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锆陶瓷膜的性能结构研究

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-05-20 11:02:39 * 浏览: 46
通常,铝和铝合金零件在涂漆前使用磷化处理以形成磷化膜或其他化学转化膜作为底漆膜,以提高铝基材和后续涂层的结合强度以及涂层系统的耐腐蚀性。铝及铝合金磷化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,污染严重。以及有害内容。重金属,废水,废渣处理困难等问题与当前的环保要求趋势严重不一致。环保表面预处理技术的发展已成为研究人员的研究热点。目前,作为典型的环保技术的代表,氟锆酸盐锆化技术和硅烷偶联剂技术逐渐在工业上应用,并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,分析了膜层的组成和结构,并对其耐蚀性和涂层性能进行了研究。对陶瓷膜进行了测试。包装的粘合性能和后续涂层系统的耐盐雾腐蚀性能。 1实验方法实验材料是可商购的铝板。首先,使用碱性脱脂剂去除铝片表面的油脂,用自来水和去离子水彻底冲洗,然后将其浸入室温(16°C)的陶瓷溶液中3分钟。将包含氟锆酸,硝酸铜和添加剂的陶瓷液体在干燥箱中于120°C干燥20分钟,pH值为3.5-4.5。使用三电极系统在CHI660B电化学工作站上进行了电化学测试。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为3.5%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JEJSM-7001F热场发射扫描电子显微镜分析表面形态。锆膜形成后的铝板用线棒涂布器涂上环氧树脂漆或聚氨酯漆(底漆+面漆)。该树脂涂料由威斯伯(Valspar)子公司里斯本工业(上海)涂料有限公司生产。膜的总厚度为(30±2)um。根据QFZ-2型附着力测试仪的标准GB1720-79漆膜附着力测试方法进行附着力测试?根据GB / T10125-1997标准进行盐雾试验,在DCTC1200P盐雾试验箱中进行连续±喷雾试验,并根据GB / T1171-1991评估涂层性能。 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膜不同,陶瓷膜比磷酸锌膜薄得多,并且其厚度小于50nm。与铬酸盐,磷酸铁和磷酸锌膜相比,经过最薄转化膜铝板锆化处理后形成的陶瓷膜为无色膜。铝板表面的陶瓷膜的SEM形态和组成分析示于图1,相应的元素分析结果示于表1。从图1a可以看出,观察到的形态是铝基板的微观形态,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,陶瓷膜包含诸如Si,Zr,O,Cu,Zn,Al和Mg的元素。从表1中可以看出,陶瓷膜中Al,Si,O和Zr元素的含量较大,表明陶瓷膜主要由Zr,Si和Al的氧化物组成,并由少量其他元素组成。 2.2电化学测试在3.5%NaCl溶液中测试经锆处理的铝板的电化学性能,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,铝板经过锆化处理后,极化曲线向低电流密度方向移动,腐蚀电位明显向正方向移动,腐蚀电位增加了约30mV。通常,钝化金属的自腐蚀电势高,这意味着金属的腐蚀速率小,难以发生腐蚀反应,并且金属具有良好的耐腐蚀性。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,所以铝板在NaCl溶液中的腐蚀条件发生了变化,导致铝板的腐蚀电位增加。铝板和增强的铝板耐蚀性能另一方面,腐蚀电位的正向移动还表明,铝板表面上的陶瓷膜比铝板更能抑制铝板的阳极溶解反应。阴极反应。从表2中可以看出,与未处理的铝板相比,锆化处理后的铝板的腐蚀电流密度降低了37倍,而极化电阻提高了38倍,表明铝板在经过渗碳处理后的耐腐蚀性。锆化处理得到明显改善。图3是在锆化处理之前和之后,铝板在35%NaCl溶液中的交流阻抗图。从图3可以看出,锆化处理后的铝板和未处理的铝板的交流阻抗谱的形状相似。防电弧和低频感应防电弧的组成?根据高频带中电容性电阻弧的半圆弧的直径,确定薄膜电阻和电容的大小。锆化铝板的膜电阻和电容明显大于未处理的铝板。这表明陶瓷膜可以有效地减缓电子在膜层中的迁移,并抑制铝基体对铝基体的腐蚀和渗透。腐蚀介质,并提高了铝板的耐腐蚀性,这与极化曲线测试结果基本吻合。在低频带中,经过锆化处理的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是由于腐蚀性介质Cl-导致钝化膜在金属表面的连续溶解速率所致,钝化膜逐渐变薄,导致钝化的局部溶解和渗透在膜中,开始出现点蚀过程,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-的溶解和渗透到陶瓷膜中,但是这种抑制效果显着提高。因此,在图1的阻抗谱的低频带中,在低频带中,可以减小阻抗。由图3可知,电容耐电弧性表明,锆化处理后的铝板更多,未处理的铝板减少。 2.3密合性测试锆化处理后的铝板表面涂有树脂涂料以进行密合性测试。测量结果如图4所示。从图4可以看出,锆化处理后的铝板与环氧树脂涂料和聚氨酯涂料的结合强度极高,根据GB1720-79的评估标准,其附着力为1级。 2.4盐sp耐射线性测试铝板表面的陶瓷膜是由无机氧化锆构成的高密度纳米膜,牢固地粘合在基板上。纳米薄膜更有利于提高与有机树脂涂料的结合力,从而提高整个系统的耐腐蚀性。图5是涂有树脂涂料后的锆铝板整个涂层系统的中性盐雾测试结果。从图5可以看出,在涂层系统进行600h盐雾测试后,在划痕处未观察到明显的迹象。氧化锆陶瓷膜可改善铝基板与有机树脂涂料之间的结合力,并与铝具有良好的相容性,其侵蚀,膨胀的间隙膨胀现象以及生锈,起泡,脱漆等龟裂现象均表明。不同类型的油漆。该层系统具有优异的耐盐雾腐蚀性能,锆化后的铝板可以通过600h盐雾测试。 3结论1)对铝板进行锆化处理后,可以获得非常薄的纳米无色陶瓷膜。陶瓷膜主要由Zr,Si和Al的氧化物组成。 2)陶瓷膜大大提高了铝板的耐电化学腐蚀性能。 3)锆化处理后的铝板与环氧树脂漆或聚氨酯漆具有优良的结合力,附着力为1级,整个涂层体系具有优良的耐盐雾腐蚀性能,可通过600h中性盐雾试验。 4)铝板经过锆化处理后形成的陶瓷膜可以用作涂装前的底漆膜,有望替代污染严重的磷化工艺。陶瓷过滤器陶瓷膜陶瓷膜过滤器