锌铝粉包覆改性对无铬达克罗涂层耐蚀性的影响.pdf

第 51 卷 第 2 期2024 年北京化工大学学报(自然科学版)Journal of Beijing University of Chemical Technology(Natural Science)Vol.51,No.22024引用格式:王泊发,俞江南,王雨侬,等.锌铝粉包覆改性对无铬达克罗涂层耐蚀性的影响J.北京化工大学学报(自然科学版),2024,51(2):48-56.WANG BoFa,YU JiangNan,WANG YuNong,et al.Effect of the modified zinc/aluminum powder on the corrosion resist鄄ance of chromium鄄free Dacromet coatingsJ.Journal of Beijing University of Chemical Technology(Natural Science),2024,51(2):48-56.锌铝粉包覆改性对无铬达克罗涂层耐蚀性的影响王泊发1#摇 俞江南1#摇 王雨侬2摇 贾骏麟1摇 李德义3*摇 熊金平1*(1.北京化工大学 材料电化学过程与技术实验室,北京摇 100029;2.首都师范大学附属中学,北京摇 100048;3.合肥城市学院 机械与电气工程学院,合肥摇 230001)摘摇 要:使用硅烷偶联剂 KH570 对片状锌粉进行表面包覆改性,同时使用正硅酸乙酯(TEOS)、乙烯基三异丙氧基硅烷(VIPOS)和丙烯酸(AA)对片状铝粉进行单层和复合包覆改性,以改性的锌粉和铝粉作为基础组成部分制备了无铬达克罗涂层,测定了改性锌铝涂层在 3郾 5%NaCl 溶液中的动电位极化曲线。结果表明:所制备的 TEOS/VIPOS 改性铝粉涂层的表面平整光滑,没有明显颗粒,涂料的分散性和稳定性较好;与未改性锌铝涂层相比,TEOS/VIPOS 和 TEOS/VIPOS/AA 改性铝粉涂层的腐蚀速率明显下降,TEOS/VIPOS 改性铝粉涂层具有较小的腐蚀电流密度(1郾 01 滋A/cm2)和腐蚀速率(0郾 011 mm/a)。在20%硝酸铵溶液中浸泡2 h 后,TEOS/VIPOS 改性铝粉涂层的表面平整光滑,耐蚀性较好。关键词:片状锌粉;片状铝粉;包覆改性;无铬达克罗涂层;耐蚀性中图分类号:TG17摇 摇 DOI:10.13543/j.bhxbzr.2024.02.005收稿日期:2023-05-12#并列第一作者:王泊发,男,1998 年生,硕士生;俞江南,男,1997 年生,硕士生*通信联系人李德义,E鄄mail:1063230782 熊金平,E鄄mail:xiongjp 引摇 言达克罗(Dacromet)涂层也称锌铝涂层,是由片状锌粉和铝粉互相堆叠形成的一种挥发性有机化合物(VOC)涂层,具有无氢脆、耐高温、耐腐蚀、附着力强、导电性能好等特点,广泛应用于民用和军用领域1。由于达克罗涂层中含有致癌物六价铬,因此其发展受到限制,制备无铬达克罗涂层已成为锌铝涂层领域的发展趋势2-3。片状锌粉和铝粉作为涂料的重要组成部分,能够有效减缓腐蚀介质进入基体内,并具有阴极保护作用。为了增强锌粉的耐腐蚀性和分散性,通常需要对锌粉进行表面改性处理4。马智超等5使用硅烷偶联剂对片状锌粉进行改性,将其与基料混合制备了富锌涂料,性能测试结果表明,与改性前相比,改性后锌粉的分散稳定性得到提升,涂料的耐盐雾性和耐腐蚀性有显著提高。Park 等6利用磷酸和磷酸衍生物对锌粉进行改性,并探究锌颗粒表面改性对富锌涂层耐腐蚀性的影响,结果表明,与改性前相比,改性后锌粉表面的电化学活性降低,锌粉表面形成的复合层与聚合物黏结剂之间的相容性增加,涂层的耐腐蚀性有所提高。片状铝粉又称铝颜料,具有良好的耐热性、耐腐蚀性和物理屏蔽特性7。片状铝粉既能够提高达克罗涂层的耐蚀性,又可以改善涂层的外观,使涂层更加明亮。由于铝粉是两性金属,与水发生反应产生氢气,不仅使铝粉表面发暗,而且产生的氢气会引起燃烧、爆炸8。为了使铝粉有效、安全地应用于水性涂料中,需要对片状铝粉进行表面改性,铝粉的改性方法主要有机械化学法、气相沉积法、聚合物包覆法、溶胶-凝胶法、微胶囊化法等9,其中溶胶-凝胶法是常用的铝粉表面改性方法。Jalili 等10将氨基三甲基膦酸(ATMP)改性的纳米铝粒子加入到富锌涂层中,与标准富锌涂层相比,添加改性铝粉后富锌涂层的耐腐蚀性和电化学性能得到改善。