锆陶瓷膜的性能与结构研究

通常，铝和铝合金产品在涂漆之前先进行磷化处理，以形成磷化膜或其他化学转化膜作为底漆膜，以提高铝基板与后续涂层的结合力以及涂层系统的耐腐蚀性。铝及铝合金经过磷化处理后具有良好的耐腐蚀性，但磷化膜的质量不易控制，有时难以保证涂料底漆的质量要求，磷化处理能耗高，严重。污染并含有有害影响。重金属，废水排放和处理困难等问题与当前的环保要求趋势严重不一致。环保型表面预处理技术的发展已成为科研人员的研究热点。目前，氟锆酸盐锆化技术和硅烷偶联剂技术已作为典型的环保技术在工业上逐步应用，并已成为更加成熟的新型金属表面预处理应用技术。本文采用氟锆酸锆技术在铝板表面制备了性能优异的陶瓷膜。观察了陶瓷膜的微观结构和形态。分析膜层的组成和结构。后续涂层系统的安装粘合性能和耐盐雾腐蚀性能。 1实验方法实验材料是可商购的铝板。首先，用碱性脱脂剂去除铝板表面的油脂，用自来水和去离子水彻底冲洗，然后在室温（16°C）下浸入陶瓷溶液中3分钟，形成油脂。电影。最后，将陶瓷液在120℃的干燥箱中干燥20分钟，并含有氟锆酸，硝酸铜和添加剂，pH值为3.5〜4.5。电化学测试是使用三电极系统在CHI660B电化学工作站上进行的。参比电极是饱和甘汞电极（SCE），辅助电极是铂电极。测试溶液的质量分数是3.5％的NaCl溶液。工作面积为1cm2。极化曲线测试期间的潜在扫描速度为5mV / s，交流阻抗测试期间的扫描频率范围为100kHz〜10MHz。用JSM-7001F热场发射扫描电子显微镜分析表面形态。锆镀膜铝板用线材涂布器涂上环氧树脂漆或聚氨酯漆（底漆+面漆）。该树脂涂料由莉莉工业（上海）涂料有限公司Valspar的子公司生产。总膜厚为（30±2）um。根据标准GB1720-79漆膜附着力测试方法，在QFZ-2附着力测试仪上进行附着力测试。盐雾试验根据标准GB / T10125-1997在DCTC1200P盐雾试验箱中进行，以进行±连续喷雾。 ，并根据GB / T1171-1991进行涂层性能评估。 2结果与讨论2.1表面形态金属表面的陶瓷转化膜主要由非晶态氧化锆组成。与磷酸化多晶磷酸锌薄膜不同，陶瓷薄膜比磷酸锌薄膜薄得多，并且厚度小于50nm。与铬酸盐，磷酸铁和磷酸锌等膜相比，最薄的转换膜是无色膜。铝板表面上的陶瓷膜的SEM形态和组成分析如图1所示，相应的元素分析结果示于表1中。在图1a中，观察到的形态是铝基板的微观形态，这表明铝板表面上的陶瓷膜非常薄并且覆盖铝基板的表面很薄。从图1b可以看出，陶瓷膜包含Si，Zr，O，Cu，Zn，Al和Mg。从表1中可以看出，陶瓷膜中Al，Si，O和Zr元素的含量较高，表明该陶瓷膜主要由Zr，Si和Al的氧化物组成，并且由Zr，Si和Al的氧化物组成。骗局含有少量其他元素。 2.2电化学测试在3.5％NaCl溶液中测试锆化铝板的电化学性能，并与未处理的铝板进行比较。 Tafel极化曲线测试的结果如图2所示。相应的电化学参数如表2所示。众所周知，腐蚀电流密度越小，极化电阻越大，耐腐蚀性能越好。金属。