材料腐蚀与防护

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1、表面处理的主要方法及原理表面处理的主要方法及原理黄志强2013.4.16有机涂层有机涂层无机涂层无机涂层转化膜转化膜1.溶剂型涂料溶剂型涂料2.粉末涂料粉末涂料3.水性涂料水性涂料1.电化学沉积电化学沉积2.气相沉积气相沉积3.表面涂覆表面涂覆1.氧化膜氧化膜2.磷化膜磷化膜3.铬酸膜铬酸膜 材料保护层材料保护层 有有 机机 涂涂 层层 有机涂层有机涂层涂料涂料: :以高分子材料为主体,以有机溶剂、水或空气 为分散介质的多种物质的混合物。涂装涂装: :将涂料均匀地涂布在基体表面并使之形成连续、致密涂膜的操作工艺。定义定义: :将有机涂料通过一定的方法涂敷于物体表面所形成的保护膜层。涂料涂层的防

2、护作用原理涂料涂层的防护作用原理有机涂层有机涂层1.屏蔽作用屏蔽作用: 涂覆涂料可以使金属表面与环境介质机械地隔离开,从而保护基体。这种防护作用可以称为屏蔽作用。2.缓蚀作用缓蚀作用: :涂料中的某些组分与基体金属表面发生反应，使金属表面钝化或形成有保护性的薄膜，以阻止介质的进一步腐蚀。如用于黑色金属的氧化铁膜、用于有色金属的锌铬黄（又称锌黄K2CrO43ZnCrO44Zn(OH)22H2O)。有机涂层有机涂层涂料涂层的防护作用原理涂料涂层的防护作用原理3.电化学作用电化学作用金属在腐蚀环境中主要进行电化学腐蚀，涂料中的组分可以抑制微电池（大阴极小阳极）的电极过程，起到防止或减缓腐蚀的作用。这

3、类有机涂层采用高纯度锌粉作颜料（富锌涂料、达克罗涂料），锌粉对钢铁金属材料表面能构成牺牲性的阴极保护，溶解下来的腐蚀产物(如碳酸锌、氧化锌等）沉淀并填充了膜的孔隙，增加了屏蔽的效果。涂料涂层的防护作用原理涂料涂层的防护作用原理有机涂层有机涂层4.转化作用转化作用在某些涂料中除含一般的组分以外，还含有能与铁锈反应的转化剂，使有害的铁锈转化为有害物质且具有保护作用。如一些有机酸、无机酸等，它们可将铁锈转化为稳定的络合物或者螯合物即起到除锈又起到保护作用。这些转化剂一般加入底漆中，转化反应发生于金属基底材料表面，所以具有这种作用的涂料被称为带锈底漆或带锈涂料。有机涂层有机涂层1基体处理不干净基体处理

4、不干净2环境中的水分和腐蚀介质渗环境中的水分和腐蚀介质渗透透3光照和温度的破坏作用光照和温度的破坏作用涂层破坏的原因涂层破坏的原因涂装工艺一般工序涂装工艺一般工序有机涂层有机涂层涂前前处理工序涂前前处理工序前处理前处理涂布涂布干燥固化干燥固化除油除油水洗水洗酸洗酸洗水洗水洗表调表调水洗水洗干燥干燥磷化磷化表调表调有机涂层有机涂层表面调整表面调整表调的目的就是进行表面活化处理。它是指采用机械或物理化学等手段，使金属工件表面改变微观状态，可使金属基体产生数量极多的晶核，使磷化时生成的磷化膜均匀、细致。表调的方法表调的方法: :抛丸、喷砂、砂纸轻度擦拭等机械法也可以用酸洗增加有效表面积的化学方法，还

5、可用物理化学吸附法。磷化磷化有机涂层有机涂层磷化处理磷化处理将金属工件浸入含Zn2+、Na+、Mn2+、Fe2+等磷酸盐溶液中进行化学处理，在金属表面得到由基底金属自身转化并形成的难溶于水的磷酸盐膜或磷酸盐和氧化物组成的表面膜的处理过程。磷化的目的磷化的目的:提高涂层的装饰性、耐蚀性、附着力。溶剂型涂料的涂装工艺方法溶剂型涂料的涂装工艺方法有机涂层有机涂层1 1、刷涂、刷涂例如防锈颜料的铅丹（红丹）Pb3O4有毒，为了减少施工反弹造成的污染，对这类防锈漆宜采用刷涂施工。溶剂型涂料的涂装工艺方法溶剂型涂料的涂装工艺方法有机涂层有机涂层2 2、浸涂、浸涂主要用于烘烤型涂料的涂装，涂料的利用率高，浪

6、费少。 杜尔公司为上海大众公司 所提供的一种浸涂翻转式涂装工艺溶剂型涂料的涂装工艺方法溶剂型涂料的涂装工艺方法有机涂层有机涂层3 3、喷涂、喷涂喷涂包括高压空气喷涂高压空气喷涂和无空气喷涂无空气喷涂。高压空气喷涂高压空气喷涂由空压机提供无水无油压缩空气作为动力，利用空气从喷嘴中喷出时产生的负压将罐内的涂料吸出，吸出的涂料迅速扩散呈漆雾状飞向工件表面形成连续的涂膜。空气喷枪空气喷枪溶剂型涂料的涂装工艺方法溶剂型涂料的涂装工艺方法有机涂层有机涂层高压无气喷涂高压无气喷涂利用压缩空气驱动高压泵，使涂料增压到至11-25Mpa，获得高压的涂料以非常高的速度（瞬间高达100m/s从喷嘴中喷出的同时在一大