王彦军等11使用硅烷偶联剂在片状铝粉表面包覆一层保护膜,与未改性铝粉相比,表面包覆改性可以使铝粉的耐水性和分散性得到提高。对铝粉表面进行包覆是一种易于操作、环境友好的改性手段12,由于目前市场上销售的铝粉的质量参差不齐,因此有必要对铝粉进行包覆改性以改善其稳定性和分散性。目前,无铬达克罗涂层的耐蚀性仍无法与传统的含铬达克罗涂层相媲美。为了提高无铬达克罗涂层的耐蚀性,本文使用硅烷偶联剂 KH570 对片状锌粉进行包覆改性,同时利用正硅酸乙酯(TEOS)、乙烯基三异丙氧基硅烷(VIPOS)和丙烯酸(AA)分别对铝粉进行单层包覆和复合包覆改性,然后以改性的锌粉和铝粉作为无铬达克罗涂料的基础组成部分制备了水性无铬达克罗涂层,探究了锌铝粉改性对无铬达克罗涂层耐蚀性的影响。本文采用对锌粉和铝粉同时进行改性的策略,可以减少锌铝粉在无铬达克罗涂料中活性高、易反应等问题,同时可以提高涂层的耐蚀性能,研究结果可为无铬达克罗涂层的开发提供参考和借鉴。1摇 实验部分1郾 1摇 实验材料与仪器片状锌粉(片径 15 25 滋m),深圳市中金岭南科技有限公司;片状铝粉(片径15 滋m),广州璟泰化工有限公司;硅烷偶联剂 KH570(纯度 98%),上海源叶生物科技有限公司;正硅酸乙酯(纯度 逸98郾 5%),西陇科学股份有限公司;乙烯基三异丙氧基硅烷(纯度 98%),上海源叶生物科技有限公司;丙烯酸(纯度逸98%),西陇科学股份有限公司;甲基丙烯酸甲酯(MMA)(纯度 99%),大茂化学试剂厂;硅烷偶联剂 KH560(分析纯),济南金辉化工有限公司;烷基酚聚氧乙烯(9)醚(NP-9)(工业纯),邢台蓝星助剂厂;硝酸铵(纯度 99%),北京市红星化工厂;偶氮二异丁腈(AIBN)(纯度逸98%),北京伊诺凯科技有限公司;二氧化硅(分析纯)、氨水(含量 28%30%)、乙二醇(纯度 98%)、羟乙基纤维素(黏度1000 1500 mPa s),北京市通广精细化工公司。JJ-1 型电动搅拌器,常州荣华仪器制造有限公司;85-2 型磁力搅拌器,精凿科技公司;XMTA-6000 型电热恒温干燥箱,沪南电炉烘箱厂;ZEISSGemini 300 型扫描电子显微镜(SEM),卡尔蔡司(上海)管理有限公司;SmartEDX 型能谱仪(EDS),卡尔蔡司(上海)管理有限公司;LND-1 型涂 4 杯黏度计,浙江力辰仪器科技有限公司;CS350 型电化学工作站,武汉科斯特仪器股份有限公司。1郾 2摇 改性锌粉的制备将水和无水乙醇以 1 颐 4 的体积比混合,加入 0郾 3 g 硅烷偶联剂 KH570,使用醋酸调节混合溶液的 pH 至 4,在室温下搅拌至其充分水解。将 5 g预处理的锌粉加入 50 mL 无水乙醇中,超声清洗10 min,将混合液倒入烧瓶中并置于电动搅拌器上。在不断搅拌下将水解液缓慢滴加到烧瓶中,于 40 益搅拌 3 h 后用无水乙醇洗涤,抽滤、洗涤、干燥,得到KH570 改性锌粉。1郾 3摇 改性铝粉的制备1郾 3郾 1摇 TEOS 改性铝粉将 7 g TEOS 和适量无水乙醇混合形成溶液 A,将5 g 氨水、16 g 去离子水和适量乙醇混合形成溶液B。将 5 g 铝粉和 50 mL 无水乙醇加入烧瓶中,在室温下搅拌 30 min,使其混合均匀。通过水浴加热至30 益,缓慢滴加溶液 A 和溶液 B,搅拌 6 h 后用乙醇洗涤,抽滤,干燥,得到 TEOS 改性铝粉。1郾 3郾 2摇 TEOS/VIPOS 改性铝粉将 TEOS 和 VIPOS 与适量无水乙醇混合,其中TEOS 与 VIPOS 的体积比为 3颐 4,形成溶液 A。将氨水、去离子水和乙醇混合,形成溶液 B。将溶液 A 和溶液 B 滴加到铝粉和乙醇的混合液中,搅拌 6 h 后洗涤,抽滤,干燥,得到 TEOS/VIPOS 单层包覆改性铝粉。1郾 3郾 3摇 TEOS/VIPOS/AA 改性铝粉将5 g 铝粉和50 mL 无水乙醇加入三口烧瓶中,室温下搅拌至混合均匀,滴加 A 液(7 g TEOS+9郾 3 g VIPOS+适量无水乙醇)与 B 液(5 g 氨水+16 g 去离子水+适量无水乙醇),升温到 30 益并持续搅拌 6 h。然后升温到 70 益,向烧瓶中滴加 C 液(6 g MMA+1郾 8 g AA+适量无水乙醇)及引发剂AIBN,继续恒温搅拌 5 h 后洗涤,抽滤,干燥,得到TEOS/VIPOS/AA 双层包覆改性铝粉。1郾 4摇 无铬达克罗涂层的制备首先制备无铬达克罗涂料13,其配方如表 1 所示。将硅烷偶联剂 KH560 加入到去离子水和无水乙醇的混合溶液中搅拌至其水解,然后加入少量SiO2粉末并搅拌均匀,形成硅烷偶联剂水解液。