不同添加剂对锌粉的析氢抑制及无铬达克罗稳定性的影响.pdf

第 2 1 卷 第 2期 2 0 0 9年 3月 腐蚀科学与防护技术 CORROS I ON S CI E NCE AND P ROTECTI ON TECHNOLOGY Vo 1 21 No 2 Ma r 2 0o 9 不 同添加剂对锌粉 的析氢 抑 制及无铬达克罗稳定性 的影响 王典 刘建国 严川伟 韩长智 殷跃军 1 沈 阳建筑大学 材料科学与工程学院 沈 阳 1 1 0 1 6 8 2 中国科学院金属研究所 金属腐蚀与防护国家重点实验室 沈阳 1 1 0 0 1 6 3 沈阳市航达科技有限责任公 司 沈阳 1 1 0 0 4 3 摘要 研究 了不 同性状的锌粉在 p H一9的水性 条件下 的析氢行为 及不 同抑 制剂对锌 粉析氢 的抑制作用 结果 表 明 锌粉的析氢活性顺序为 片状 球状 锌粒 植酸可以有效的降低片状锌粉的析氢量 9 3 其最佳浓度为 5 L 以植酸为析氢抑制剂配制无铬达克罗涂料 有效的提高了涂料的储存稳定性 2 0天 同时植酸的加入并未 降低涂层的防护性能 关键词 片状锌粉 析氢行为 无铬达克罗 防腐性能 中图分类号 T G 1 7 2 T G1 7 4 文献标识码 A 文章编 号 1 0 0 2 6 4 9 5 2 0 0 9 0 2 0 1 7 6 0 3 I NFLUENCE oF ADDI TI VES oN HYDRoGEN EVoLUTI oN oF Zn PoW DERS AND S TABI LI TY oF Cr FREE DACRoM ET PAI NT W ANG Di a n L I U J i a n g u o Y A N C h u a n w e i H A N C h a n g z h i Y I N Y u e j u n 1 S h e n a n g J i a n z h u U n i v e r s i t y S c h o o l o fMa t e r i a l S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g S h e n y a n g 1 1 0 1 6 8 2 S t a t e K e y L a b o r a t o r y f o r C o r r o s i o n a n d P r o t e c t i o n I n s t i t u t e ofMe t a l R e s e a r c h C h i n e s e A c a d e m y ofS c i e n c e s S h e n y a n g 1 1 0 0 1 6 3 S h e n y a n g Ha n gd a T e c hn o l o gy Co Lt d S h e n y a n g 1 1 0 04 3 Ab s t r a c t Hy d r o g e n e v o l u t i o n b e h a v i o r O i d i f f e r e n t z i n c p o wd e r s i n wa t e r wi t h pH 9 wa s e x a mi n e d fir s t t y t h e n o n w h i c h t h e i n fl u e n c e o f d i f f e r e n t i n h i b i t o r s w a s f u r t h e r s t u d i e d T h e r e s u l t s s h o w t h a t 1 t h e a e t i v i t y o f z i n c p o w d e r s c a n b e r a n k e d a s t h e f o l l o w i n g o r d e r fl a k y Z n s p h e r i c a l Z n g r a n u l a r Z n 2 p hy t i c a c i d wi t h a c o n c e n t r a t i o n 5 g L c a n r e d uc e h y d r o g e n e v o l u t i o n o f fla k e Zn e ffic i e n t l y up t o 93 As a h y d r o g e n e v o l u t i o n i n h i b i t o r p h y t i c a c i d c a n e x t e n d t h e s t o r a g e l i f e