7、气中急剧减压，使体积迅速膨胀而分散雾化成极细微粒高速地涂着在被涂物上的一种涂装方法。溶剂型涂料的涂装工艺方法溶剂型涂料的涂装工艺方法有机涂层有机涂层4 4、静电喷涂、静电喷涂原理原理是以接地的被涂物作为阳极，涂料雾化器（电喷枪）作为阴极，由高频高压静电发生器产生6万8万伏的高压，在两极间形成静电场，在阴极产生电晕放电，使喷出的漆滴带电，并被进一步雾化（带电离子同性相斥造成），按照同性相斥异性相吸的原理，带电漆滴受电场力的作用高效地吸附在被涂物上。溶剂型涂料的涂装工艺方法溶剂型涂料的涂装工艺方法有机涂层有机涂层4 4、静电喷涂、静电喷涂手动静电喷枪手动静电喷枪自动静电喷枪自动静电喷枪高压静电空气

8、喷枪高压静电空气喷枪 溶剂型涂料的涂装工艺方法溶剂型涂料的涂装工艺方法有机涂层有机涂层1.1.静电喷涂特点静电喷涂特点涂料的利用率高，能节约材料40一60 ，改善劳动卫生条件；复杂工件不易涂覆均匀；对涂料溶剂的电学性能、溶剂的沸点和溶解性有一定要求；对基材具有选择性，设备复杂；静电涂装作业场所讲究六度，即温度、湿度、空气清洁度、照度、送风均匀度、送风速度。溶剂型涂料的涂装工艺方法溶剂型涂料的涂装工艺方法有机涂层有机涂层2.2.静电喷涂设备静电喷涂设备静电喷涂设备一般包括静电喷涂漆室电喷涂漆室、高压静电发生器高压静电发生器、静电喷枪静电喷枪、供气系统供气系统、工件悬挂装置工件悬挂装置及安全装置安

9、全装置等部分。3.3.喷涂室结构与设计喷涂室结构与设计a、静电喷漆室风速不宜过大，否则会影响静电场的作用。b、静电喷漆室应有足够的空间。C、电气元件应采用防爆型。 溶剂型涂料的涂装工艺方法溶剂型涂料的涂装工艺方法有机涂层有机涂层水帘式喷漆室水帘式喷漆室液力旋压式喷漆室液力旋压式喷漆室粉末涂料的涂装工艺方法粉末涂料的涂装工艺方法有机涂层有机涂层粉末涂料时粉末状的100%固体分涂料,用冷涂装冷涂装或热涂装热涂装等涂装方法进行涂装.它不使用溶剂或水作为分散介质,而是在涂装时借助经除油除水后的压缩空气作为粉末分散介质.涂装后,经烘烤形成连续涂层.粉末涂料特性: 不连续性; 比表面积大; 粒子不规则;

10、流动性.粉末涂料的涂装工艺方法粉末涂料的涂装工艺方法有机涂层有机涂层粉末涂装方法分为热涂装法和冷涂装法。热涂装工艺的基本原理:首先必须使被涂件获得的热量要保证能熔粘足够的粉末涂料。另一方面要求粉末涂料在受热后，必须具有一定的流动特性，使粉末涂料能够熔融流平成连续的涂膜。例如粉末流化床涂装、粉末火焰喷涂。冷涂装工艺的基本原理:在常温下依靠静电库仑力将粉末涂料均匀涂布到工件表面，再通过哦加热使附着于工件表面的粉层熔融流平成光滑连续的涂膜。粉末静电涂装为此类。粉末涂料的涂装工艺方法粉末涂料的涂装工艺方法有机涂层有机涂层一一. .粉末流化床浸涂法粉末流化床浸涂法流化床浸涂法流化床浸涂法 俗称浸塑.通过

11、压缩空气或惰性气体的作用使粉末在容器内流动浮游，粉末涂料翻动达到“流化状态”空气通过均压板、多孔透气隔板，成为均匀分布的细散气流使粉末翻动。预热工件（温度高于粉末涂料的熔点10-20）浸沉流化床中，被漂浮粉末所包围，流态化的粉末均匀地熔融附着于工件表面，通过加热使其熔融流平，从而得到光滑连续的涂膜。粉末涂料的涂装工艺方法粉末涂料的涂装工艺方法有机涂层有机涂层振动流化床结构示意图振动流化床结构示意图粉末涂料的涂装工艺方法粉末涂料的涂装工艺方法有机涂层有机涂层流化床浸涂法的特点流化床浸涂法的特点优点优点: :1.一次涂装可以得到几百微米以上的厚膜2.涂装设备比较简单,投资少3.涂装时粉末涂料的损失