无铬达克罗涂层的工艺研究

除锈 后备用 。在 前期 实验 的基础 上 ， 定 无 铬 达 克 确 罗涂 液 的基 本组 成为 ： 金属 粉 采用 片 径 为 １ ａ 的 ５， ｍ
片状 锌 、 粉 ， 湿 分散 剂 选 用 聚 乙二 醇 、 铝 润 乙二 醇 和
ｏＰ ｌ —Ｏ的混合 溶剂 ， 缓蚀剂 采用 钼酸钠 ， 黏结 剂 选用
蚀性能。在此基础上 ， 向涂 料 中加 入 不 同种 类 的 纳 米 微 粒 ， 究 了其 对 涂 层 的 硬 度 和 耐 蚀 性 能 的 影 响 。结 果表 明 ： 得 无 铬 研 所
涂 层 的 耐 蚀 性 能 与 达 克 罗涂 层 的 相 近 ； 入 纳 米 微 粒 后 ， 层 的 硬 度 有 一 定 程 度 的 提 高 ， 对涂 层 的 耐蚀 性 能 产 生 了微 小 不 加 涂 但
ａ ｄＡｓｒ ｎ ｕ ｉｓ ｎ ｔｏ ａ ｔ ，Ｎａ ｊｎ １ １ ６，Ｃｈｎ ） ｃ ｎｉｇ ２ ｌ ０ ｉ ａ
摘 要 ： 在 前 期 实验 的 基 础 上 ， 对无 铬 达 克 罗涂 料 中主 要 组 分 的 质 量 分数 设 计 了 ４因素 ４水 平 正 交 实验 ， 过 考 察 涂 层 外 观 ， 通 结 合 力 和 耐 蚀 性 确 定 了理 想 配 方 。 运 用 Ｓ Ｍ 和 Ｅ Ｓ等手 段 分 析 了涂 层 的 组 织 形 貌 和 成 分 ， 用 电 化 学 方 法测 试 了涂 层 的耐 Ｅ Ｄ 并
度和光 泽 度两个 方 面 。粗 糙度 评价 ： 据 目测 ， 面 根 表
均匀 、 光滑 且没有 明显 颗 粒 的涂 层 评 为 １ Ｏ分 ； 面 表 有 明显 大 颗粒 、 凸不平 的涂层 评 为 ０分 ； 当分 成 凹 适
明铝更 容 易被 氧化 ， 于铝 被 氧 化 后 生成 的物 质 不 由 导 电 ， 以在扫 描 电镜下会 产 生 白亮色 反光 。 所
采 用 Ｑ ２ ５钢为基 体 材料 ， 寸 为 ２ ３ 尺 ０ｍｍ×２ ０
ｍｒ ×４ｍｅ 。基 体经 ８ ～ ９ ｎ ｎ Ｏ ０℃碱 洗 除油 ， 纸打磨 砂
外 观评 价采用 参考 文献 Ｅ ２ ３ 中的方法 ， 分为 粗糙
２１ 年 ５ ０１ 月
电 镀 与 环 保
第 ３ 卷第 ３ 总第 １９ ） ・ ２ ・ １ 期（ ７期 ３
一 一
图 １ 涂 层 表 面 Ｓ Ｍ 图 Ｅ 表 １ Ａ。 两处 的 Ｅ Ｓ分 析 结 果 Ｂ Ｄ
层全 部剥 落 为 ０ ； 它按 剥 离 比例依 次评 为 １ ９ 分 其 ～
分。
采用 质 量分数 为 ２ 的硝 酸 铵 快 速 腐 蚀 实 验 ０
测试 涂层 的耐蚀性 ， （ ０ ）℃下 水浴 加 热 测试 ， 在 ７ ±２
中图 分 类 号 ： ７ ＴＧ １ ４
文献标识码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０ ０４ ４ （０ １０ —０ ２０ １ ０—７ ２ ２ １ ） ３０ ２—３
Ｏ 前 言
达 克罗技 术 因其 涂层 具有 高耐蚀 性和 高耐热 性 被广 泛应 用 于 防腐 蚀 领 域 。然 而 其 也存 在 以下 缺
１ 实 验
１ １ 实验材 料及 涂液 组成 ．
在此 基 础 上 ， 别 向涂 料 中 加 入 质 量 分 数 为 分