另外,将改性锌粉加入到装有乙二醇的烧瓶中,再依次94第 2 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王泊发等:锌铝粉包覆改性对无铬达克罗涂层耐蚀性的影响加入适量的水和 NP-9,搅拌均匀后缓慢加入改性铝粉,然后加入羟乙基纤维素,继续搅拌 3 h 后得到金属粉浆。将硅烷偶联剂水解液和金属粉浆充分混合搅拌 3 4 h,得到无铬达克罗涂料。表 1摇 无铬达克罗涂料的组成Table 1摇 Composition of the chrome鄄freeDacromet coatings组成成分质量分数/%KH56020硅烷偶联剂水解液去离子水10无水乙醇10SiO20郾 2改性片状锌粉17郾 15改性片状铝粉2郾 85金属粉浆乙二醇15去离子水20NP-92羟乙基纤维素2 5摇 摇 基体材料选用 50 mm 伊 20 mm 伊 2 mm 的 Q235钢,为了使涂层与基体能够更好地结合,涂覆涂料之前对 Q235 钢进行预处理14:首先依次使用 480#、600#和 800#砂纸打磨,待试片表面露出金属光泽后迅速用丙酮去脂,随后用无水乙醇清洗表面,冷风吹干。将无铬达克罗涂料用毛刷涂在处理好的基体表面,放在 85 益的电热板上预热,随后置于 290 益的烘箱中烧结固化,得到锌铝粉改性的无铬达克罗涂层(平均厚度约为 41郾 8 滋m)。本文将 KH570 改性锌粉-TEOS 改性铝粉涂层简写为 K/Zn-T/Al 涂层,KH570 改性锌粉-TEOS/VIPOS 改性铝粉涂层简写为 K/Zn-TV/Al 涂层,KH570 改性锌粉-TEOS/VIPOS/AA 改性铝粉涂层简写为 K/Zn-TVA/Al 涂层。另外,在其他成分和制备方法不变的条件下,使用原料锌铝粉末代替改性锌铝粉,制得未改性的锌铝涂层。1郾 5摇 电化学测试使用 CS350 型电化学工作站,采用三电极体系进行电化学测试:以甘汞电极为参比电极,铂电极为辅助电极,涂覆有涂层的 Q235 钢为工作电极(暴露面积为1 cm 伊1 cm),腐蚀介质为3郾 5%(质量分数)NaCl 溶液。动电位极化测试的扫描速率为0郾5 mV/s,极化曲线的拟合参数由电化学测试系统所带的解析软件自动求取。1郾 6摇 无铬达克罗涂层的耐蚀性测试采用硝酸铵快速腐蚀试验,将制备的涂层放入20%(质量分数)硝酸铵溶液中,在 70 益 的恒温水浴锅中浸泡 2 h 后取出,观察涂层表面的腐蚀情况。2摇 结果与讨论2郾 1摇 改性锌粉和改性铝粉的微观形貌及元素分析采用扫描电子显微镜观察原料锌粉和改性锌粉的微观形貌,结果如图1 所示。由图1(a)可以观察到原料锌粉整体上呈片状,表面较为平整。由图1(b)可以看出,KH570 改性后锌粉的表面有明显的颗粒附着物,并且厚度增加,表明锌粉表面包覆了一层保护膜;改性后锌粉的表面光泽变暗,片径增大,整体上锌粉表面的包覆效果较好,包覆层可以起到良好的保护作用。图 1摇 原料锌粉和改性锌粉的 SEM 图Fig.1摇 SEM images of the raw zinc powder andthe modified zinc powder图 2 为原料铝粉和改性铝粉的 SEM 图。从图 2(a)中可以看到原料铝粉整体上呈片状,表面平整光滑。从图 2(b)(d)中可以看出,3 种改性铝粉的表面均有保护膜包覆,通过表面包覆改性使铝粉表面附着一层薄膜,可以改变铝粉表面的化学反应能,降低其反应活性,从而提高铝粉在涂层中的耐腐蚀性6。与改性前相比,改性后铝粉的整体形状并没有发生改变,除去表面附着的小颗粒后铝粉表面较为平整,其屏蔽性能没有受到影响。TEOS/05北京化工大学学报(自然科学版)摇 摇 摇 摇 摇 摇摇摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 2024 年图 2摇 原料铝粉和改性铝粉的 SEM 图Fig.2摇 SEM images of the raw aluminum powder and the modified aluminum powdersVIPOS 和 TEOS/VIPOS/AA 改性铝粉比 TEOS 改性铝粉的包覆效果更好,包覆层更加均匀、致密。采用能谱仪测试改性铝粉表面的元素组成,结果如图 3 和表 2 所示。