CN109365249A - 一种发动机油管表面制备Zn-Al合金涂层的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发动机油管表面改性处理技术领域，特指一种发动机油管表面制备Zn‑Al合金涂层方法。本发明通过重复的静电喷涂和烘烤在发动机油管表面制备了一层Zn‑Al合金涂层。此涂层表面平整，无未涂覆部位和剥落缺陷；在截面处未出现明显的剥离现象，涂层与基体结合良好。在制备涂层后，基体的腐蚀电流密度降低，自腐蚀电位得到提高，表明Zn‑Al涂层为基体钢提供了足够的阴极保护驱动力，提高了基体的耐腐蚀性。

Description

一种发动机油管表面制备Zn-Al合金涂层的方法
技术领域
本发明涉及发动机油管表面改性处理技术领域，特指一种发动机油管表面制备Zn-Al合金涂层方法，能够解决机动车发动机油管表面容易遭受腐蚀性离子侵蚀的问题，属于材料表面改性复合处理技术。
背景技术
当代世界，钢铁作为重要金属材料被广泛应用于众多领域。而钢铁的腐蚀影响了产品的质量，破坏了工业生产的稳定运行，耗损了能源和资源，给国民经济造成了巨大的损失。发动机油管通常采用Q235A钢，对于Q235A钢这种常用的金属材料，其传统防护方法主要有电镀、热浸、PVD工艺和化学镀等。其中，电镀方法所产生的废液很难处理，对环境造成了破坏。达克罗(Dacromet)涂层也称锌铝铬涂层，它是一种新型水性金属涂料。达克罗技术诞生于1963年，是美国Diamond Shamrock公司为解决由融雪盐引起的汽车腐蚀问题而研制出的一种金属表面防腐技术。与传统电镀锌和热浸锌等工艺相比，达克罗法制备Zn-Al涂层因具有良好的结合性能、优异的耐腐蚀性、渗透性和无氢脆性而受到大众的青睐。目前，关于达克罗法制备Zn-Al涂层的研究主要集中在涂液配方、制备工艺和耐腐蚀性能等方面。本发明专利通过达克罗法制备了一层Zn-Al合金涂层，从而提高了发动机油管的耐腐蚀性能，此方法绿色无污染，对发动机油管起到了有效保护。
发明内容
为了解决发动机油管表面容易遭受腐蚀性离子侵蚀的问题，本发明专利提供了一种发动机油管表面制备Zn-Al合金涂层方法。本发明专利通过重复的静电喷涂和烘烤在发动机油管表面制备了一层Zn-Al合金涂层。此涂层表面平整，无未涂覆部位和剥落缺陷；在截面处未出现明显的剥离现象，涂层与基体结合良好。在制备涂层后，基体的腐蚀电流密度降低，自腐蚀电位得到提高，表明Zn-Al涂层为基体钢提供了足够的阴极保护驱动力，提高了基体的耐腐蚀性。
本发明采用如下技术方案实现：作为基体的发动机油管材质为Q235A钢，其质量成分(mass,％)：C≤0.22，Mn≤1.4，Si≤0.35，S≤0.05，P≤0.045，其余为Fe。在制备Zn-Al涂层之前对发动机油管表面进行前处理，利用碱性溶液(5wt.％NaOH溶液)去除发动机油管表面的油脂，利用砂纸打磨发动机油管去除其表面的氧化膜。在酒精溶液中将基体冲洗干净，晾干后备用。将片状的Zn和Al粉溶于蒸馏水中，再按比例加以铬酐、甲醛、乙二醇和OP-10得到混合溶液。混合溶液的具体组成按照质量百分数计算为：Zn粉17.5％，Al粉4.4％，铬酐4.5％，硼酸1.1％，乙二醇13％，OP-10 7％，甲醛0.5％，其余为蒸馏水，其中乙二醇作为还原剂，OP-10作为活性剂。将所得混合溶液在35℃水浴中搅拌4h，混合均匀后，制得粘度为0.4Pa·s，PH值为4.0-4.5的达克罗涂料；根据静电吸引的原理通过喷枪将雾化的达克罗涂料喷涂于发动机油管表面上，喷涂厚度为5-8μm；喷涂之后，对发动机油管进行烘烤，烘烤温度为60-80℃，时间为10-20min。重复喷涂步骤，烘烤二次喷涂后的试样，烘烤温度为300℃，时间为20-30min，最终制得Zn-Al涂层。
本发明的主要特征：本发明专利通过达克罗法对发动机油管表面进行改性处理，通过制备Zn-Al合金涂层提高了基体的耐腐蚀性能。所得涂层具有较高的结合力，且与其他附加涂层间有很好的粘着性，涂层再涂性能良好；发动机油管长期受高压作用，容易出现开裂及应力腐蚀现象，而达克罗法的处理工艺决定了所制备的涂层不会发生氢脆现象，有利于涂层对发动机油管的保护；涂层耐热性能良好，保证了发动机油管在较高的工作温度下也具有很好的抗腐蚀性能。
附图说明
图1为Zn-Al涂层表面形貌。
图2为Zn-Al涂层断面形貌。
图3为Zn-Al涂层表面EDS分析。
图4为Zn-Al涂层表面XRD分析。
图5为基体和Zn-Al涂层在3.5％NaCl溶液中动电位极化曲线。
具体实施方式
(1)利用碱性溶液(5wt.％NaOH溶液)和砂纸对发动机油管表面进行处理以去除发动机油管表面的油脂和氧化膜，将处理后的发动机油管在酒精溶液中冲洗干净，晾干后备用。
(2)将片状的Zn和Al粉溶于蒸馏水中，并按比例加以铬酸、甲醛、乙二醇和OP-10等。溶液的具体组成(mass,％)：Zn粉17.5，Al粉4.4，铬酐4.5，硼酸1.1，乙二醇13，OP-10 7，甲醛0.5，其余为蒸馏水，其中乙二醇作为还原剂，OP-10作为活性剂。将所得溶液置于35℃水浴中搅拌4h至混合均匀。所得溶液为粘度为0.4Pa·s，PH值为4.0-4.5的达克罗涂料。
(3)根据静电吸引的原理通过喷枪将雾化了的达克罗涂料喷涂于发动机油管表面上，喷涂厚度为5-8μm，对发动机油管进行烘烤，加热温度为60-80℃，时间为10-20min。重复喷涂步骤，烘烤二次喷涂后的发动机油管，加热温度为300℃，时间为20-30min，最终制得Zn-Al涂层。
(4)达克罗法制备的Zn-Al涂层表面较平整，无未涂覆部位和剥落缺陷，如图1所示。
(5)Zn-Al涂层呈片状交叠排列，同时其中未发现贯穿型孔隙，涂层具有物理屏蔽作用，如图2所示。
(6)Zn-Al涂层是由Zn、Al、Cr、Fe和O等元素组成，少量O的出现是由于涂层中的Zn、Al粉在烧结过程中发生了微量氧化，如图3所示。
(7)Zn-Al涂层中的Zn和Al主要以金属态的形式存在，而XRD图谱中出现基体Fe相是因为X射线电子打到了基体发动机油管上，如图4所示。
(8)Zn-Al涂层和基体发动机油管的腐蚀电流密度分别为9.924×10-6和2.261×10-5A/cm2，如图5所示，涂层较低的腐蚀电流密度表明涂层具有更慢的腐蚀速率，即Zn-Al涂层具有优异的耐腐蚀性。

