构模型的建立  66-68
  4.4 涂层与基体的界面结合力分析  68-69
  4.5 本章小结  69-71
第五章结论及进一步研究的建议  71-73
  5.1 结论  71-72
  5.2 进一步研究的建议  72-73
致谢  73-75
参考文献  75-79
附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文  79-80
附录B 作者在攻读学位期间参加的科研项目  80

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