水性無機硅酸鹽富鋅涂料是一種以硅酸鹽的水溶液為基料，金屬鋅粉作為顏料，再添加一些涂料助劑制備而成的雙組分防腐涂料，該涂料以水為溶劑和稀釋劑，成本低，生產(chǎn)過程對環(huán)境無污染，且施工方便，擁有良好的耐蝕性和耐溶劑性，在防腐工程領域得到了廣泛的應用，但存在涂層較脆、機械性能差等缺陷。因此本課題以硅溶膠、氫氧化鉀、去離子水為原料，以硅丙乳液BF-400進行改性，制備了穩(wěn)定的改性高模數(shù)硅酸鉀溶液，并將鋅粉、鋅鋁混合粉添加到改性基料中，制備了一種水性無機改性高模數(shù)硅酸鉀富鋅涂料。本課題主要從改性高模數(shù)硅酸鉀溶液的制備工藝、鋅粉與改性基料的質(zhì)量比、添加片狀鋁粉的含量和電弧噴涂底層對水性無機改性高模數(shù)硅酸鉀富鋅涂層性能的影響四個方面進行研究。

硅酸鹽溶液是涂層成膜的關鍵，硅酸鹽種類的選擇、模數(shù)及制備時的溫度、時間、硅丙乳液的加入量對高模數(shù)硅酸鹽溶液的制備具有一定的影響。本研究對比分析了硅酸鋰、硅酸鈉及硅酸鉀三種堿金屬硅酸鹽的特性，綜合考慮最終以硅酸鉀溶液作為涂層成膜基料。通過單因素實驗，研究了模數(shù)、溫度、攪拌時間對制備高模數(shù)硅酸鉀基料儲存穩(wěn)定性、溶液狀態(tài)及涂料性能的影響，并以硅丙乳液BF-400對基料進行改性，采用納米激光粒度儀分析了模數(shù)為5.5、6.0、6.5的硅酸鉀基料中二氧化硅膠粒的粒徑分布，得到了改性基料的最佳制備條件：硅酸鉀模數(shù)為6.5,溫度為50℃,攪拌時間15min,硅丙乳液B-400加入量為20wt.%

本課題研究了不同鋅粉含量對涂層性能的影響，制備了鋅粉與改性基料質(zhì)量比為2:1、2.5:1及3:1的涂層，通過掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜分析(EDS)、X射線衍射分析(XRD)、動電位極化曲線測試及電化學阻抗譜測試(EIS)等實驗方法，對比分析了涂層的微觀組織形貌、成膜性、耐蝕性等性能。結(jié)果表明當鋅粉與改性基料質(zhì)量比為2.5:1時制備的涂層成膜性更佳，涂層更加致密，附著力和耐蝕性更好，在3.5wt.%NaCl溶液(pH=6)中浸泡時間可達15d。此外還向球狀鋅粉中添加了5wt.%、10wt.%、15wt.%、20wt.的片狀鋁粉，研究鋅鋁混合粉中的鋁粉添加量對涂層腐蝕性能的影響，實驗結(jié)果表明當鋁粉含量占鋅鋁粉的15wt.%時，制得的涂層耐蝕性更好，在3.5wt.%NaCl溶液(pH=6)中浸泡時間可達40d。

    最后，研究水性無機改性高模數(shù)硅酸鉀富鋅涂層與電弧噴涂的復合作用，使用電弧噴涂機對基體噴涂了純Zn、Zn-A115鋅鋁合金絲，其中鋁含量占15wt.%)純Al三種金屬材料，作為富鋅涂料的底層，通過掃描電子顯微鏡及電化學測試方法研究了電弧噴涂底層與富鋅涂料的復合性及耐蝕性，實驗結(jié)果表明電弧噴涂純A涂層與富鋅涂料復合性良好，且制得的復合涂層在3.5wt.%的NaCl溶液(pH=6)中浸泡時間可達71d。

關鍵詞：高模數(shù)硅酸鉀；水性無機富鋅涂層：硅丙乳液：耐蝕性：電弧噴涂：無機涂料