1. 研究目的与意义
锌及其合金涂层表面处理采用铬基转化膜系统，已超过60年。锌及其合金涂层最具代表性的是锌铬涂层，即达克罗（Dacromet）。这种涂层使用铬酸盐作为成膜过程中的钝化剂和粘结剂，其厚度4～10μm，耐中性盐雾腐蚀试验性能是同等厚度电镀锌层的7～10倍。但锌铬涂层与腐蚀介质接触过程中，会有致癌性的六价铬（Cr6 ）析出。欧盟“RHS”(Restriction of Hazardous Substances)指令以及“ELV”(End-of-Life Vehicle)指令都只允许转化膜中铬含量不超过0.1%，无铬锌铝涂层由此而发展起来。它保留了锌铬涂层耐蚀、耐热性能，同时涂层中完全不含铬，符合环保标准，得到世界各大汽车厂商的认可和采用。无铬锌铝涂料基本组分包括鳞片状锌/铝粉、粘结剂、去离子水、增稠剂和其他助剂等。无铬粘结剂在固化过程中形成涂层基本骨架，层层叠加的片状金属填充其中从而形成锌铝涂层。涂层的耐蚀机理包括屏蔽作用、电化学保护、钝化/缓蚀剂抑制作用以及自修复作用。有时，为了控制涂层表面的摩擦系数稳定、进一步提高涂层耐蚀性或是改善涂层表面装饰性，在锌铝涂层表面增加一层面涂层。
目前世界上实现产业化的锌铝涂层主要有4种品牌，即日本久美特（GEOMET）、美国美加力（MAGNI）、德国德尔塔（DELTA）和德国锌美特（ZINTEK）。久美特涂料造价高，售价也较高；德尔塔涂层成膜剂为树脂，生产环境恶劣，其推广和应用受到了一定的影响。德尔塔和美加力都是一种油性涂料。久美特是这4种品牌中唯一一种水性无铬锌铝涂层，由美国M C I公司、日本NDS公司、法国DACRAL公司和巴西MCB公司合作开发[1]，于1998年正式上市，目前为日本恩欧富涂料集团品牌。该公司已与武汉材料保护研究所达成合作生产年产量1200吨久美特水性涂料项目[2]。国内目前也有一些关于无铬锌铝涂层的专利报道，但是未见大规模产业化。
2. 研究内容与预期目标
本论文工作首先利用已制得的交联剂（树脂）来进行设计筛选，锌与交联剂（树脂）的比例为1:1、1.5:1及2:1。在锌与交联剂（树脂）最佳前提下，加入5wt.%、10wt.%、15wt.%、20wt.%的片状铝粉制得水性无铬锌铝涂层体系，并用喷枪喷涂于铁片上。然后对涂层进行表征：使用电化学工作站（Electrochemical workstation）测试水性无铬锌铝涂层的开路电位随时间的变化情况，获得塔菲尔极化曲线（Tafel Plot），通过计算得出不同比例组分涂层的自腐蚀电位和自腐蚀电流；采用交流阻抗法测得涂层的电化学阻抗谱图（Electrochemical Impedance Spectroscopy，简称EIS）；利用傅里叶变换红外光谱仪（Fourier Transform Infrared Spectrometer）来测定制得的交联剂（树脂）并分析其成分确定最佳烘烤温度；通过热重分析仪（Thermal Gravimetric Analyzer）来测定涂层的质量随时间的变化关系；利用扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，简称SEM）来分析涂层组织形貌。采用XRD对其涂层与侵泡在5wt.%NaCl溶液后的涂层进行分析，表征不同质量比制备的涂层耐蚀性。
3. 研究方法与步骤
（1）锌铝涂层的配比：
对Zn-交联剂的各组分进行设计筛选，通过试验确定Zn-树脂、1.5Zn-树脂及3Zn-树脂的优化配方和涂层制备工艺。前期论文实验工作得出最佳固化工艺为：工件喷涂后，烘箱升温至280℃，保温40min，得到目标涂层。在5wt.%NaCl溶液中浸泡涂层，分析涂层腐蚀后的成分变化。在最佳Zn-树脂涂料配方的基础上，通过调节铝含量制备出5wt.%、10wt.%、15wt.%、20wt.%合金涂层，在3.5wt.%NaCl溶液中进行电化学实验，评价涂层的耐蚀性能。
（2）锌铝涂层的表征：
4. 参考文献
[1]段利中, 范宝安, 吴保全, 等. 新型无铬达克罗技术的研究进展[J]. 应用化工, 2013(8): 1496~1497,1504.
[2] 武汉材料保护研究所与日本恩欧富涂料株式会社签订合作生产项目协议[J]. 表面工程与再制造, 2015(6): 68.
5. 工作计划
（1）前期准备工作阶段（2022年月12月28日~2022年03月14日）
指导老师下达任务书，学生接受任务，文献检索，撰写综述，翻译外文文献，完成开题报告。
（2）论文实验阶段（2022年03月15日~2022年05月28日）
