达克罗复合涂层体系的耐蚀性能与防护机制

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达克罗涂层作为一种防腐耐蚀技术,不仅具有优良的耐蚀性能,而且因其污染小、无氢脆,已经在诸如汽车等许多领域广泛应用。然而其机械性能差(尤其抗弯性能差、不耐磨损),固化时间长等缺点极大地限制了达克罗涂层在实际中应用。因此本文采用复合涂层技术,来提高达克罗涂层的机械性能,进而深入的研究了复合体系的耐蚀性能与防护机制,并将红外辐射固化技术用于达克罗涂层的固化,建立了快速便捷的达克罗固化工艺。 为对达克罗涂层有更深入的认知,本文首先通过EIS研究了达克罗涂层在3.5%NaCl溶液中的阻抗行为,发现并证明达克罗涂层中金属粉的难溶性腐蚀产物在涂层表面和内部沉积所产生的封闭阻挡作用,也是达克罗涂层具有优良耐蚀性能的重要原因。 针对达克罗涂层机械性能差的缺点,采用有机/达克罗复合涂层的方法,来提高其机械性能,结果表明醇酸、聚氨酯、有机氟树脂、苯丙乳液/达克罗复合体系较好的改善了达克罗的机械性能。同时,利用EIS结合SEM对复合体系在侵蚀介质中的耐蚀性能与防护机制进行了系统的研究,发现达克罗涂层中六价铬的钝化、腐蚀产物在界面的封闭堵塞及阻挡作用,有效的抑制了达克罗涂层腐蚀反应的进行,提高了复合体系的防护性能。而且证明在水性的苯丙乳液/达克罗复合体系中,存在树脂微粒-腐蚀产物在界面处的互相渗透,该作用与六价铬的钝化、腐蚀产物在界面的封闭堵塞及阻挡综合,使得该体系具有优于溶剂型复合体系的防护性能。复合体系防护能力的顺序为:氟树脂>苯丙乳液>聚氨酯>醇酸/达克罗体系。 由于有机/达克罗复合体系长期使用过程中,出现了机械性能下降以及有机层与达克罗剥离的鼓泡现象,因此采用氨基硅烷(γ-APS)对达克罗表面进行预处理,提高了复合体系浸泡后的机械性能。EIS结合SEM的结果表明硅烷膜主要是通过减少达克罗底层的活性表面、进而抑制达克罗底层的腐蚀反应来影响有机/达克罗体系腐蚀行为。γ-APS预处理较大程度地提高了聚氨酯和醇酸/达克罗复合涂层体系的防护性能,其根本机制在于达克罗表面硅烷膜阻碍了侵蚀性粒子的扩散以及界面处腐蚀产物的传输。但硅烷膜也抑制了苯丙乳液体系存在的可以Ⅰ提高防护性能的界面作用,反而降低了该体系的防护性能。 为满足具有一定使用温度和冲刷磨损的环境,并降低有机/达克罗复合体系的厚度,开发出了SiO2溶胶/达克罗的复合体系。结果表明,有机基团的引入消除了溶胶层固化时固有的微裂纹,纳米级的SiO2溶胶微粒进入了达克罗表面的缝隙中。复合体系以较薄的厚度(5~7μm)改善了达克罗的机械性能,而且明显的提高了达克罗涂层的冲刷磨损性能(失重速率为达克罗的1/4)。电化学研究也表明溶胶复合后的体系降低了自腐蚀电流,提高了自腐蚀电位。EIS谱上呈现的明显的扩散特征,说明溶胶层有效地抑制了腐蚀介质的扩散。因此,该复合体系显著提高了达克罗的耐蚀性能(盐雾出现锈蚀的时间延长了3倍)。 达克罗涂层的常规固化时间较长、不利于户外操作,针对这一缺陷,将红外辐射加热技术用于达克罗的固化以缩短固化时间。初步确定了达克罗涂层辐射固化的最佳工艺为:290~310℃,7min~8min。该工艺将固化时间缩短了2/3,所得到的达克罗涂层具有与常规固化相同的耐蚀性能。
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