防腐蝕涂層綜述范文第1篇
內襯防腐碳鋼罐壓力檢測
在防腐碳鋼罐檢測罐體最初的設計壓力數值的時候，需要同時參考到很多因素，因為絕大多數的壓力罐體都會安裝有超壓排放配件，特別是一些主要以爆破片等危險配件作為超壓排放配件的罐體，應根據罐體廠家給出的說明書規定方式檢測其自身的設計壓力。
壓力罐體
內襯防腐碳鋼罐設計壓力級別
防腐碳鋼罐廠家根據罐體的設計壓力的不同，將罐體分成了四個壓力級別，第一種是低壓罐體，承受壓力范圍是0.1 兆帕和1.6 兆帕之間，第二種是中壓罐體，這種的承受壓力范圍是1.6 兆帕和10.0 兆帕之間，第三種叫做高壓罐體，承壓范圍是10 兆帕和100 兆帕之間，最后一種叫做超高壓罐體，其承壓能力大于一百兆帕。
防腐蝕涂層綜述范文第2篇
(浙江大學材料與化工學院,杭州310027) 摘要:采用溶膠-凝膠法,以γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(KH570)改性正硅酸乙酯(TEOS)水解聚合物,在鋼片上制備有機-無機復合防腐薄膜。通過傅里葉紅外光譜(FTIR)、掃描電鏡(SEM)等測試手段研究薄膜材料的結構,并通過鹽霧腐蝕試驗和電化學阻抗譜測試對復合薄膜的防腐蝕性能進行檢測,并探討了最適加水量(R)。結果表明:隨R從1增加至5,涂層防腐性能先提高后降低。R=3時,薄膜結構致密,抗腐蝕性能最好;FTIR結果表明,樣品經180℃熱處理后,KH570的結構無明顯變化。
關鍵詞:R值;溶膠-凝膠;防腐;有機-無機復合薄膜
中圖分類號:TB3
32文獻標識碼:A
文章編號:1001-4381(2010)12-0072-05
全球每年因腐蝕造成的金屬損失量高達全年金屬產量的20%~40%,造成的巨大經濟損失比火災、風災和地震造成的損失總和還要多,因此目前國際上研究腐蝕問題的重點對象是金屬材料。區別于傳統的引入高分子物質(添加劑、絡合物等)或直接加入納米顆粒制備改性涂層的金屬防護方法,硅烷偶聯劑應用于金屬防腐是一個新興的領域。20世紀90年代初美國辛辛那提大學Van Ooij教授率先對鋁、鋁合金、鋼、鐵等金屬表面硅烷化機制和硅烷膜防腐蝕性能進行了研究和表征,取得顯著研究成果。將有機硅烷用于金屬表面處理分為兩種方式:一種是通過有機硅烷偶聯劑的水解與縮聚在金屬表面形成致密的阻擋層;另一種是采用金屬醇鹽與硅烷偶聯劑共同水解、縮聚,產生阻擋性能更為優異的有機修飾硅酸鹽(Or-ganically Modified Silicate, Ormosils)膜層覆蓋于金屬基體表面。在研究過程中發現,通過溶膠-凝膠法由單一品種的有機硅烷所制備的涂層對金屬基體的腐蝕防護作用有一定的局限,因此,人們廣泛地進行了SiO2基有機-無機復合納米復合涂層的研究與開發。德國BASF公司合成了一種帶氨基甲酸醋基的環氧硅氧烷的特定結構的涂料混合物。三菱化成在TEOS的聚硅氧烷低聚物中加入硅烷偶聯劑、環氧硅烷或甲基丙烯酸硅烷合成Ormosil雜化材料。徐溢研究了乙烯基三乙氧基硅烷、環氧基三乙氧基硅烷的水解、涂敷工藝。賴琛在金屬基耐溫防腐涂層制備中,使用KH550和602型硅烷處理金屬基體。尹志嵐研究了KH550對316L不銹鋼高分子涂層結合強度的影響。研究結果表明:硅烷偶聯劑的改性作用,能夠顯著提高應用于金屬基體表面涂層的耐腐蝕性能。
本實驗在室溫下,采用溶膠-凝膠的方法來制備有機-無機SiO2復合防護涂層。運用γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(KH570)對SiO2聚合物進行改性,得到分散穩定的SiO2溶膠,并探討加水量(R值)的變化對其涂層的防腐蝕性能的影響。 1 實驗方法 1.1 實驗原料