可以看出,改性铝粉的表面均检测到 Al、Si 和 O 元素,其中 TEOS 改性铝粉表面 Al 的质量分数为 69郾 80%,Si 的质量分数为7郾 93%,O 的质量分数为 15郾 20%;TEOS/VIPOS 改摇 摇 摇性铝粉表面 Al 的质量分数为 29郾 56%,Si 的质量分数为 5郾 64%,O 的质量分数为 18郾 34%。TEOS/VIPOS/AA 改性 铝 粉 中,Al 的 质 量 分 数 降 到10郾 85%,Si 的质量分数降到 0郾 64%,而 C 的含量大幅增加到 74郾 66%,说明丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯与铝粉表面上的硅发生了双键聚合反应,形成包覆层较为致密的 TEOS/VIPOS/AA 改性铝粉。图 3摇 改性铝粉的 EDS 谱图Fig.3摇 EDS spectra of the modified aluminum powders2郾 2摇 无铬达克罗涂料的分散性和稳定性涂料的分散性影响涂层的质量,分散性好的涂料涂覆在基材表面得到的涂层表面光滑平整;分散性差的涂料会发生团聚,在基材表面出现结块现象。本文采用目测法,通过观察涂层表面的平整性来判断涂料的分散性好坏。图 4 为未改性锌铝涂层和改性锌铝涂层的宏观形貌。可以看出,K/Zn-T/Al 涂层和 K/Zn-TVA/Al 涂层呈银灰色,表面较为平整,但表面有一些金属颗粒。K/Zn-TV/Al 涂层呈银白色,表面平整光滑,没有明显颗粒,表明该改性锌铝15第 2 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王泊发等:锌铝粉包覆改性对无铬达克罗涂层耐蚀性的影响表 2摇 改性铝粉表面的元素组成Table 2摇 Element composition on the surface of themodified aluminum powders样品质量分数/%COAlSiTEOS 改性铝粉7郾 0715郾 2069郾 807郾 93TEOS/VIPOS 改性铝粉46郾 4618郾 3429郾 565郾 64TEOS/VIPOS/AA 改性铝粉74郾 6613郾 8510郾 850郾 64粉在涂料中的分散性较好。涂料的稳定性决定着涂料的使用寿命,涂料的稳定性越好,其贮存和使用时间越长;涂料的稳定性越差,涂料存放后可能会产生异味、增稠、结皮、沉底、结块等现象。将 3 种改性锌铝粉涂料于 25 益在静置状态下密封保存,定期观察涂料的外观变化,并使用黏度计测量一定体积的涂料流经涂 4 杯所需要的时间,以衡量涂料的黏度,结果如表 3 所示。经过摇 摇 摇 摇图 4摇 未改性锌铝涂层和改性锌铝涂层的宏观形貌Fig.4摇 Macroscopic morphologies of the unmodified zinc-aluminum coating and the modified zinc-aluminum coatings表 3摇 改性锌铝粉涂料流经黏度计的时间(25 益)Table 3摇 Time of the modified zinc-aluminum powdercoatings flowing through the viscometer(25 益)监测时间/d流经黏度计的时间/sK/Zn-T/Al涂料K/Zn-TV/Al涂料K/Zn-TVA/Al涂料020郾 1321郾 5721郾 29220郾 1521郾 3421郾 52420郾 2221郾 5122郾 33620郾 6521郾 6522郾 46821郾 0122郾 0822郾 661021郾 2922郾 5222郾 871222郾 4622郾 5622郾 951524郾 7526郾 3625郾 2915 天的监测,发现 3 种改性锌铝粉涂料流经涂 4杯的时间稍有增加,表明涂料的黏度略有增大,但涂料外观没有发生明显变化,未出现结皮、结块等现象,因此可以判断改性锌铝粉涂料的稳定性较好。2郾 3摇 改性锌铝涂层的微观形貌图 5 为未改性锌铝涂层和改性锌铝涂层的SEM 图。各涂层表面整体上由片状锌粉与铝粉互相堆叠而成,起到物理屏蔽的作用。未改性锌铝涂层的表面较为平整(图 5(a);K/Zn-T/Al 涂层的表面有很多凸起,存在较多较大的缝隙,这会导致涂层的耐蚀性降低(图 5(b);K/Zn-TV/Al 涂层、K/Zn-TVA/Al 涂层的表面较为光亮(图 5(c)和(d),其中 K/Zn-TV/Al 涂层分布均匀,表面较为平整,表明 K/Zn-TV/Al 涂层中涂料的分散性较好。