广东十一选五: 冷涂鋅涂層防腐性能分析

webmaster 發表于 2020-01-22 16:50:11 | 只看該作者
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世界上每年因腐蝕而報廢的鋼構建材和設備的數量十分巨大,相當于生產量的20%以上,因此鋼鐵防腐就顯得尤為重要。


近年來,我國鋼結構重防腐涂裝行業中,出現一種可以直接刷涂的高鋅粉含量涂料--冷涂鋅涂料。冷涂鋅卓越的防銹效果,便捷的施工性能和優異的環保性能使其從鋼鐵防腐蝕涂料中脫穎而出。但是,各研發單位對冷涂鋅涂料防腐性能的研究分析工作開展得比較少,本文將通過中性鹽霧試驗和電化學試驗觀察分析冷涂鋅涂料的防腐性能,并用表面分析技術研究了冷涂鋅涂層的表面和橫截面形貌。


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樣品制備及實驗檢測


1.1試驗材料及儀器

1.1.1主要原料

CM490型碳鋼、純度高于99.9%的鋅粉、特殊有機樹脂、醋酸丁酯、熱鍍鋅板。


1.1.2主要實驗設備

鹽霧腐蝕試驗箱、單相串激電動機、電化學工作站、掃描電子顯微鏡、EDS能譜儀。


1.2樣品制作

(1) 鋼板前處理:對鋼板進行機械除銹,使鋼材表面清潔度達到ISO8501-1:2007中規定的Sa2.5級。


(2) 冷涂鋅涂料制備:在單相串激電動機攪拌的情況下,向加有特殊有機樹脂和稀釋劑醋酸丁酯的配料罐中逐漸加入超細鋅粉(鋅粉、特殊有機樹脂和醋酸丁酯三者質量比為80:5:15),先以低速(800r/min)攪拌10min,待鋅粉加完后,快速(2000r/min)攪拌10min,攪拌總時間約為20min左右。攪拌完后,讓配料罐靜置5min左右,防止涂刷過程中出現氣泡或針孔。


(3) 涂布:用羊毛刷浸蘸適量靜置好的冷涂鋅涂料,均勻的涂布在鋼板表面上,待表干(30min)后,涂布第二遍,涂層總厚度約為60~100μm。


1.3測試方法

(1) 中性鹽霧試驗


(2)表面形貌分析


(3) 電化學分析


2
結果分析及討論


2.1 鹽霧實驗結果分析

冷涂鋅涂料試樣在中性鹽霧中的照片見圖1。

圖1? 冷涂鋅(a)和(b)在中性鹽霧下腐蝕照片


由圖1可知,冷涂鋅樣品(a)和(b)經過1500h中性鹽霧試驗后,樣品均未發生腐蝕,但在表面出現白色腐蝕產物??逃謝劾渫啃墾宓幕鄞Τ魷植糠職咨次鋃鴉?。經過2500h的中性鹽霧試驗后,樣板表面白色腐蝕產物增多,沒有出現紅色銹蝕物,(b)樣板的劃痕處也沒有出現紅色銹蝕物,只是劃痕縫隙稍微增大并填充了有?;ぷ饔玫陌咨次?。冷涂鋅涂層經過2500h鹽霧試驗后仍然沒有任何腐蝕,說明冷涂鋅涂料在中性鹽霧環境中能夠對鋼鐵材料起到良好的?;ばЧ?。因為冷涂鋅涂層鋅的含量在干膜中占其重量分數的96%,且鋅粉在鹽霧箱中受到Cl-、O2、CO2、H2O等腐蝕因素的作用下生成一層致密的堿式碳酸鋅產物,且這些產物能夠填充于涂層縫隙中以防止涂層被進一步損壞。



2.2冷涂鋅涂層微觀形貌分析

2.2.1 冷涂鋅涂層的原始形貌分析

對冷涂鋅涂層的原始刷涂態表面進行分別放大50倍、1000倍的掃描電鏡觀察,得到的結果如圖2所示。


圖2 冷涂鋅原始涂層的SEM表面微觀形貌圖


圖2(a)圖冷涂鋅涂層試樣放大50倍后的刷涂態表面原始圖片,從圖中可以看出,涂層表面大致光滑致密,略帶少量的孔隙等缺陷存在。圖(b)為冷涂鋅涂層試樣放大1000倍的刷涂態表面原始圖片,由圖中可以看出涂層并不是很平整,存在著大量的孔隙,表面粒子大致呈規整的球狀形態,并且彼此之間存在明顯的孔隙。


