通过添加纳米锌粉研究环氧富锌防腐涂层的工艺性能，分析了腐蚀电化学行为、涂层附着力及耐腐蚀性能。结果表明纳米锌粉的加入对涂层防腐性能有显著影响，随着纳米锌粉含量的增加，环氧富锌涂层的电化学性能明显提升，电阻值增加2～3个数量级，当纳米锌粉的加入量为20%时，涂层的防腐性能最佳。

涂料作为简单和经济有效的防腐手段已有数千年的历史，而富锌涂料作为目前六类最具发展前景的涂料(粉末涂料，富锌涂料，含氟涂料，鳞片涂料，导电涂料，重防腐涂料)之一[1]，自20世纪40年代以来，得到了广泛的推广应用并取得了良好的防蚀效果。富锌涂料在涂料体系中主要是以富锌底漆的形式通过屏蔽作用、电化学防护、涂膜自修复和钝化作用来完成对底材的保护，起到防腐的作用[2]。其包括无机和有机两种类型，无机类富锌涂料使用硅酸烷基酯、碱性硅酸盐为基料，有机类富锌涂料主要使用环氧树脂为基料。

本文通过改变环氧树脂、锌粉的含量制备成不同组分的防腐涂料，并考察了相应涂层的附着力性能、电化学性能及耐腐蚀性能。根据涂层整体综合性能的变化确定环氧富锌防腐涂料的最佳配方。由于富锌助剂的种类及用量的差异，对锌粉最佳添加量有待深入研究。

1·实验部分

1.1实验原料

实验所需主要原料：无水乙醇，分析纯，天津市大茂化学试剂厂；分散剂，DP-270，沈阳亚美商贸有限公司；正丁醇，含量不小于99.0%，天津博迪化工股份有限公司；锌粉，分析纯，天津市大茂化学试剂厂；二甲苯，含量不小于99.0%，天津博迪化工股份有限公司；固化剂，651型，蓝星化工无锡树脂厂；环氧树脂，WSR6101，蓝星化工新材料股份有限公司；分子筛，自制。

1.2实验主要仪器

实验主要仪器：电子天平，H10KS，上海仪器总厂；行星式球磨机，QM-3SP2，南京大学仪器厂；附着力测定仪，上海现代环境工程技术有限公司；盐雾腐蚀试验箱，金坛市金鹰环境试验设备有限公司；电化学工作站，瑞士万通AUTALAB；循环水式真空泵，SHZ-D（Ⅲ），巩义市予华仪器有限责任公司。

1.3锌粉有机环氧涂层的制备

称量定量的环氧树脂、二甲苯、正丁醇，放入螺旋式研磨机中，以414r∕min的转速充分研磨混合40min。在研磨均匀的混合物中加入一定质量梯度的锌粉，以及一定质量的固化剂，调和均匀，制成改性涂料。将涂料均匀涂覆在打磨好的50mm×50mm钢片上，最后固化干燥。

 2·结果与讨论

 2.1附着力性能研究

附着力是防腐涂料最重要的性质，是衡量涂层性能的一个重要指标，附着力的评价一般有拉开法和划圈法。拉开法所测定的附着力是在规定的速度下，在试样的胶粘结面上施加垂直、均匀的拉力，以测定涂层间或涂层与底材间附着破坏时所需的力。划圈法是沿涂层进行划圈，然后用四倍的放大镜观察划痕并评定等级。划圈法适用于测量漆膜对底材粘合的牢度[4]。

本实验采用划圈法进行附着力性能测试，实验结果如图1所示，可见图中一共呈现7层鱼鳞网格。由此可知，所测涂层的吸附力的级别为1级。

2.2电化学性能研究

电化学阻抗谱(EIS)作为一种电化学测试技术,在很宽的频率范围对涂层体系进行测量,因而可以在不同的频率段分别得到涂层电容、微孔电阻以及涂层下腐蚀反应电阻、双电层电容等与涂层性能及涂层破坏过程有关的信息[5]。

同时,由于电化学阻抗谱采用小振幅的正弦波扰动信号,在测量时不会使涂层体系发生大的改变,故可以对其进行反复多次的测量,适用于研究涂层破坏的动力学过程，电化学阻抗谱方法也因此成为研究涂层性能与涂层破坏过程的一种主要的电化学方法。