为了进一步了解 K/Zn-TV/Al 涂层的微观形貌,本文采用 SEM 在不同放大倍数下观察该涂层的截面,结果如图 6 所示。从图 6(a)和(b)中可以看出,涂层与基体的结合情况较好,涂层厚度约为 40 滋m,同时可以看到片状锌铝粉几乎与基体平行,其层层堆叠形成覆盖层。从图 6(c)和(d)中可以看出,表面包覆的薄膜使锌粉和铝粉堆叠得较为厚实、致密,从而起到很好的物理屏蔽作用。2郾 4摇 改性锌铝涂层的动电位极化曲线图 7 为未改性锌铝涂层和改性锌铝涂层在3郾 5%NaCl 溶液中的动电位极化曲线,表 4 为极化曲线的拟合参数。结果表明,与未改性锌铝涂层相比,K/Zn-TV/Al 涂层和 K/Zn-TVA/Al 涂层的极化曲线向左上方移动,即向更高腐蚀电位(Ecorr)和25北京化工大学学报(自然科学版)摇 摇 摇 摇 摇 摇摇摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 2024 年图 5摇 未改性锌铝涂层和改性锌铝涂层的 SEM 图Fig.5摇 SEM images of the unmodified zinc-aluminum coating and the modified zinc-aluminum coatings图 6摇 不同放大倍数下 K/Zn-TV/Al 涂层的截面 SEM 图Fig.6摇 Cross鄄section SEM images of the K/Zn-TV/Al coating at different magnifications更低腐蚀电流密度(Icorr)的方向移动。图 7 中 4 条曲线的形状没有太大区别,说明改性锌铝粉不会改变涂层电极反应的动力学行为15。与未改性锌铝涂层相比,K/Zn-TV/Al 涂层的腐蚀电位增加了约75 mV,K/Zn-TVA/Al 涂层的腐蚀电位增加了约158 mV。在这几种涂层中,K/Zn-TV/Al 涂层的腐蚀电流密度最低(1郾 01 滋A/cm2),腐蚀速率最小(0郾 011 mm/a),其腐蚀趋势也最小。K/Zn-T/Al 涂35第 2 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王泊发等:锌铝粉包覆改性对无铬达克罗涂层耐蚀性的影响图 7摇 未改性锌铝涂层与改性锌铝涂层在 3郾 5%NaCl 溶液中的动电位极化曲线Fig.7摇 Potentiodynamic polarization curves of the unmodifiedzinc-aluminum coating and the modified zinc-alumi鄄num coatings in 3郾 5%NaCl solution表 4摇 极化曲线拟合参数Table 4摇 Polarization curve fitting parameters涂层Ecorr/VIcorr/(滋A cm-2)腐蚀速率/(mm a-1)未改性 Zn-Al 涂层-0郾 979 721郾 740郾 120 5K/Zn-T/Al 涂层-0郾 986 547郾 740郾 284 6K/Zn-TV/Al 涂层-0郾 904 21郾 010郾 011 0K/Zn-TVA/Al 涂层-0郾 821 43郾 630郾 039 4层的腐蚀电流密度与未改性锌铝涂层相比有所增大,耐蚀性降低,这可能是由于包覆改性的厚度与程度不够,造成粉末表面不平整,增加了腐蚀介质流入的可能性。K/Zn-TV/Al 涂层和 K/Zn-TVA/Al 涂层的腐蚀速率与未改性锌铝涂层相比显著降低,这是由于锌铝粉表面的改性增强了粉末本身的耐蚀性,减缓了其活化反应速率16,从而提高了涂层的耐蚀性能。2郾 5摇 改性锌铝涂层的耐蚀性图8 为未改性锌铝涂层与改性锌铝涂层在 20%硝酸铵溶液中浸泡 2 h 后的表面宏观形貌。从图中可以看出,未改性锌铝涂层的表面出现明显的点蚀现象,并且腐蚀点的分布范围较广,分布较为均匀,表明整个涂层的耐蚀结构遭到破坏,腐蚀介质已流入基体中造成涂层腐蚀(图 8(a)。K/Zn-T/Al 涂层的表面有些泛黄,有明显的腐蚀痕迹,并且涂层表面有裂缝形 成,表 明 涂 层 与 基 底 之 间 的 附 着 力 较 差(图8(b)。K/Zn-TV/Al 涂层的表面较暗,只有少量不明显的腐蚀点,表面较为平整光滑,耐蚀性较好(图8(c)。K/Zn-TVA/Al 涂层表面的腐蚀点较少,但表面颗粒感较强(图 8(d),表明该涂料的分散性没有 K/Zn-TV/Al 涂层的分散性好。