o f Cr fle e Da c r o me t p a i n t s e f f i c i e n t l y u p t o 2 0 d a n d ha v e n o h a r m t o t h e p r o t e c t i v e p r o p e r t y o f t h e p a i n t Ke ywo r d s fla ky Z n p o wd e r h y d r o g e n e v o l u t i o n Cr fle e Da c r o me t a n t i c o r r o s i o n 锌粉具有牺牲阳极保护作用 作为必用原料广泛应用于 富锌底漆等溶剂型防腐涂料 但其在水性的防腐涂料中表 现出较高 的析 氢 活性 容 易发生 析氢 反 应 z n 2 H 0 Z n O H H 而放出氢气 从而造成涂 料储存 中产生 胖听 现象 使其应用受 到限制 因此必须对其进行析氢的抑制 钝 化处理 降低 活性 尽 管六 价 铬对 锌 粉 具有 良好 的钝 化作 用 但受到R o H S指令的禁止使用 所以 锌粉的无铬 钝化 抑制噬待解决 近年来 国内外的许多学 者对 镀锌板 的无铬钝 化进行 了 大量 的研究 J 而针对锌粉无铬钝化剂 的研究不 多 因此 本文对植酸 抗坏血酸对锌粉析氢的抑制作用进行研究 进 收稿 日期 2 0 0 8 5 3 0初稿 2 0 0 8 9 1 1 修改稿 作者简介 王典 1 9 8 4一 男 硕 士研 究生 研 究方 向为无铬 防腐 涂 料制备 Te l 1 3 8 8 9 8 6 1 41 7 E ma i l wa n g d i a n 一1 7 6 8 1 6 3 c o m 而对配制的无铬达克罗水性涂料的稳定性 进行考察 旨在 获 得可用于水性防腐涂料 的锌粉析氢抑制剂 1实验方法 本实验 的腐蚀介 质为 p H一9的去离子水与 乙二 醇单 丁 醚 质量比9 1 的混合物 锌粉共有三种 片状锌 粉 德 国 爱卡公司 锌片直径约为 l 5 m 厚度约为0 1 m 球状锌粉 沈阳化学试剂厂 粒径约为2 5 Ix m 锌粒 天津博迪化工有 限公司 粒径约为5 m m 取锌粉各 5 g分散于 1 0 0 m l 腐蚀介 质 中 放人 图 1所 示 的装 置 中进 行析 氢 测试 水 浴 温度 为 5 0 加速析氢反应 本实验的无铬达克罗水l生 涂料为单组分 其中 4 0 8 0锌粉 l 0 3 0铝粉 5 2 0有机树脂成膜物 0 5 3 析氢抑 制剂 使用前将各组分搅拌混匀 涂敷方式为喷涂 采用加热 固化方式 先在 7 0 8 0 烘干3 0分钟 然后在 2 2 0 2 6 0 进 行固化 1 小时 基材为 A 3碳钢 涂敷前打磨至6 0 0 砂纸 2期 王典等 不同添加剂对锌粉的析氢抑制及无铬达克罗稳定性的影响 1 7 7 E C n 0 仑 口 t Fi g 1 De v i c e o f h yd r o g en e v o l u t i o n t e s t Fi g 2 Hyd r o g e n e v o l u t i o n o f d i f f e r e nt z i n c po wde i n wa t e r s wi t h o u t i n hi bi t o r A fla ky Zn p o wde r B s p he ric a l Zn po w de r a nd C g r a n u l a r Zn pa r t i c l e s 2结果与讨论 2 1不 同锌粉的析氢结果 图 2为不同性状锌粉在腐蚀介质中的析氢曲线 由图2 可以看出 三种锌 粉呈现不 同 的析 氢 曲线 片 状锌 粉接近 抛 物线 球状锌则在最初 的几个 小时 内有较 多的析 氢 在后 期 一 直比较平缓 接近直线 锌粒则呈现出接近斜线的析氢曲 线 在整个实验周期 内 片状 锌粉 的析氢 量都要 远远 大于其 他三种锌粉 经过 1 0 0小时左右析氢量 已达到 4 8 0 m 1 而球 状锌粉和锌粒则未超过 6 0 m l 因此锌粉的析氢活性顺序为 片状 球状 锌粒 片状锌粉的活性最 高 图 3为不 同性状锌粉在含 1 0 g L的植酸 和抗坏血 酸 的 腐蚀介质 中的析氢 曲线 从 图 3可 以看 出 植 酸对 片状 锌粉 析氢的抑制最为明显 由 4 8 0 m l 降至 2 0 m1 而对普通 锌粉 则存在加速析氢的作用 在前 2 4小时以内析氢量呈线性增 长 直至析 氢量达 到 1 5 0 m l 以后趋 于平缓 植酸对 锌粒 的也 有一定的抑制作 用 3 5 m l 降至 2 2 m 1 而 抗坏 血酸 