从图2可以看出。由图2可知，在铝板进行锆化后，极化曲线向低电流密度方向移动，腐蚀电位向正方向显着移动，腐蚀电位上升约30mV。通常，钝化后金属的自腐蚀电位越高，则意味着金属的腐蚀速率越低，腐蚀反应越难发生，并且金属具有更好的耐腐蚀性。因此，由于在锆化处理后在铝板的表面上形成的陶瓷膜改变了铝板电极的表面状态，所以改变了NaCl溶液中的铝板的腐蚀条件，从而导致铝板的腐蚀电位。另一方面，腐蚀电位的正向移动也表明，铝板表面的陶瓷膜比铝板更能抑制铝板阳极的溶解反应。阴极反应。从表2可以看出，与未处理的铝板相比，锆铝板的腐蚀电流密度低37倍，极化电阻高38倍，表明铝板在经过处理后具有显着改善的耐腐蚀性。被锆化。图3是在铝板锆化之前和之后35％NaCl溶液的交流阻抗图。从图3可以看出，锆铝板和未经处理的铝板的AC阻抗谱的形状相似，并且由高频电容确定。防电弧和低频感应电弧的组成？从高频电容电抗弧的半圆弧的直径判断膜电阻和电容，锆铝板的膜电阻和电容明显大于未处理的铝板。结果表明，陶瓷膜可以有效地减缓电子在膜层中的迁移，并抑制腐蚀介质对铝基板的腐蚀渗透，提高铝板的耐蚀性，这基本与镀膜的结果相吻合。极化曲线测试。在低频段，锆铝板与未处理的铝板具有相同的感应电弧电阻。通常，低频带中的感应电弧电阻的发生是由于钝化膜在金属表面上由于腐蚀介质Cl的持续溶解而导致的。随着钝化膜的增加，钝化膜逐渐变薄，这导致钝化膜逐渐变薄。钝化膜的局部溶解和渗透。点蚀过程开始发生，但尚未形成真正的点蚀孔。尽管锆化处理后的铝板不能完全防止腐蚀介质Cl-溶解和渗透到陶瓷膜中，但是这种抑制作用显着增强。因此，在图3的阻抗谱的低频带中，在将未处理的铝板减轻。 2.3附着力测试锆化处理后的铝板表面涂有树脂漆，用于附着力测试。测量结果示于图4。从图4可以看出，锆铝板与环氧树脂涂料和聚氨酯涂料的组合。优异的附着力。根据GB1720-79的评估标准，其附着力均为1级。2.4耐盐雾测试铝板表面的陶瓷膜是由无机氧化锆组成的高密度纳米膜，该膜牢固地粘结在基板。纳米膜更有利于提高与有机树脂涂料的结合力，从而改善整个系统的耐腐蚀性。图5是在锆铝板涂有树脂涂料后，整个涂层系统进行中性盐雾测试的结果。从图5可以看出，在对涂层体系进行了600小时的盐雾测试后，没有观察到明显的划痕。当间隙变大时，会出现生锈，起泡和油漆剥落等膨胀，溶胀和开裂现象，这表明氧化锆陶瓷膜可以提高铝基板与有机树脂涂料之间的结合力，并与不同类型的涂料具有良好的相容性油漆。该层系统显示出极好的抗盐雾腐蚀的能力。锆化后的铝板可以通过盐雾测试600小时。 3结论1）将铝板锆化后，可获得极薄的纳米无色陶瓷膜。陶瓷膜主要由Zr，Si和Al氧化物组成。 2）陶瓷膜大大提高了铝板的耐电化学腐蚀性能。 3）锆铝板与环氧树脂漆或聚氨酯漆具有优异的结合力，附着力为1级。整个涂层体系具有优异的耐盐雾腐蚀性能，可通过中性盐雾测试600小时。 4）铝板的锆化处理后形成的陶瓷膜可以作为上光前的底漆膜使用，有望取代污染严重的磷化处理。陶瓷过滤器，陶瓷膜，陶瓷膜过滤器