正硅酸乙酯(TEOS),無水乙醇(AR,乙醇含量≥99.7%),國藥集團化學試劑有限公司;γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(KH570),江蘇南京翔飛化學研究所;濃鹽酸(AR,鹽酸濃度36%~38%),中國杭州化學試劑有限公司;去離子水等。 1.2 實驗過程
將正硅酸乙酯(TEOS)、去離子水和無水乙醇按照摩爾比n(TEOS)∶n(H2O)∶n(EtOH)=1∶N∶2.34的比例(N為加水量的參數調整)倒置于三口燒瓶中,磁力攪拌10min。在一定溫度下,用濃鹽酸調節pH值在4~5內,加入KH570和去離子水,磁力攪拌3h。陳化3天后,制得KH570改性的SiO2溶膠。實驗流程如圖1所示。
采用旋涂法在超聲清洗過的冷軋鋼基片(SPCC)表面鍍膜,在700r/min下旋涂1min,基板表面流平,室溫下不風干10min,隨后在180℃下熱處理30min固化涂層,即得到KH570改性SiO2金屬防護涂層。 1.3 測試方法
采用NICOLET AVATAR360型紅外分析儀測樣品薄膜的傅里葉紅外光譜(FTIR);采用SIRION型場發射掃描電鏡觀察涂層斷面的形貌和結構;采用KD-60型鹽霧試驗機測試薄膜的抗腐蝕性能;采用PHS-3型精密酸度計測定pH值;采用Coulter LSParticle Size Analyzer粒度分析儀測定溶膠粒徑。
鹽霧試驗方法(Method of Spray (Fog) Test forSurface Finishing)是使用鹽水噴霧試驗機將含有氯化鈉的實驗液,以霧狀噴于電鍍被覆膜或氧化膜上,并根據膜表面的腐蝕程度(面積)來判斷膜的耐腐蝕性能的一種腐蝕試驗方法。實驗中使用的氯化鈉質量分數為5%,試驗機的試驗室溫度為35℃,鹽水桶溫度為35℃,壓力桶溫度為47℃,實驗過程中壓縮空氣,壓力連續保持在(10. 2±0. 1) N/cm2,噴霧量1mL·(80cm-2·h-1)-1。 2 結果與討論
R值表征的是參加水解聚合反應的水與硅氧烷(包括TEOS和KH570中的硅氧烷)的摩爾比。溶液中水的含量會影響溶膠的結構與性能以及成膜過程。低水含量(R值小)能驅使前驅體部分水解的產物發生聚合,產生低交聯聚合物,傾向于形成不連續薄膜;水量的增加(R值大)同時促進了前驅體的水解和縮聚,導致最終產物的高度交聯,強化凝膠的網絡結構,能防止干燥過程中的收縮。但是過多的水會導致溶膠過分稀釋,對基材的附著力下降,成膜性差。適當的水含量對制得清晰穩定的溶膠有決定性的影響。 2.1 加水量對涂層耐腐蝕性能的影響
隨著時間的延長,復合涂層鹽霧腐蝕的程度也逐漸加重。以下測試均選取鹽霧24h后基底的腐蝕結果作為參考。圖2是TEOS∶KH570=1∶1時不同R值下24h鹽霧腐蝕結果的照片,由圖2可知,經過24h鹽霧試驗后,R=3的涂層鋼片出現輕微的腐蝕(黃色銹斑出現)。當R=1時,包覆該涂層的鋼片經過24h的鹽霧試驗后出現大量銹跡,被嚴重腐蝕。R=2的鋼片較R=1的鋼片腐蝕程度輕;R=3時,鋼片的腐蝕程度最輕。由以上現象可知,隨著R值由1增加到5,涂層的耐腐蝕性能出現先提高再降低的趨勢,在R=3時達到最佳防腐性能。 2.2 加水量對溶膠粒度的影響