１％的 ＳＯ ， ｉ ， ２ 。 Ｚ Ｏ纳米 微 粒 ， 究 其 ｉ Ｔ Ｏ。Ａ１Ｏ 及 ｎ 研 对 涂层 硬度及 耐蚀性 能 的影响 。
１ ３ 分 析 检 测 方 法 ．
ｒ ｓｓ ａ ｅｏｆｔ ｅ ｃ ａ ｉｇ ｅ ｉｔ ｎｃ ｈ ｏ ｔｎ ｗｅ ｅ ｓ ｕｄ ｅ ｒ ｔ ｉｄ． Ｔ ｈ ｅ ｕｌｓ ｈ ｅ ｒ ｓ ｔ ｓ ｏｗ ｈａ ｔ ｅ ｏｂ ａｎｅ ｈｒ ｔ ｔ ｈ ｔ ｉ ｄ ｃ ｏｍｅ ｆ ｅ ｏ ｔｎ ａ ｄ Ｄ ａ ｒ ｍ ｅ ａ ｅ ｓｍ ｉａ ｎ －ｒ ｅ ｃ ａ ｉｇ ｎ ｃ ｏ ｔ ｒ ｉ ｌｒ ｉ ｃ ｒ ｓｏｎ ｒ ｓｓａｎ ｅ；ａ ｔ ｒ ａ ｎｇ ｎ ｎｏ ｐａ ｔｃｅ ｏｒ ｏ ｉ ｅ ｉ ｔ ｃ ｆｅ ｄｄｉ ａ — ｒｉｌ ｓ， ｃ ｔｎｇ ｈａ ｄ ｓ ｓ ｎｃ ｅ ｅ ｏ ｓ ｍ ｅ ｘｔ ｎｔ ｂ ｈ ｒ ｓ ｌｇ ｎｅ ｔｖｅ ｏａ ｉ ｒ ｎｅ ｓ ｉ ｉ ｒ ａｓ ｄ ｔ ｏ ｅ ｅ ， ｕｔｔ ｅ ｅ ｉ ａ ｓｉ ｈｔ ｇａ ｉ ｉ ｐａ ｔｏ ｈｅｃ ｒ ｉｎ ｒ ｓｓ ａ ｅ ｏｆｔ ｏ ｔｎ ｍ ｃ ｎ ｔ ｏｒｏｓｏ ｅ ｉｔ ｎｃ ｈｅｃ ａ ｉ ｇ． Ｋｅ ｒ ｓ ｎ － ｈｒ ａ ｅ；Ｚｎ Ａ１ｃ ａ ｉ ｇ；ｎ ｏ ｐ ｒ ｉｌｓ ｙ ｗｏ ｄ ： ｏｎ ｃ ｏｍ ｔ － ｏ ｔｎ ａｎ — ａ ｔｃｅ
分 的用量 为 ： 稠剂 １９ ， 增 ／ 消泡 剂 ３ ６ ～５滴 ， 量 为去 余 离 子水 。 以涂 层 的外 观 、 结合 力 及 耐 蚀性 能 等 方 面
来 评价 ， 确定 理想配 方 。
粒 ， 步研究 了加 入 纳米 微 粒 后 所得 涂 层 的硬度 及 初
耐 蚀性 能 的变 化 。
（ 京航 空航 天 大学 材 料科 学与技 术 学院 ，江 苏 南京 ２ １ ０ ） 南 １ １ ６
Ｊ ｉｙ ＹＡ Ｚｈ ｎ －ａ ＩＬ ‘ａ， ｏ ｅ ｇｊ ｎ （ ｌｅ ｅｏ ｔｒａ ｃｅ ｃ ｎ ｇｎ ｅ ｉｇ，Ｎａ ｊ ｇ Ｕｎｖ ｒ ｉ ｆＡｅ ｏ ａ ｔｃ Ｃｏｌｇ ｆＭａ ｅｉｌＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｎ ｉ ｉｅ ｓｔ ｏ ｒ ｎ ｕ ｉｓ ｎ ｙ
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某 种硅烷偶 联剂 ， 稠剂选用 羟 乙基纤 维素 ， 增 消泡剂
选 用异辛 醇 。 １ ２ 实 验 设 计 ．
选取 金属 粉 、 湿分散 剂 、 蚀剂 及黏结 剂 的质 润 缓
量 分数 为主要 影 响 因子 ， 在前 期 工 作 的基 础 上 确 定
各 个水平 ， 设计 了 ４因素 ４水 平 正交 实 验 。其 他 成
每 １ ｎ观察 １次 ， ０ｍｉ 直至 试样 表面 出现 明显 红 锈 为
止 ， 录时 间 。 记
涂层 的截面形 貌 ， 图 ２所 示 。 由图 ２ 知 ： 如 可 涂 层 的厚度 约 为 ２ ｍ（ Ｏ ２涂 ２烘 ） 与 基 体 间 结 合 较 ， 好， 没有 出现 明显 缝 隙 。说 明所 用 硅 烷 的黏 结 效 果
利影响。
关 键 词 ： 无 铬 ； 一 涂料 ；纳 米 微 粒 锌 铝
