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烧结式富锌涂层涂料中润湿剂的选择

放大字体  缩小字体发布日期:2012-12-11  浏览次数:670
核心提示:本文以片状锌粉和铝粉为原材料,研究了涂料中的重要成分——润湿剂。

新型的钢铁表面防锈涂层——达克罗涂层(Dacromet)是美国MetalCoatingsInternational公司的专利产品。该涂层可为钢铁基体提供牺牲阳极性保护。达克罗产品自20世纪70年代问世以来,发展迅速,现已在金属零件防腐蚀处理市场建立了牢固的位置。在汽车工业中得到广泛应用,并扩展到农机、家电、建筑、军事、船舶、铁路、电力、桥梁、矿井等领域。进入20世纪90年代,我国才有少数厂家引进了成套处理设备,国内的研究者介绍了达克罗产品[1,2],一些研究者致力于研究开发同类技术,并将其命名为“锌铬膜”、“锌-铬水系涂层”、“锌基烧结式涂层”和“热固型烧结涂层”等。因这类涂层在结构、性能以及施工特点上与富锌漆类似,其固化方式为烧结固化,为反映其突出特点,我们将其命名为“烧结式富锌涂层”。国内的研究多是以球状锌粉为原料的[3,4],东北大学的文光男以片状锌粉为原料进行了研究[5,6],尚未见到以片状锌铝混合粉为原材料的研究报道。而铝粉可抑制涂层白锈和改善涂层外观[7]。本文以片状锌粉和铝粉为原材料,研究了涂料中的重要成分——润湿剂。

1 原材料和涂层制备工艺

1.1 原料金属粉形态及组成原料金属粉尺寸均匀,直径约15μm,厚度不超过1μm,多以凝聚体和附聚体的形式存在。XRD分析表明,金属粉为Zn粉和Al粉的机械混合。

1.2 涂层制备工艺

工艺流程:A3钢试片经化学除油→热水洗→冷水洗→吹干→300#砂纸打磨→冷水淋洗→吹干→立即浸入配好的涂料中1min→机械甩去多余涂料→恒温干燥箱内70℃下烘干15min。

2 涂料中润湿剂的选择

2.1 润湿方法的选择原料锌铝粉不能被水润湿。因而,配制均匀分散的水系富锌涂料的首要问题就是原料锌铝粉润湿分散问题。

本文提出了两种润湿方法。方法A是,在水中加入表面活性剂降低水的表面张力;方法B是,先用表面张力小并且可溶于水或可分散于水中的有机介质润湿分散金属粉,然后加入水中再次分散。

可以近似地认为,烘干后涂层中铬元素的状态反映了涂料中铬元素的状态。可以看出,与A法相比,B法所得处理液中,维持在高价态,即保持反应活性的铬更多,也就是说,B法润湿分散后的金属粉体粒子稳定性高于A法所得粉体粒子。从以上结果可知,B法的润湿分散效率和处理液中六价铬稳定性都优于A法。采用润湿方法B继续下面的研究。

2.2 分散机械的选择为了提高分散效率和速率,考虑使用超声。采用昆山市超声仪器有限公司生产的KQ-100型超声波清洗器进行简单尝试。

试验结果表明:本文所用的超声清洗器在分散金属粉的效率上远远高于磁力搅拌器,但是由于超声清洗器工作频率为20kHz,此频率下空化作用强,可能改变了金属粉的表面状态,使金属粉稳定性下降。若采用频率适宜的超声,选择适当的振幅,可望大大提高分散速率、取得良好的分散效果而不破坏金属粉的表面处理层。本文仍采用磁力搅拌器分散金属粉。

2.3 润湿剂的选择表5为七种润湿剂的实验结果。只有聚醇类X和醇类Y作润湿剂才获得了不粉化的涂层。兼顾涂料稳定性,选择了聚醇类X为润湿剂。

3 结 论通过比较介质用量、分散效率以及涂料中六价铬的稳定情况,选择了如下的润湿方法:先用表面张力小并且可溶于水或可分散于水中的有机介质润湿分散金属粉,然后加入水中再次分散。超声分散金属粉在分散效率上远远高于磁力搅拌器,但是超声分散使涂料稳定性下降,所以采用磁力搅拌器分散金属粉。以涂层不粉化为标准,兼顾涂料稳定性,选择出了聚醇类物质X作润湿剂。

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