摘 要

无铬达克罗是一种具有涂层厚度薄，无氢脆，耐腐蚀性强的特点，对环境和人体没有危害的涂料，可以代替传统的镀锌工艺以及传统达克罗技术。然而已经实现产业化的无铬达克罗涂层技术相对保密，价格也很昂贵，国内在这方面的研究尚未成熟。无铬达克罗涂料开发的关键问题是要找到替代铬酸作为粘结剂的物质，本论文的研究目的是在传统达克罗的基础上，采用硼酸替换铬酸制备无铬达克罗，并从涂料材料设计及涂层制备工艺两方面展开研究。通过分散性能和黏度优化涂料配比设计，并通过外观和耐腐蚀能力评价涂层性能。结果表明，硼酸掺量、锌粉和铝粉比例以及包覆次数分别为1.2%、4:1和1次时，涂料的分散性能和黏度为最佳；烘干温度和固化温度为100℃和300℃时，涂层附着良好，而且具有较好的抗腐蚀性能，并通过SEM观测了其微观结构。

关键词：硼酸；金属粉末改性；配比设计；涂层制备；机理

Abstract

Non-chromate Dacromet is a kind of technology with features of thin coating thickness, no hydrogen embrittlement, strong corrosion resistance and it is environmentally friendly and harmless to humans, which is a feasible alternative technology for the traditional galvanizing process and Dacromet technology. However, on the one hand, the industrial non-chromate Dacromet technology is relatively confidential and the production is expensive, on the other hand, the researches on Non-chromate Dacromet is not yet mature in China. The essential problem in the development of Non-chromate Dacromet is to find a substitute for chromic acid as binder to prepare Non-chromate Dacromet. The purpose of this paper was to prepare Non-chromate Dacromet with boric acid replacing chromic acid on the basis of traditional Dacromet, and the paint proportion design and the coating preparation were studied. The paint proportion designs were optimized by dispersing property and viscosity, and the coating performance were evaluated by appearance and corrosion resistance. The results indicate that the dispersion property and viscosity of the paint is optimal when the ratio of boric acid, the ratio of zinc powder to aluminum powder and the number of cladding are 1.2%, 4:1 and 1, respectively; and the coating presents preferable attachment on the and had good corrosion resistance when the drying temperature and calcining temperature are 100 ℃ and 300 ℃, respectively. In addition, the microstructure of non-chromate Dacromet coating is observed by SEM.

Key Words：Boric acid; Modification of metal powder; Proportion design; Coating preparation; Mechanism

目 录

第1章 绪论 1

1.1金属的腐蚀与防护 1

1.1.1金属材料的腐蚀机理 1

1.1.2金属防腐措施 2

1.2达克罗技术及其发展 2

1.2.1 达克罗技术 2

1.2.2 达克罗涂层耐腐蚀机理 3

1.2.3存在的问题 3

1.3无铬达克罗 4

1．3.1无铬达克罗技术的特点 5

1.3.2 国内外无铬达克罗研究现状 6

1.3.3国内外无铬达克罗涂层的发展趋势 7

1.4本课题的研究背景及研究内容 8

第2章 原材料及试验方法 10

2.1 试验材料 10

2.1.1 金属粉及涂层基底 10

2.1.2 实验药品 10

2.2 实验仪器 11

2.3 涂液及涂层制备工艺流程图 11

2.3.1 金属基材处理 11

2.3.2 无铬达克罗涂液的制备 11

2.3.3 涂覆工艺 12

2.3.4 固化工艺 12

2.3.5 冷却 12

2.3.6 二次涂覆 12

2.4 无铬达克罗涂液性能测试 12

2.4.1 涂液的分散性测定 12

2.4.2 涂液的粘度测试 12

2.5无铬达克罗涂层性能测试 13

2.5.1涂层外观测定 13

2.5.2 耐腐蚀能力测定 13

2.5.3 涂层的形貌及微观结构测定 13

第3章 无铬达克罗涂层的制备与性能研究 14

3.1 达克罗涂料配比设计 14

3.1.1 粘接剂的选择 14

3.1.2 锌铝粉的选择 15

3.1.3 金属粉末改性处理工艺 16

3.2 达克罗涂层制备与抗腐蚀性能 17

3.2.1 烘干工艺 17

3.2.2 固化温度 17

3.2.3 涂层成膜机理 18

3.3 小结 18

第4章 结论和展望 20

4.1 结论 20

4.2 展望 20

参考文献 21

致谢 23

第1章 绪论

在化学化工、交通以及能源等行业中，金属及其合金是最常见的结构材料，常用于管道、汽车构件、船舶工艺以及容器等，但在潮湿、日趋酸化以及海洋之类严酷的环境中，金属腐蚀的情况往往是工业生产中需要考虑的重要问题之一。金属腐蚀也是导致金属材料及构造失效的主要原因之一，据统计，全世界每年因金属腐蚀所报废的金属约1亿吨，仅从钢铁生产及应用来看，每年生产量的10%都会变成铁锈，而大概30%的钢铁设备机械都会因为腐蚀破坏而废弃。随着我国工业化进程的加速，工业生产的全面化以及大量基础设施的建设，金属材料的大量使用也伴随着金属腐蚀所带来的严重经济损失，仅每年金属腐蚀导致的经济损失将近占国民生产总值的4%，其甚至超过了自然灾害所造成的经济损失的总和^[1]。此外，腐蚀带来的不仅有经济损失，还会有各种各样的环境污染问题。因而，金属防护工程对国民经济发展、自然资源保护、人类健康和社会环境都有着重大意义。