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｏｎ ｔ ｅ ｂ ｓｓ ｏ ａ ｌ ｘ ｅ ｉ ｎ ｓ －ａ ｔ ｒａ ｄ ４ ｌ ｖ ｌ ｒｈ ｇ ｎ ｌ ｘ ｅ ｉ ｎ ｓｄ ｓｇ ｅ ｏ ｈ ｓ ｒ ｃ ｉ ｎ ｓｒ ｃ ： ｈ ａ ｉ ｆｅ ｒｙ ｅ ｐ ｒ ｍｅ ｔ ，ａ ４ ｆ ｃ ｏ ｎ －ｅ ｅ ｔ ｏ ｏ ａ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔｗａ ｅ ｉｎ ｄ ｆ ｒｔ ｅ ｍａ ｓ ｆａ ｔ ｏ ｏ
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良好 ， 铝 粉重 叠 排列 ， 成层 状 相叠 的结 构 ， 有 锌一 形 这
电化 学测 试 采 用 Ｃ ６ Ｃ型 电 化 学 工 作 站 ， ＨＩ６ ０ 测试 介质 为质 量 分 数 为 ３ ５ 的 Ｎａ １ 液 ， 作 ． Ｃ 溶 工
电极 取 面 积 为 １ｃ ｍ。的试 片 ， 比电极 为 饱 和 甘汞 参 电极 （ Ｃ ） 辅 助 电极 为 铂 电极 。 Ｓ Ｅ ， 涂层 形 貌 及 成 分 采 用 Ｊ Ｍ一Leabharlann ０ Ｖ 型 扫 描 电 Ｓ ６ ３Ｌ
点 ：１ （ ）达克 罗 中的六价 铬毒 性 强且 有致 癌作 用 ， 世 界各 国都 限制 它 的使 用［ ； ２ 】 （ ）达 克 罗涂 层 固化 温 度偏 高 、 硬度 较低 、 抗划 伤性差 、 摩擦 系数 高 。 无 铬达 克罗涂 层采 用水性 涂料 ， 不含 六价 铬 ， 符 合 相应 的环保 要求 。 ］ 本 文研 究 了无铬 达 克 罗涂 层 的 主要 成 分 ， 通 在 过 正交 实验 确 定 理 想 配方 的基 础 上 加 入 了纳 米 微
各 个等 级来 评价 。光 泽度 评价 ： 根据 目测 ， 面呈 银 表 白色 、 金 属光泽 的涂 层 评 为 １ 有 Ｏ分 ； 面 呈 土 黄 色 表 的涂层评 为 ０分 ； 当分成 各个 等级 评价 。 适
结 合 力 测 试 参 照 ＧＢ Ｔ ５ ７ －０ ５采 用 划 格 ／ ２ ０２ ０ 法， 用刀 口锋利 的硬 质钢 刀 在涂 层上 划 １ｍｍ。的正 方 形格 子 ， 用胶 带黏 贴在 方格 处后 撕下 ， 再 观察 涂层 剥 离情 况 。若 涂 层 没 有剥 离 和 翘起 ， 为 １ 评 ０分 ； 涂
Ｅｌｃ ｒ ｐ ａ ｉ ＆ Ｐｏ ｌ ｔｏ Ｃｏ ｔ ｏ ｅ ｔ ｏ ｌ ｔｎｇ ｌｕ ｉｎ ｎ ｒ ｌ
Ｖ０． １ ＮＯ ３ １３ ．
・
化 学 转 化膜 ・
无 铬 达 克 罗 涂 层 的 工 艺 研 究
Ｐｒ ｌｍ ｉ ｒ ｓ ａ ｈ ｏ ｔ ｅ Ｔｅ ｈｎｉ ｅ ｏ ｎ ｃ ｏ ａ ｅ Ｄａ ｒ ｍ ｅ ａ ｉ ｇ ｅ ｉ ｎａ ｙ Ｒｅ ｅ ｃ ｎ ｈ ｃ ｑｕ ｆ Ｎｏ — ｈｒ ｍ ｔ ｃ ｏ ｔ Ｃｏ ｔｎ 季 利 亚 ， 姚 正 军
利 于提高 涂层 的耐 蚀性 ｌ 。层状 相叠 的涂 层 中没 有 ４ ］ 直通 基体 的孔 隙 ， 成 了 有 效 的物 理 屏 蔽 ， 碍 了 形 阻 Ｈ 和 Ｏ 等腐蚀 介 质到 达基体 ， 到保 护作 用 。 Ｏ 起
镜 和 ＧＥ Ｓ Ｓ Ｏ ０ ＮＥ Ｉ２ ０ ＸＭｓ Ｏ型能谱 仪进 行分 析 。涂 ６ 层显 微硬 度采 用 ＨＸ 一０ ０ 型 维 氏显 微 硬 度计 测 Ｓ１０ Ａ