图 8摇 未改性锌铝涂层与改性锌铝涂层在 20%硝酸铵溶液中浸泡 2 h 后的表面宏观形貌Fig.8摇 Surface morphologies of the unmodified zinc-aluminum coating and the zinc-aluminum modifiedcoatings after soaking in 20%ammonium nitrate solution for 2 h3摇 结论(1)采用硅烷偶联剂 KH570 对锌粉进行表面包覆改性,同时利用正硅酸乙酯、乙烯基三异丙氧基硅烷和丙烯酸对片状铝粉进行包覆改性。SEM 表征结果表明,改性锌粉的表面有颗粒物附着,表面包覆效果良好;改性铝粉的表面均有保护膜包覆,改性后铝粉的整体形状与改性前相比并没有改变。(2)以改性的锌粉和铝粉作为基础组成部分制备了无铬达克罗涂层,TEOS/VIPOS 改性铝粉涂层中涂料的分散性较好;在 15 d 的静置过程中,改性锌铝涂料显示出较好的稳定性。(3)测量了改性锌铝涂层在 3郾 5%NaCl 溶液中的动电位极化曲线,结果表明,与未改性锌铝涂层相比,K/Zn-TV/Al 涂层和 K/Zn-TVA/Al 涂层的拟合腐蚀速率明显下降,其中 K/Zn-TV/Al 涂层的腐45北京化工大学学报(自然科学版)摇 摇 摇 摇 摇 摇摇摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 2024 年蚀电流密度和腐蚀速率最小。(4)将改性锌铝涂层在 20%硝酸铵溶液中浸泡2 h 后,K/Zn-T/Al 涂层表面有些泛黄,有明显的腐蚀痕迹;K/Zn-TVA/Al 涂层表面的腐蚀点较少,但表面颗粒感较强;K/Zn-TV/Al 涂层表面平整光滑,耐蚀性能最佳。参考文献:1摇 LIU X X,KONG D J.Salt spray corrosion and electro鄄chemical corrosion performances of Dacromet fabricatedZn-Al coatingJ.Anti鄄Corrosion Methods and Materi鄄als,2019,66(5):565-572.2摇 刘磊,杨甫,吴勇.无铬水性锌铝涂层的研究和发展现状J.表面工程与再制造,2016,16(4):19-22.LIU L,YANG F,WU Y.Research and development sta鄄tus of chromium-free waterborne zinc-aluminum coatingsJ.Surface Engineering&Remanufacturing,2016,16(4):19-22.(in Chinese)3摇 邵红红,佘益楠,刘雪丽,等.无铬达克罗涂层的制备及其耐蚀性能J.材料保护,2014,47(11):43-44,53,8-9.SHAO H H,SHE Y N,LIU X L,et al.Preparation ofchromium鄄free Dacromet coatings and their corrosion re鄄sistanceJ.Materials Protection,2014,47(11):43-44,53,8-9.(in Chinese)4摇 白艳霞,赵麦群,金文蜂,等.表面改性对片状锌粉分散稳定性的影响J.应用化学,2011,28(12):1462-1464.BAI Y X,ZHAO M Q,JIN W F,et al.Influence of sur鄄face modifications on dispersion stability of zinc powderJ.Chinese Journal of Applied Chemistry,2011,28(12):1462-1464.(in Chinese)5摇 马智超,王维,徐春雨.探究锌粉改性对无机富锌涂料的影响J.山东化工,2019,48(24):20-24.MA Z C,WANG W,XU C Y.Effect of zinc powdermodification on inorganic zinc鄄rich coatingsJ.Shan鄄dong Chemical Industry,2019,48(24):20-24.