羟乙基纤维素增稠剂对达克罗涂层耐蚀性的影响.pdf

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经乙基纤维素增稠剂对
达克罗涂层耐蚀性的影响
毛炳翔,朱承飞,解瑞,王晓均
南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京21000
[摘要]为了探讨羟乙基纤维増稠剂添加量对达克罗涂层耐腐蚀性能的影响规律及机理,分别朱用快速腐蚀
试验和电化学阻抗语(EIS)技术对不同增稠剂添加量涂层的耐蚀性和腐蚀过程进行了研究。结果表明:随着增調
剂添加量的增加,达克罗涂层中铝锌粉分布密度提高;涂层表面铝锌粉与腐蚀介质容易反应生成腐蚀产物覆盖涂
层表面,从而阻止了腐做的进一步进行,提高了涂层的防护性能。
[关键词]达克罗涂层;羟乙基纤维素增稠剂;铝钟粉;分布密度;耐腐蚀性能
[中图分类号]TG174.45[文献标识码]A[文章编号]1001-1560(2011)05-0021-03
0前言
表1涂料的组成及合量
体系
组分
含量
我国1994年从日本引进达克罗技术,最初用于国
铝锌粉
6
防工业和国产化汽车零部件,由于其极佳的耐蚀性能
乙二醇
而得到了较快的发展2),现已发展到电力、建筑、海洋
OP-10
工程、家用电器、小五金等行业]。
蒸馏水
在达克罗涂料中,铝锌粉密度较大,配制涂料时极
易沉淀,易分层,通常使用增稠剂来解决锌粉和铝粉发
B2
羽酸
0.1
生沉积的问题1。增稠剂添加量较低时,涂层的耐蚀
丁二酸
性降低?,其影响机理目前没有相关报道。本工作主
蒸馏水
30 ml
要采用电化学及物理表征方法分析了羟乙基纤维素增
C
羟乙基纤维素(HEC)
0-1
g
稠剂对达克罗涂层耐蚀性的影响机理。
涂料配制:控制A,B组分含量不变,加人C组分增
1试验
稠剂(HEC),其添加量分别为:0,0.3,0.5,0.8,1.0g
将涂液搅拌12h,以保证涂料充分混合。
1.1基材处理
将经过预处理的试片浸人涂液中,取出待涂液流
基材为Q235碳钢,尺寸为50mmx25mm×2平均匀后,放入烘箱中90℃烘干10min形成初膜,然
mm。首先采用80目刚玉砂纸对其进行打磨,然后采?后于350℃下烧结30m成膜。
用220目Al203耐水砂纸打磨,以获得光滑平整的表
1.3测试分析
面;再放人25g/ L NAOH,25g/LNa2SiO3,50g/L
Na3PO4·12H120碱液中常温浸泡6h,取出后用冷水洗
(1)耐NHNOっ快速腐蚀性能将20gNH4NO3,
净,干燥后备用
80g蒸馏水倒入容器内搅拌均匀,置于恒温水浴中加
热至70℃,并保温。将试片悬挂在容器内,每隔5min
1.2涂层的制备
观察涂层腐蚀情况。
所使用的铝锌粉平均粒径为15m,厚度为0.
