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新型的鋼鐵表面防銹涂層——達(dá)克羅涂層(Dacromet)是美國MetalCoatingsInternational公司的專利產(chǎn)品。該涂層可為鋼鐵基體提供犧牲陽極性保護。達(dá)克羅產(chǎn)品自20世紀(jì)70年代問世以來,發(fā)展迅速,現(xiàn)已在金屬零件防腐蝕處理市場建立了牢固的位置。在汽車工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用,并擴展到農(nóng)機、家電、建筑、軍事、船舶、鐵路、電力、橋梁、礦井等領(lǐng)域。進入20世紀(jì)90年代,我國才有少數(shù)廠家引進了成套處理設(shè)備,國內(nèi)的研究者介紹了達(dá)克羅產(chǎn)品[1,2],一些研究者致力于研究開發(fā)同類技術(shù),并將其命名為“鋅鉻膜”、“鋅-鉻水系涂層”、“鋅基燒結(jié)式涂層”和“熱固型燒結(jié)涂層”等。因這類涂層在結(jié)構(gòu)、性能以及施工特點上與富鋅漆類似,其固化方式為燒結(jié)固化,為反映其突出特點,我們將其命名為“燒結(jié)式富鋅涂層”。國內(nèi)的研究多是以球狀鋅粉為原料的[3,4],東北大學(xué)的文光男以片狀鋅粉為原料進行了研究[5,6],尚未見到以片狀鋅鋁混合粉為原材料的研究報道。而鋁粉可抑制涂層白銹和改善涂層外觀[7]。本文以片狀鋅粉和鋁粉為原材料,研究了涂料中的重要成分——潤濕劑。
1 原材料和涂層制備工藝
1.1 原料金屬粉形態(tài)及組成原料金屬粉尺寸均勻,直徑約15μm,厚度不超過1μm,多以凝聚體和附聚體的形式存在。成分見表1。XRD分析表明,金屬粉為Zn粉和Al粉的機械混合。
1.2 涂層制備工藝
工藝流程:A3鋼試片經(jīng)化學(xué)除油→熱水洗→冷水洗→吹干→300#砂紙打磨→冷水淋洗→吹干→立即浸入配好的涂料中1min→機械甩去多余涂料→恒溫干燥箱內(nèi)70℃下烘干15min。表2為涂料成分及含量。
2 涂料中潤濕劑的選擇
2.1 潤濕方法的選擇原料鋅鋁粉不能被水潤濕。因而,配制均勻分散的水系富鋅涂料的首要問題就是原料鋅鋁粉潤濕分散問題。
本文提出了兩種潤濕方法。方法A是,在水中加入表面活性劑降低水的表面張力;方法B是,先用表面張力小并且可溶于水或可分散于水中的有機介質(zhì)潤濕分散金屬粉,然后加入水中再次分散。兩種方法在介質(zhì)用量、分散效率以及兩種涂料中六價鉻的穩(wěn)定情況見表3。
可以近似地認(rèn)為,烘干后涂層中鉻元素的狀態(tài)反映了涂料中鉻元素的狀態(tài)。由圖1可以看出,與A法相比,B法所得處理液中,維持在高價態(tài),即保持反應(yīng)活性的鉻更多,也就是說,B法潤濕分散后的金屬粉體粒子穩(wěn)定性高于A法所得粉體粒子。從以上結(jié)果可知,B法的潤濕分散效率和處理液中六價鉻穩(wěn)定性都優(yōu)于A法。采用潤濕方法B繼續(xù)下面的研究。
2.2 分散機械的選擇為了提高分散效率和速率,考慮使用超聲。采用昆山市超聲儀器有限公司生產(chǎn)的KQ-100型超聲波清洗器進行簡單嘗試。以乙二醇為潤濕劑,比較了使用磁力攪拌器和超聲波清洗器的效果,見表4。
試驗結(jié)果表明:本文所用的超聲清洗器在分散金屬粉的效率上遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于磁力攪拌器,但是由于超聲清洗器工作頻率為20kHz,此頻率下空化作用強,可能改變了金屬粉的表面狀態(tài),使金屬粉穩(wěn)定性下降。若采用頻率適宜的超聲,選擇適當(dāng)?shù)恼穹?可望大大提高分散速率、取得良好的分散效果而不破壞金屬粉的表面處理層。本文仍采用磁力攪拌器分散金屬粉。
2.3 潤濕劑的選擇表5為七種潤濕劑的實驗結(jié)果。只有聚醇類X和醇類Y作潤濕劑才獲得了不粉化的涂層。兼顧涂料穩(wěn)定性,選擇了聚醇類X為潤濕劑。
3 結(jié) 論通過比較介質(zhì)用量、分散效率以及涂料中六價鉻的穩(wěn)定情況,選擇了如下的潤濕方法:先用表面張力小并且可溶于水或可分散于水中的有機介質(zhì)潤濕分散金屬粉,然后加入水中再次分散。超聲分散金屬粉在分散效率上遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于磁力攪拌器,但是超聲分散使涂料穩(wěn)定性下降,所以采用磁力攪拌器分散金屬粉。以涂層不粉化為標(biāo)準(zhǔn),兼顧涂料穩(wěn)定性,選擇出了聚醇類物質(zhì)X作潤濕劑。