圖3為TEOS∶KH570 = 1∶1時不同R值下KH570改性SiO2溶膠的粒度圖?？芍猂=1時,由于水含量較少,水解程度低,基本測不出溶膠粒子的存在,隨著R增大水解變得充分,溶膠粒度逐漸增加。平均粒度由R=2的約4nm增加到R=3的約6nm,而當R=4,5時,溶膠粒子粒度大幅提高。這可能是由于水的增加,TEOS的水解聚合速度加劇,≡Si—O—Si≡鍵增多,以致溶膠粒子粒度增加。粒子粒徑較大的溶膠形成的涂層,粒子間空隙較多,結構不致密,而由KH570改性SiO2的溶膠粒子粒徑較小(幾納米),形成的涂層致密性較好。由上述分析可知,溶膠粒子粒度過大或過小均不利于得到耐腐蝕性能優良的
復合涂層。
2.3 加水量對涂層形貌的影響
圖4是以不同加水量(R=3和R=5)制備的防腐涂層表面掃描電鏡照片,從圖4可以看出,R=3時,涂層表面均勻平整,當R=5時,涂層表面有突起。圖5為R=3和R=5的涂層斷面的掃描電鏡照片,從圖5可以看出,涂層厚度在4~6μm之間,當R值較大(R=5)時,防腐涂層的結構比較疏松,出現細小的微裂紋結構,且涂層與基體的結合處有較明顯的界面層出現;當R=3時,涂層的的主體結構十分致密,基本沒有發現微孔或缺陷,涂層與基體結合緊密。由此可知,加水量R=3時的涂層更加均勻致密,具有較好的耐腐蝕性能。 硅氧烷體系水解聚合過程包括兩類基本反應: (一)烷氧基發生水解反應生成硅醇基團: ≡Si-OR+H2O→≡Si-OH + ROH 不論帶有機基團的烷氧基硅烷還是純烷氧基硅烷,除了水解速度的區別外,其水解方式是一致的。 (二)通過縮聚反應生成硅氧硅鍵: ≡Si—OH+HO—Si≡→≡Si—O—Si≡+H2O
≡Si—OH+RO—Si≡→≡Si—O—Si≡+ROH在酸催化作用下當加水量R=3時,水解聚合反應使溶膠分子按線性模式生長,交聯度低,以線型聚合物為主,所形成涂層較致密,具有較好的屏蔽效果,涂層耐腐蝕性能優良。而隨著加水量的增加(R=5),其水解產生的硅羥基增多,硅氧烷水解聚合產物由線型結構轉變為體型結構,此時涂層中大的膠粒間可能出現空隙,故涂層屏蔽效果差,耐腐蝕性能較差。
圖6為TEOS∶KH570=1∶1,R=3的涂層樣品熱處理前后的紅外光譜圖,圖中上下兩條線分別代表經過180℃熱處理后和熱處理前的涂層。其中,3458cm-1處的寬峰以及929cm-1處的峰為硅羥基(≡Si—OH)峰,1112cm-1處的吸收峰為≡Si—O—Si≡鍵的伸縮振動峰。1720cm-1處峰對應于C O鍵的振動峰,1621cm-1處的振動峰對應C C雙鍵,均來自KH570的羰基與乙烯基團?？梢钥闯?經過180℃熱處理后,3458cm-1處的硅羥基峰強度顯著降低,而1112cm-1處的≡Si—O—Si≡鍵對應的峰形亦發生變化,更加尖銳。由于該處波數(1120cm-1附近)的≡Si—O—Si≡吸收峰對應的是交聯產生的體型結構[23],說明經過180℃熱處理后,涂層中≡Si—OH間發生縮聚反應,逐步向≡Si—O—Si≡鍵轉變,涂層結構趨于致密。而C O鍵和C C鍵對應的峰形未發生變化,說明熱處理前后對KH570分子結構中起改性作用的有機支鏈不受影響。
3 結論
(1) 隨著加水量R的提高(從R=1到R=5),溶膠粒子逐漸長大,涂層結構由線形向網絡狀逐漸轉化,涂層與基體的結合度發生變化,由KH570改性的SiO2涂層的防腐蝕性能變化趨勢為先提高后降低。
(2) 溶膠-凝膠過程中,水解聚合的發生程度能影響產物的結構變化,結構致密的涂層結構才具有更優良的耐腐蝕作用。加水量R過高或過低都會影響硅烷偶聯劑水解聚合反應的進行程度,降低涂層結構的致密性,從而導致其涂層防腐蝕性能的下降。加水量R過低時,水解不充分固含量低,使得涂層過稀,成膜性差;加水量升高后,水解聚合程度加劇,形成較大的膠粒,涂層結構轉變為體型結構,其間出現空隙降低了涂層的屏蔽效果,耐腐蝕性能變差。而加水量過高時,根據水解聚合進行原理,過多的水不僅抑制反應的進行程度,且過分稀釋溶膠降低附著性,溶膠顆粒也變大且易發生沉降,破壞涂層的穩定性,從而也降低了復合涂層的耐腐蝕性能。