(inChinese)6摇 PARK J H,YUN T H,KIM K Y,et al.The improve鄄ment of anticorrosion properties of zinc鄄rich organic coat鄄ing by incorporating surface鄄modified zinc particleJ.Progress in Organic Coatings,2012,74(1):25-35.7摇 陆必志,陈振兴,黄巧萍,等.纳米片状铝粉的制备及其发展动态J.材料与冶金学报,2004,3(1):34-38.LU B Z,CHEN Z X,HUANG Q P,et al.Manufacture ofnano flake aluminium powder and its trendJ.Journal of Ma鄄terials and Metallurgy,2004,3(1):34-38.(in Chinese)8摇 张传敏,李雯琪,吴灿,等.水性铝颜料制备进展J.涂料工业,2018,48(8):38-44.ZHANG C M,LI W Q,WU C,et al.Progress in prepa鄄ration of aluminum pigment for waterborne coatingsJ.Paint&Coatings Industry,2018,48(8):38-44.(inChinese)9摇 张赢超,叶红齐,陈加娜,等.铝粉的表面改性J.中国粉体技术,2007,13(2):39-42.ZHANG Y C,YE H Q,CHEN J N,et al.Surface modi鄄fication of aluminum powderJ.China Powder Scienceand Technology,2007,13(2):39-42.(in Chinese)10 JALILI M,ROSTAMI M,RAMEZANZADEH B.An in鄄vestigation of the electrochemical action of the epoxy zinc鄄rich coatings containing surface modified aluminum nano鄄particleJ.Applied Surface Science,2015,328:95-108.11 王彦军,张鑫,刘镇洋,等.片状铝粉表面改性及性能分析J.南方金属,2016(2):1-3.WANG Y J,ZHANG X,LIU Z Y,et al.Surface mod鄄ification and property analysis of flaky aluminum pow鄄derJ.Southern Metals,2016(2):1-3.(in Chi鄄nese)12 陈加娜,叶红齐,邓三毛,等.水介质中制备铝粉颜料的研究J.粉末冶金技术,2007(1):39-43.CHEN J N,YE H Q,DENG S M,et al.Preparation ofaluminum flake pigments in aqueous mediaJ.PowderMetallurgy Technology,2007(1):39-43.(in Chi鄄nese)13 LIU X X,WANG J F,KONG D J.Microstructure,bondingstrengthandtribologicalcharacterizationofDacromet fabricated Zn-Al coatingJ.Materials Re鄄search Express,2018,5(10):106402.14 CHEN L,LI N,ZHOU D R.Corrosion behavior of sin鄄tered zinc鄄aluminum coating in NaCl solutionJ.Trans鄄actions of Nonferrous Metals Society of China,2002,12(6):1214-1217.15 ZHANG K B,ZHANG M M,QIAO J F,et al.Enhance鄄ment of the corrosion resistance of zinc鄄aluminum鄄chromi鄄um coating with cerium nitrateJ.Journal of Alloys andCompounds,2017,692:460-464.16 DRAGNEA D,GUDOVAN D,ZAHARIA E,et al.Thetreatment of