(2)电化学性能在室温下进行电化学测试,溶液
0.2um。涂料按3组分体系配制,配方见表1。
为3.5%NaCI溶液,采用三电极两回路体系:参比电极
[收稿日期]2010-11-08
为饱和甘汞电极(SCE),辅助电极为石墨电极,工作电
「通信作者]」朱承で,电话:1940196614,1-ma:hu极裸露部分为1mx1cmo。以CHB测试电化学阻
njut. edu. cn
抗谱(EIS)。参数:先测在溶液中的开路电位(OCP),
ohlateviad
稳定后的频率1.0x(102~10)Hz,交流正弦波幅值2.2塔拥剂对腐做过程的影响
为
5 myo
图2为未经浸泡的试样自腐蚀电位下高频区的
(3)质量变化配制2组6份涂液,第1组3份中Nyq?t谱。达克罗涂层的腐蚀初期主要是表层中铝锌
不添加A1组分,A2,A3,A组分保持不变;B体系内各物粉的溶解,随着腐蚀的进行,电化学反应减缓,传质扩
质保持不变;C体系中HEC添加量依次为0,0.3,0.58。散起主导作用?。图2中3条曲线(0.5g增稠剂的变
第2组3份A,B体系各组分保持不变,C体系中C添化规律与0.8g时类似,为简化,故选0.8g时曲线)的
加量依次为0,0.3,0.5g。采用40mmx25mm标本瓶
高频容抗弧对应着反应的电化学过程。采用图3等效
量取等体积涂液,采用电子天平称量涂液的质量。
电路拟合未经浸泡的涂层腐蚀初期的EIS谱,模拟了
(4)涂层厚度和涂敷量采用第2组的3份涂液,电解质试样界面在反应过程中的变化情况,反映了钢
试片制备采用一涂一烘。采用CM8821型测厚仪,分别基体因涂层缺陷(如气孔或裂缝)被电解质渗透引起的
测量试片上、中、下3个区域点的厚度,取平均值作为局部腐蚀过程。等效电路中,R,是溶液电阻即研究电
涂层厚度。
极到鲁金毛细管之间的溶液电阻,R。是极化电阻。传
涂数量测试采用溶解称重法进行,取质量大于50统的双电层电容Ca由通过Z=1/(io)求得的阻抗
g试样,用精度为1mg的天平称得原始质量m1(mg)
恒相位角元件(CPE)替代。在涂层中经曲折扩散之后
将试样放入70~80℃的20%NaOH水溶液中,浸泡10腐蚀介质可以与涂层中的活性金属片接触,腐蚀产物
min,使锌铬涂层全部溶解;取出试样,充分水洗后立即电阻Ra与扩散电容CPE,并联?。
烘干,再称取涂层溶解后试样的质量m2(mg)。量取并
计算出工件的表面积S(dm2),按下列公式计算出涂层
的涂敷量:△m=(m1-m2)/S。
(5)涂层表面形貌采用X72-6A型金相显微镜,
分别在40,100倍下对第2组涂液所得的3种形貌进行
观察。
050100150200250300
z/(Q?cm2)
2结果与讨论
图2未经漫泡试样高频区的BS谱
2.1增稠剂对涂层蚀时间的影响
CPE
CPESN
涂层耐蚀时间与增稠剂添加量的关系见图1。从
图1可以看出,随着增稠剂添加量的增加,涂层的耐蚀
性也随之增强:在未添加增稠剂时,涂层基本不具备耐
图3魔蚀初期拟合电路
蚀性能;添加量达0.3g时,涂层的耐蚀性仅有少量提
对增稠剂为0,0.3,0.8g时涂层拟合得到的R。与
高,且涂层出现腐蚀后,腐蚀区扩展很快,很快就露出腐蚀产物电阻Ra值见表2。其中,Ra与Ra值分别反
基体;当增稠剂达到0.5g时,涂层的耐蚀性能得到较映了涂层表面铝锌粉与腐蚀介质的反应难易程度和生
大的提高,腐蚀区扩展较难,腐蚀以点蚀为主;增稠剂成的腐蚀产物的浓度。Ra/Ra值则反映了涂层在腐蚀
达到0.8g以后,涂层很难发生腐蚀,在整个腐蚀试验过程中的极化阻力的来源?。
过程中,涂层表面始终保持完整,此时,涂层获得良好
裘2等效电略参数值
的耐蚀性。
m(增稠剂)/
R/1
Rc-/n
Rr/R
108.50
0.29
50
335.30
30
0,8
3,25
315,60
97,22
20
从表2可以看出,增稠剂添加量改变了涂层在腐
0.20.40
m(HEC)/g
蚀过程中的表面行为:没有添加增稠剂时,反应极化电
图1涂层耐蚀时间与增稠剂添加量的关系