随着时代不断地发展进步,人们的环保意识越来越强。传统达克罗涂层由于使用了与环保观念相悖的元素铬,逐渐被人们摒弃,一种新兴的真正绿色环保的无铬达克罗技术慢慢成为探究重点。无铬涂层具有耐蚀性好、无氢脆现象等优点,但其部分性能仍无法与传统涂层相比拟。由于我国相关研究起步较晚,研究出一种可以投入工业生产的防护性能优越的无铬达克罗配方变得极为迫切。本文通过前期查阅文献以及大量的实验摸索,遴选出了合适的金属粉作为主填充物、KH560作为粘结剂、丙二醇聚醚作为润湿分散剂以及NP-9作为乳化剂。以涂层的外观、附着力和耐20%(质量分数)的硝酸铵溶液浸泡腐蚀时间为评价指标,利用正交实验优化出了涂料配方:锌铝粉(锌:铝=6:1)含量为25%,KH560含量为20%,丙二醇聚醚含量为20%,NP-9含量为2%。随后对涂料制备工艺进行优化设计,选出了最合适的工艺流程:按重量百分比,称取KH560加入三口烧瓶中,在搅拌的状态下加入Zn粉,待搅拌均匀后,加入Al粉,混合搅拌30～60 min后加入丙二醇聚醚,继续搅拌3～4h,之后,制得A组分;称取乙醇、水混合搅拌,加入二氧化硅,边搅拌边以50-60滴/min的速度滴加NP-9,继续搅拌6～8h,之后,制得B组分;将A、B两组分混合搅拌3～4 h即可制得涂料。采用单因素实验方法,探究了锌铝粉质量比、丙二醇聚醚、钝化剂、以及涂料pH值和粘度对涂层防护性能的影响规律:铝粉含量越大,涂料粘度越大,涂层颜色愈加银白,涂层厚度越厚;丙二醇聚醚含量越大,涂料粘度越小,涂层厚度越薄,涂层表面先变得光滑再变得粗糙;钝化剂添加量越大,涂料粘度越大,涂层的耐腐蚀时间也越长,当钝化剂增加到一定程度时,再增加它的含量对涂层耐腐蚀性能的改善意义不大,反而影响涂料粘度,使其涂覆困难,其最佳添加量为1 g,即金属粉的4%;pH值影响阳极的溶解速度,当涂料的pH值为7时,涂层阳极极化程度较高,近似产生钝化趋势,此时涂层防护性能较好;随着增稠剂添加量的增多,涂料粘度和涂层厚度均表现出先缓慢增大再骤增的现象,当增稠剂的加入量为6.75%时,涂料粘度为21.2 s,此时可以对基体提供最有效的保护。制得的涂料稳定性良好,可在室温下放置15天以上。其涂层表面平整光滑,无漏涂;厚度为38μm;附着力为1级;硬度为8 H。通过涂层在硝酸铵溶液中浸泡时间的长短,测试了涂层的防护性能,并通过观察涂层形貌和化学组成,探究了浸泡前后的涂层性能,结果发现:在硝酸铵溶液中浸泡腐蚀300 min后,金属锌铝被腐蚀消耗,但涂层主要的结构还未被破坏,涂层仍未有明显裂痕产生,仍能有效地阻碍腐蚀介质的侵入,基体无腐蚀。观察了涂层在3.5%(质量分数)氯化钠溶液中浸泡不同时间的表面形貌变化规律,结果发现:浸泡前的涂层由片状锌粉与片状铝粉层层交叠堆积形成,表面致密平整;浸泡7 h后,表面形成的致密钝化膜出现细小裂纹;浸泡72 h后,观察出腐蚀产物的生成;浸泡480 h后,表面涂层开始严重腐蚀,涂层开始分裂成球状颗粒。利用电化学方法,对涂层在氯化钠盐水浸泡过程中的开路电位进行记录,得出开路电位变化规律:开路电位随着浸泡时间的增长,先急速负移,随后快速正移,最后稳步正移。在相同的实验条件下,通过对比涂覆有涂层的Q235钢工作电极和未涂覆的Q235钢工作电极的极化曲线和阻抗图谱,探究涂层对基体的防护性能,结果发现:涂层的自腐蚀电位相对于Q235钢基体减小了 332 mV、自腐蚀电流密度降低了两个数量级、维钝电流密度降低了3个数量级。通过涂层在浸泡过程中的阻抗图谱的变化,以及拟合参数的变化,得出涂层的失效规律:金属粉活化、钝化膜生成与破坏、腐蚀产物生成与脱落。