2.2.2經過中性鹽霧試驗后冷涂鋅涂層的微觀形貌分析

對經過中性鹽霧試驗后的冷涂鋅樣品表面進行放大50倍、1000倍的掃描電鏡觀察,圖3為觀察結果:


圖3 經2500h中性鹽霧試驗后的冷涂鋅涂層SEM微觀形貌圖


圖3中(a)圖為冷涂鋅涂層經過2500h中性鹽霧腐蝕試驗后,試樣放大50倍的刷涂態表面原始圖片,從圖中可以看出表面致密平滑,少有褶皺,且沒有明顯的孔隙存在。圖(b)為經過2500h中性鹽霧腐蝕試驗后的冷涂鋅涂層試樣放大1000倍后的刷涂態表面原始圖片,圖中可以很明顯的看出只有很少的圓形狀粒子,并且粒子之間間距很大。經過EDS能譜儀分析,冷涂鋅涂層的表面氧化度大概為(4%~8%),主要成分是ZnO、Zn(OH)2及堿式碳酸鋅 [ZnCO3·2Zn(OH)2·H2O]氧化物粉末。而圖中也可以看出涂層表面的孔隙很少,這是因為冷涂鋅涂層表面的氧化物粉末沉積于涂膜空隙中,增加了涂膜的致密性。并且使得鋼結構表面與鹽霧箱中電解質溶液隔絕,免受溶蝕及氧化,從而起到了屏蔽?;さ淖饔?。這層氧化物?;つび殖莆仔?,一定程度上可以減緩鋅的腐蝕。


2.2.3冷涂鋅涂層橫截面微觀形貌分析

對冷涂鋅原始涂層和經過在中性鹽霧試驗腐蝕后的拋光橫截面(以線切割法延垂直涂層方向切段)進行放大100倍的掃描電鏡觀察。觀測的結果如圖4所示。


圖4 冷涂鋅涂層的橫截面的SEM微觀形貌圖


圖4中(a)圖為冷涂鋅涂層原始試樣橫截面拋光后放大100倍后圖片,涂層表面起伏不大,厚度均勻,SEM標尺測量達到80μm以上,這是在經過兩遍涂刷后的厚度。(b)圖為冷涂鋅涂層經過2500h中性鹽霧腐蝕試驗后試樣的橫截面拋光后放大100倍后圖片。從圖中可以看出,涂層表面的氧化物已經基本覆蓋涂層表面,生成一層致密的?;つ?,形成了屏障?;?。涂層里面的涂層物質基本上融于一體,可能是細微水分、空氣滲入涂層之中形成氧化物粉末填充于鋅粒子和特殊有機樹脂的混合物空間中。



2.3電化學性能分析

本實驗采用電位自動掃描的方法(動電位法)來測量涂層在3%NaCl溶液中的極化曲線,在試驗過程中,逐漸增加陽極電勢,觀察電流密度隨浸泡時間的變化情況,從而得到不同樣品的極化曲線。圖5 為冷涂鋅和熱鍍鋅涂層在3%NaCl溶液中的極化曲線。

圖5 ?不同材料在3%NaCl溶液中的極化曲線


從圖5可以看出,80μm厚熱鍍鋅涂層的腐蝕電流比60μm厚冷涂鋅涂層要稍微低一點,與80μm厚的熱鍍鋅涂層的腐蝕電流差不多大,100μm厚冷涂鋅涂層的腐蝕電流是四種樣品中最低的。冷涂鋅干膜中鋅粉含量達到96%,同樣厚度的冷涂鋅和熱鍍鋅樣品防腐性能相當。而隨著冷涂鋅涂層厚度的升高,腐蝕電流減少,涂層的防腐性能也就越好。但涂層太厚,會導致冷涂鋅涂層附著力下降,原料和施工成本也會隨之上升。因此,從應用性能和經濟層面上分析可知,冷涂鋅涂層的厚度為80μm左右較為合適。


3
?結語

干膜鋅含量達到96%的冷涂鋅涂料可以通過2500h的中性鹽霧試驗而不發生顯著腐蝕,且涂層表面氧化率僅為4~8%。隨著冷涂鋅厚度的增加,冷涂鋅涂層的防腐蝕性能會越來越好,綜合考慮,冷涂鋅涂層的最佳厚度為80μm。同樣厚度的冷涂鋅涂層和熱鍍鋅涂層的防腐蝕性能相當,但冷涂鋅涂料相對于熱鍍鋅來說,生產更加環保,使用更加便捷,應用更為廣泛。




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