硅溶胶对无机磷酸铝涂料防腐性能的影响

硅溶胶对无机磷酸铝涂料防腐性能的影响

翁亶;秦真波;周潼;刘磊;胡文彬

【摘要】采用化学合成法制备磷酸铝粘结剂,以球形铝粉为骨料,添加不同含量的硅溶胶,制备磷酸铝涂料,再经过热处理制备磷酸铝涂层.通过X射线衍射分析(XRD)表征粘结剂和涂层物相结构,采用扫描电子显微镜(SEM)表征涂层形貌,通过电化学测试和浸泡试验对比研究涂层腐蚀行为.分析结果表明:在磷酸铝涂层中添加适量硅溶胶可以改善涂层表面质量和耐腐蚀性能,从而使涂层腐蚀电位升高,腐蚀电流降低,阻抗值增大.添加10％硅溶胶的涂层质量最佳,耐腐蚀性能最优.%In this paper,an aluminum phosphate binder was prepared by chemical synthesis.And aluminum phosphate composite coatings prepared by using

binder,aluminum powder and different concentration of silica sol were fabricated on Q235 steel to form the films.The structure and morphology of the films were characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM),and the corrosion behavior was studied through electrochemical and soaking tests.The results indicated that the addition of silica sol improved the film quality and corrosion resistance,meanwhile,increased the corrosion potential and impedance magnitude and decreased the corrosion current.In particular,the coating comprising 10％ silica sol exhibited the optimal film quality and corrosion resistance.

【期刊名称】《涂料工业》

【年(卷),期】2018(048)005

【总页数】7页(P7-13)

【关键词】磷酸铝粘结剂;磷酸铝涂层;硅溶胶;电化学测试;耐腐蚀性能

【作者】翁亶;秦真波;周潼;刘磊;胡文彬

【作者单位】上海交通大学材料科学与工程学院金属基复合材料国家重点实验室,

上海200240;上海交通大学材料科学与工程学院金属基复合材料国家重点实验室,

上海200240;上海交通大学材料科学与工程学院金属基复合材料国家重点实验室,

上海200240;上海交通大学材料科学与工程学院金属基复合材料国家重点实验室,

上海200240;天津大学材料科学与工程学院,天津300072

【正文语种】中文

【中图分类】TQ635.2

磷酸盐涂料是一种水性无机涂料，通过磷酸与碱性金属氢氧化物(铝、镁等)进行化学反应得到磷酸盐粘结剂作为成膜物，以金属及金属氧化物粉末为骨料混合形成。涂层与基体之间的结合力受碱金属原子半径影响，铝原子半径小，制备成的磷酸铝粘结剂作为成膜物制备涂层与金属基体间结合力好，应用最为广泛[1]。与有机涂

料相比，磷酸盐涂料具有良好的耐热性、耐候性及耐油性等性能，可以作为高温耐火材料、防腐材料、耐磨材料等，目前已经广泛应用于航空航天、汽车、电力设备、海洋船舶等领域[2]。

国内外学者对磷酸盐涂料已经有众多研究，在耐磨材料方面， Chen等[3]以磷酸

铝为粘结剂，以Al2O3、SiC为骨料制备复合陶瓷涂层，研究不同骨料配比下涂层的耐磨性能； Kong等[4]以磷酸铝为粘结剂，添加不同润滑介质，研究润滑介质

含量对涂层耐磨及润滑性能的影响。在耐高温材料方面，冯莉等[5]以水溶性磷酸

二氢铝为粘结剂，以铝粉为填料，制备了具有耐高温性能的水性磷酸盐涂料。在防腐材料方面，王云鹏等[6]制备了含铝的水性磷酸盐防腐涂料，可以在高温和腐蚀

介质环境中为钢基体提供有效保护。

由于片状和球形铝粉对腐蚀介质具有良好的屏蔽性能，因此研究者常以含铝为骨料的磷酸盐涂料为基础，通过改性来提升其耐腐蚀性能。史述宾等[7]在磷酸铝涂层

中添加氧化石墨烯，使得涂层耐腐蚀性能显著提升。硅溶胶是无机涂料的成膜剂之一，其包含的纳米SiO2可以与磷酸盐通过活性羟基基团交联，二者相容性好，能够促进涂层形成网状结构，提高体系的稳定性[8]。硅溶胶也常单独作为成膜物或

作为添加物用于防腐涂层以保护金属基体[9]。赵强等[10]通过在磷酸铝粘结剂中

添加硅溶胶，研究了热处理后硅溶胶对磷酸铝结构的影响，史述宾等[11]通过添加硅溶胶，提升了涂层耐腐蚀性能。但是在硅溶胶添加前后粘结剂成分结构变化、电化学性能以及腐蚀形貌变化规律等方面阐述并不完善。因此，本文通过在合成磷酸铝粘结剂中添加不同含量的硅溶胶，涂覆在Q235钢基体上制备涂层，从涂层表

面形貌、涂层电化学性能、涂层腐蚀过程中的宏观及微观形貌变化等方面，系统地分析了添加硅溶胶对磷酸铝涂层微观结构及其耐腐蚀性能的影响。

1 实验方法

1.1 主要原料和仪器

磷酸：分析纯，质量分数85%；氢氧化铝：分析纯；氧化镁：分析纯；三氧化铬：分析纯。以上材料均来源于国药化学试剂有限公司。球形铝粉：粒径1～3 μm，

章丘市金属颜料有限公司；硅溶胶：粒径10～20 nm，质量分数35%，天津威一化工科技有限公司；Q235钢：经过喷砂处理，表面粗糙度(Ra)为3～5 μm。

真空管式炉(GSL1600X)：合肥科晶材料技术有限公司；均相反应器(11-16)：烟台松铃化工设备有限公司；电热真空干燥箱(ZKF030)：上海实验仪器有限公司；X

射线衍射分析仪(D8 ADVANCE DA VINCI)：德国布鲁克公司；差示扫描量热仪