本实验研究环氧清漆涂层及改性环氧富锌涂层在同一室温条件下，质量份数为3.5%的氯化钠溶液中，测试频率在100kHz～0.01Hz范围内分别浸泡2天、15天、43天时，其电化学性能的变化。

2.2.1电化学阻抗谱图分析

（1）环氧清漆涂层的电化学阻抗谱：

图2中A、B、C3条曲线分别代表环氧清漆涂层浸泡2天、15天、43天的电化学阻抗谱。由图可知，曲线A近似一条直线，具有一个时间常数，说明浸泡时间较短，此时电解质溶液刚渗透到该涂层；曲线B反映阻抗谱始终为单容抗孤，只含有1个时间常数，说明此阶段主要是电解质溶液在涂层中的传输过程，涂层未被电解质溶液完全穿透并保持良好的阻隔性能，此时最大电阻的数量级为106；曲线C呈现为双容抗弧，含有2个时间常数，说明电解质溶液已传输至涂层∕基底金属界面，基底金属开始发生腐蚀，此时的最大电阻值约为曲线B的一半。

（2）添加质量份数15%纳米锌粉改性环氧涂层的电化学阻抗谱：

图3中A、B、C3条曲线分别代表改性环氧涂层浸泡2天、15天、43天的电化学阻抗谱。由图可知，添加纳米锌粉改性环氧涂层阻抗谱曲线走势与环氧清漆基本相同，但是图3中最大电阻值数量级为109。由此可见，添加纳米锌粉改性环氧涂层防腐能力较好。

（3）环氧清漆及添加不同比例锌粉环氧涂层对数电阻值与时间变化关系：

图4所示，A、B、C、D4条曲线分别代表清漆环氧涂层及添加锌粉含量为10%、15%、20%的环氧涂层对数电阻值与时间的关系。曲线A反映电解质溶液与涂层及涂层基底基本上是以相同速率发生离子交换，拐点处表明离子交换从电解质溶液与涂层的离子交换转变为电解质溶液与涂层基底的离子交换；曲线B反映电解溶液开始时与涂层发生离子交换，但最后随着时间的增长，电解质溶液最终与涂层基底发生了离子交换，曲线产生下滑趋势；曲线C原理与曲线B相同；曲线D，由于锌粉含量较多，测量时间有限，电解质溶液只能够和涂层发生离子交换。由此可说明，添加锌粉的涂层防腐性能明显较好，其电阻值可以达到108～109，而未加锌粉的环氧清漆电阻值只能达到106。

2.2.2电化学腐蚀图样比较

如图5所示，（a）是环氧清漆涂层在室温条件下，质量份数3.5%氯化钠溶液，浸泡48天的腐蚀情况，可见涂层的防腐性能已大部分失效；（b）是质量份数10%纳米锌粉改性环氧涂层腐蚀照片，在相同条件下，涂层中部分出现腐蚀，涂层部分失效；（C）是质量份数20%纳米锌粉改性环氧涂层腐蚀照片，在相同条件下，涂层已小部分失效。由此可见，由于阴极保护作用，锌粉的含量越大，对于涂层基底的保护能力越强，从而体现出电化学保护的重要性。

2.3耐腐蚀性能研究

盐雾试验是评定金属材料的耐腐蚀性及涂层对基体的保护程度的加速试验方法，该方法已广泛应用于确定各种保护涂层的厚度均匀性和孔隙度，作为评定批量产品或筛选涂层的试验方法。将样品暴露在盐雾试验箱中，实验时喷入经雾化的试验溶液，细雾在自重的作用下均匀地沉降在试样表面。

本实验中，将试样放入盐雾腐蚀试验箱内，在25℃下，将盐雾压力调至0.5～1.7kg/cm2，气源要大于4kg/cm2，用3.5%的氯化钠溶液周期性连续喷雾，在喷雾期间，不对盐雾箱进行加热并观察涂层试样基材的变化。该测试在上述条件下进行了45h，并对试样进行定期观察分析。

实验结果如图6所示，腐蚀主要出现在涂层试样的划痕部位，空白环氧涂层腐蚀十分严重；相对于A样而言B、C、D改性环氧涂层的腐蚀面积明显减少。由此可见，改性环氧树脂涂层在盐雾试验中表现出良好的耐腐蚀性，其中添加质量份数20%锌粉改性环氧涂层的防腐效果最佳。本文转载来自于：www.fsyulongjs.com