对不 同 性状的锌粉的析氢抑制作用则与植酸不同 抗坏血酸对片状 锌粉的析氢抑制作用较植酸低 由4 8 0 m l 降至 2 5 0 m 1 而 对球状锌粉和锌粒的析氢抑制不甚明显 并且对于锌粒在后 期析氢量 5 0 m 1 更是超过了未添加体系 3 5 m 1 这种不同 添加剂对不同性状锌粉的析氢抑制作用的差异 应该与锌粉 的表面结构以及添加剂的抑制机理有关 有待进一步研究 2 2植酸的最佳 浓度及无 铬达克罗性能 选择植酸作为无铬达克罗涂料的析氢抑制剂 需确定其 最佳的抑制浓度 图4为片状锌粉在含不同浓度植酸的腐蚀 介质中的析氢曲线 从图4可以看出 在含不同浓度植酸的 腐蚀介质中 含量为 2 0 L和 4 0 L时析氢量随着时问呈 线性增加 4 0 g L比2 O L斜率更大 析氢量可达 2 0 0 n d 已失去抑制作用 浓度为 3 1 0和 5 L时 在前 期 1 小 时 都有一个快速析氢过程 然后析氢量趋 于平稳 其中 5 g L 的析氢量最小 抑制效果最好 抑制效率达到了9 3 表 1 Fi g 3 Hy dr o g e n e v o l u t i o n o f di f f e r e n t Zn p o wd e r s i n wa t e rs wi t h p h y t i c a c i d a a n d a s c o r b i c a c i d b A fl a k y Z n p o w d e r B s p he r i c a l Zn p o wd e r a n d C g r a n ul a r Zn pa rti c l e s E C a o 口 C F i g 4 Hy d r o g e n e v o l u t i o n o f fl a k y Z n p o wd e r w i t h p h y t i c a c i d o f d i f f e r e n t c o n c e n t r a t i o n Tab l e 1 Hydr og e n e v ol ut i on i n wa t e r s wi t h d i ffe r e n t c o n c e n t r a t i o n o f p h y t i c a c i d f o r 7 2 h 0 0 0 0 0 0 0 O 0 0 O 加 侣 侣 竹 8 6 4 2 雾化法制作不锈钢粉的工艺和设备 采用五百公 斤压力的水泵时可制作注射成形粉和其它超细粉 如 需要可向你提供 021 65147943 东建中 详细的设备 和粉末的照片请请参阅 作工艺等 读者如果想作更多的了解或进行交流 请 在以下时间与东建中电话联系 星期一至星期五晚上 六点以后 星期六 星期天及节假日全天 电话 021 65147943 或 ddddy 来邮必复 1 7 8 腐蚀科学与防护技术 第 2 1 卷 Tabl e 2 I nflu e nc e o f s t or e t i me o n c or r o s i on r e s i s t an c e of Cr f r e e c o at i ng by s a l t s pr a y t e s t 植酸对锌粉 的抑制析氢作用推测是 由于 在锌粉 表面与 腐蚀形成的锌离子络合 在锌粉表面形成一层致密的单分子 保护膜 有效地阻止腐蚀介质渗入金属表面 从而减缓了锌 粉析氢的活性溶解 以植酸 5 g L 为析氢抑制组分 配制无铬达克罗涂料 结果表明植 酸的加 入有效 的延 长 了涂 料 的稳 定 时 间 储 存 2 0 d后 有膨胀现象出现 加入一定比例的铝粉从而保证耐 蚀性 同时 植酸的加入不影响涂层的防护性能 表 2 并且 储存2 0天后涂料的耐盐雾性能没有明显的下降 因此具有 可用性 然而 涂料中铝粉也会发生析氢反应 降低了涂料的 稳定时间 下一步的研究将着眼于铝粉的析氢抑制 3结论 1 在 p H一9水性 环境 中不 同锌颗粒 的析 氢活性 顺 序 为 片状 球状 锌粒 2 植酸对片状锌粉的析氢抑制作用明显 但加速了球 状锌粉的析氢 3 植酸的加入有效的延长了涂料的稳定时间 2 0天 同时不影响涂层的防护性能 盐雾时 间为 2 1 0小时 参考文献 1 胡会利 李宁 韩家军 等 达克罗 的研究 现状 J 电镀 与 涂饰 2 0 0 5 2 4 3 3 1 2 段述苍 余大兵 张立武 等 达 克罗表面处理 技术的应用 J 航天制造技术 2 0 0 6 1 2 6 1 0 3 S i n k o J C h a l l e n g e s o f c h r o m a t e i n h i b i t o r p i