(3) 以TEOS和KH570為原料,以濃HCl為催化劑,采用溶膠-凝膠法制備防腐涂層,應用于鋼片表面防腐,在加水量R=3時,溶膠顆粒大小合適,有機-無機復合涂層以線性結構為主結構致密,達到了該體系最佳防腐蝕性能。 參考文獻 [1] SUBRAMANIAN V,VAN OOIJ W J. Silane based metal pre-treatments as alternatives to chromating[J].Surf Eng, 1999,15(2): 168—172. [2] TANG N,VAN OOIJ W J,GORECKI G. Comparative EIS studyof pretreatment performance in coated metals[J].Prog Org Coat,1997,30(4):255—263. [3] SUNDARARAJAN G P,VAN OOIJ W J.Silane based pre-treat-ments for automotive steels[J].Surf Eng,2000,16(4):315—320. [4] ZHU D Q,VAN OOIJ W J. Corrosion protection of metals bywater-based silane mixtures of bis-[trimethoxysi-lylpropyl] amineand vinyltriacetoxysilane [J].Prog Org Coat,2004,49(1): 42—53. [5] ZHU D Q,VAN OOIJ W J. Enhanced corrosion resis-tance ofAA 2024-T3 and hot-dip galvanized steel using a mixture
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bis-[triethoxysilylpropyl]
tetrasulfide
防腐蝕涂層綜述范文第3篇
1 鋅鋁合金涂層的防腐機理
電化學腐蝕在金屬材料中十分常見;不管是大氣、土壤,還是海水淡水,碳鋼都容易遭受到腐蝕。海洋環境下要想促使鋼基體的耐腐蝕性得到提升,可以將兩種措施運用過來;一種是結合極化機理,陰極保護Fe,也就是降低Fe的電極電位;第二種方法則依據的是鈍化機理,借助于陽極保護法升高Fe的電極電位。
1.1 氯離子環境下鋅鋁合金涂層的防腐機理
我國有專家在研究3%Na CL溶液中鋅鋁合金的電化學行為時,發現室溫狀態下,鋅在鋁中僅僅具有2%的最大溶解度,逐漸增大鋅含量后,沿著晶間偏析富鋅成分,有偽共晶組織出現于晶界,鋁、鋅形成了固溶體區域?？梢匀芙?、沉積、再溶解劃分鋅鋁合金的溶解過程。固溶體內的鋅和鋁相比,屬于陽極性組分,而相較于固溶體,富鋅成分也為陽極性組分,因為電偶腐蝕原理,會優先溶解電解質接觸界面處的鋅原子與富鋅成分,導致有點蝕孔形成于鋅鋁合金表面,促使表面氧化膜完整性、致密性等遭到破壞,均勻溶解掉鋅鋁合金表面,通過一系列化學反應,有高電阻的表面膜在鋅鋁合金表面所覆蓋。同時,析出的物質又可以剝離破壞表面膜,將新鮮的鋅鋁合金表面暴露出來,進一步擴大點蝕孔,破壞表面膜后,又修補表面膜,形成不斷的循環。
1.2 鋅鋁合金土層中鋁含量對涂層耐蝕性的影響
