无铬达克罗耐腐蚀涂层的制备开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

达克罗涂层具有较高的耐蚀性 (是电镀锌的 7-10 倍)、耐热性高(250℃能够继续正常使用)、无氢脆、渗透性高、耐候性好、与基体具有良好结合力、对环境无污染等优点,因此人们对它引起了极大的关注,并逐渐在许多行业中得以应用,例如:航天、石油、汽车、化工、铁路等。然而,达克罗涂液在配制过程中使用了毒性强、高致癌的物质 cr(vi)。在世界各国范围内对于 cr 的使用已经受到严格的限制,并且随着人们对环保意识的逐渐提高,给由以铬酐或铬酸盐为钝化剂的达克罗涂层技术的使用和发展带来了很大的局限性。因此,探索和研究能够代替含 cr(vi)的达克罗涂层的技术—低铬或无铬达克罗涂层迫在眉睫。

达克罗涂层中的铬酸盐主要起黏结剂和钝化剂的作用,选择铬酸盐的替代物质是无铬达克罗涂层亟需解决的问题。替代铬酸盐的无铬物质主要包括无铬钝化剂和有机黏结剂。为了解决这一问题,法国 dacral 公司调整了锌铝铬涂料的配方及工艺,于 20 世纪 90 代末推出了名为dacromet lc 的低铬锌铝涂料。国内锌铝铬涂料生产企业也采取了用钼或钛的化合物代替部分铬酸以降低cr6 含量的措施。如 2003 年昆明达克罗科技有限责任公司申请了“低铬型锌铬涂料”的发明专利,其特征是采用铬盐和磷酸氢盐作为双重无机黏结剂和钝化剂,以磷酸盐替代部分铬盐,从而降低涂料的铬盐用量,使得涂料中的 cr6 含量小于 2%。

2008 年山东大学申请了“一种无铬达克罗涂料”的发明专利,该涂料由锌铝粉、磷酸盐、三聚磷酸钠、添加剂、去离子水和分散剂组成,具有无环境污染、高抗蚀性、高渗透性、高附着性、高减摩性、高耐气候性及高耐化学品稳定性等特点。2011 年南京工业大学申请了“一种水性无铬达克罗涂液及其制备方法”的发明专利,其专利中指出该涂料使用锰盐和硅烷偶联剂作为成膜物质,绿色环保,无环境污染,无公害,同时耐蚀耐候性好。2015年,张圣麟等用草酸盐、柠檬酸盐、硼酸多盐混合代替铬酐制备出耐蚀性良好的涂层。2016年,乔静飞等用混合盐作钝化剂取代部分铬酐,并加入适量环氧树脂和硅烷偶联剂得到耐蚀性能优良的低铬达克罗涂层。无铬达克罗涂层彻底摒弃了铬,基本上凡是可以使用达克罗涂层的地方都可使用无铬达克罗涂层代替之,应用十分广泛。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

通过文献调研,了解无铬达克罗国内外相关研究概况和发展趋势;选择锌铝金属粒子、无机粘结剂、分散剂、烧结助剂做为起始原料,进行涂层组成配方设计;研究金属粒子在水相分散介质中分散稳条件,制备出流动性稳定良好的涂料体系,以获得最佳金属粉体的分散条件;用不同配比的涂料进行涂膜实验,研究涂层烧结制度,并对涂层进行相关性能的测试,以确定最佳涂料配方组成与烧结工艺;用X射线衍射、扫描电镜和耐盐雾试验对实验结果进行分析,并总结出原料配比、烧成制度、外加剂加入量等因素与所制备涂层性能之间的关系。

2.2目标

(1)制备性能良好的无铬达克罗耐腐蚀涂层;

(2)分析无铬达克罗涂层耐腐蚀机理;

(3)总结出原料配比、烧成制度、外加剂加入量等因素与所制备涂层性能之间的关系。

2.3技术方案及措施

(1).选用磷酸盐作为无机粘结剂制备无铬达克罗涂层,以分散性和流动性作为评价指标,调整锌铝粒子、无机粘结剂、分散剂及烧结助剂掺量,制备出性能良好的达克罗涂料;

(2).研究金属粒子在水相分散介质中分散稳条件,使用环氧树脂和硅烷偶联剂处理金属粉末,制备出流动性稳定良好的涂料体系,以获得最佳金属粉体的分散条件。

(3).调整烧成制度,制备达克罗涂层,选取性能良好的达克罗涂料制备涂层,通过耐盐雾试验评价其耐腐蚀性能;

(4).采用X射线衍射和扫描电镜分别测定和观察无铬达克罗涂层腐蚀前后的产物及形貌变化,探明其性能形成机理。







3. 研究计划与安排

3.进度

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-8周:按照设计方案,完善无铬达克罗涂层制备工艺,并对涂层进行相关性能的测试,以确定最佳涂料配方组成与烧结工艺。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 魏小昕. 无铬达克罗涂层的研究进展[d]. 专论与综述. 2014,02-0034-03.

[2] 毛炳翔,朱承飞. 锌铝粉对无铬达克罗涂层性能的影响[d]. 电镀与环保, 2013年.5 .

[3] 耿建飞. 新增丙烯酸树脂粘结剂的无铬锌铝合金涂层的制备及性能研究[d]. 南京:南京航空航天大学, 2016.

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