aluminium pigments with inorganic polymersfor environment鄄friendly applications J.Revista deChimie,2018,69(12):3353-3360.55第 2 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王泊发等:锌铝粉包覆改性对无铬达克罗涂层耐蚀性的影响Effect of the modified zinc/aluminum powder on the corrosionresistance of chromium鄄free Dacromet coatingsWANG BoFa1#摇 YU JiangNan1#摇 WANG YuNong2摇 JIA JunLin1摇 LI DeYi3*摇 XIONG JinPing1*(1.Laboratory of Electrochemical Processes and Technologies for Materials,Beijing University of Chemical Technology,Beijing 100029;2.Capital Normal University High School,Beijing 100048;3.College of Mechanical and Electrical Engineering,City University of Hefei,Hefei 230001,China)Abstract:The surface of flake zinc powder was modified by a silane coupling agent KH570,and the surface offlake aluminum powder was modified by the single and composite coatings of tetraethyl orthosilicate(TEOS),vinyl鄄triisopropoxysilane(VIPOS)and acrylic acid(AA).Chromium鄄free Dacromet coatings were prepared with themodified zinc powder and aluminum powder as the basic components.The potentiodynamic polarization curves ofthe modified zinc鄄aluminum coatings in 3郾 5%NaCl solution were measured.The surface of the TEOS/VIPOS mod鄄ified aluminum powder coating was smooth,with no obvious particles.The dispersion and stability of the coatingwere good.Compared with the unmodified zinc鄄aluminum coating,the corrosion rate of the TEOS/VIPOS andTEOS/VIPOS/AA modified aluminum powder coatings decreased significantly.The TEOS/VIPOS modified alumi鄄num powder coating had a smaller corrosion current density(1郾 01 滋A/cm2)and corrosion rate(0郾 011 mm/a).After soaking in 20%ammonium nitrate solution for 2 h,the surface of TEOS/VIPOS modified aluminum powdercoating was smooth and the corrosion resistance was good.Key words:flake zinc powder;flake aluminum powder;coating modification;chromium鄄free Dacromet coating;corrosion resistance(责任编辑:于少云)65北