通常情況下,大部分人認為為了提升鋅鋁合金涂層的防腐效果,需要依據30%的標準控制鋁的質量分數,但是因為鋅鋁具有十分不同的密度,增加了生產難度,現階段還沒有生產出來相應配比的鋅鋁合金?，F階段,目前能夠生產出來的鋅鋁合金絲主要包括兩種,鋅鋁質量分數比分別為85/15和80/20.近些年來,電弧噴涂技術的不斷革新,除了將實心絲材作為噴涂絲材外,也有一些新型耐腐蝕粉芯絲材被研發出來。外皮與粉芯組成了粉芯絲材,外皮主要為金屬外皮,里面包括合金粉末、不同類型的金屬等。其將絲材和粉末的優勢充分發揮出來,對粉末成分改變后,就可以促使涂層性能得到優化,且柔性加工制造要求也可以滿足。通過研發粉芯絲材,促使高速電弧噴涂材料范圍得到了進一步的拓展。
2 電弧噴涂鋅鋁合金防腐涂層的應用現狀分析
實踐研究表明,在金屬材料表面防護強化范疇中,非常重要的一種技術為熱噴涂技術,結合金屬材料類型,對噴涂材料合理選擇,可以促使金屬材料表面的耐腐蝕性能得到有效提升和改善。電弧噴涂鋅鋁合金涂層在熱噴涂防腐涂層中占據著十分重要的地位,其具有最好的性能和最為廣泛的應用范圍,經濟性較高,在室外大型工程結構防護中比較適合采用本種技術。研究發現,利用電弧噴涂技術制作的鋅鋁合金土層,將鋅涂層犧牲陽極的陰極保護作用以及鋁涂層的鈍化保護作用充分發揮了出來,避免人體受到氧化燒損以及氧化鋅煙霧的影響,涂層的沉積效率得到了顯著提升,進一步延長了鋼構件的腐蝕壽命;在未來的發展中,油漆等重防腐涂料可能會逐步被鋅鋁涂層所取代,將其廣泛運用到金屬材料表面防腐保護之中。
有專家對鋼結構受到熱噴涂鋅鋁合金涂層的防護作用進行了研究,在大氣、海水以及淡水等環境下的鋼結構防護涂層體系中,僅僅熱噴涂鋅、鋁以及鋅鋁合金涂層能夠將超過20年的防腐壽命提供給鋼結構,對于基礎設施、裝備等大型鋼結構構件防腐保護實施中,非常適宜采用鋅鋁合金涂層。
也有專家研究了橋梁工程中電弧噴涂長效防腐技術的應用情況,對現階段橋梁工程中廣泛采用的兩種防護技術進行了對比,發現重防腐涂料涂層技術僅僅擁有15年以內的免維護壽命,而電弧噴涂復合涂層技術則擁有20年-50年之間的免維護壽命。我國已經在數百座大型橋梁工程中運用了電弧噴涂鋅基及鋁基防腐涂層防護技術,具有較好的實際防護效果。此外,部分專家研究了電廠中電弧噴涂技術的應用情況,在電廠各種鋼結構、循環管路長效防腐體系中,可以有機運用電弧噴涂鋅鋁合金涂層技術,和傳統的重防腐油漆涂層體系相比,其免維護壽命更長,可以達到30年之久,且經過30年后,維護難度較小,工期較短,具有較高的經濟效益與社會效益。
3 結語
綜上所述,現階段我國電弧噴涂長效防腐涂層研究領域中,將鋅鋁合金涂層的防腐機理及應用作為研究的重點。實踐研究表明,相較于傳統的重防腐油漆涂層技術與純鋅涂層和純鋁涂層,鋅鋁合金涂層具有更強的防腐作用,因此,在未來的發展中,鋼結構防腐工程中將會更加廣泛的運用電弧噴涂鋅鋁合金涂層技術。
摘要：鋼材在海洋資源開發利用中發揮著十分重要的作用,在這個方面需要充分重視海洋環境下鋼結構的長效防腐問題。實踐研究表明,熱噴涂技術具有一系列優勢,對噴涂材料合理選擇,可以促使金屬材料表面耐腐蝕性能得到有效改善和提升。本文簡要分析了電弧噴涂鋅鋁合金涂層的防腐機理和應用現狀,希望能夠提供一些有價值的參考意見。
關鍵詞：電弧噴涂,鋅鋁合金,防腐機理,應用現狀
參考文獻
[1] 黃鈺,程西云.電弧噴涂鋅鋁合金涂層的防腐機理和應用現狀[J].熱加工工藝,2014,5(10):123-125.
[2] 孫小東,劉剛,李龍陽.熱噴涂鋅鋁合金超疏水涂層的制備及性能[J].材料研究學報,2015,7(15):44-46.