Claims (7)

1.一种发动机油管表面制备Zn-Al合金涂层方法，其特征在于，具体步骤如下：将片状的Zn和Al粉溶于蒸馏水中，再按比例加以铬酐、甲醛、乙二醇和OP-10得到混合溶液；将所得混合溶液水浴搅拌，混合均匀后，制得达克罗涂料；根据静电吸引的原理通过喷枪将雾化的达克罗涂料喷涂于经过表面前处理的发动机油管表面上；喷涂之后，对发动机油管进行烘烤，烘烤温度为60-80℃，时间为10-20min；重复喷涂步骤，烘烤二次喷涂后的试样，烘烤温度为300℃，时间为20-30min，最终制得Zn-Al涂层。
2.如权利要求1所述的一种发动机油管表面制备Zn-Al合金涂层方法，其特征在于，所述表面前处理指：在制备Zn-Al涂层之前对发动机油管表面进行前处理，利用碱性溶液去除发动机油管表面的油脂，利用砂纸打磨发动机油管去除其表面的氧化膜，在酒精溶液中将基体冲洗干净，晾干后备用。
3.如权利要求2所述的一种发动机油管表面制备Zn-Al合金涂层方法，其特征在于，所述碱性溶液为5wt.％的NaOH溶液。
4.如权利要求1所述的一种发动机油管表面制备Zn-Al合金涂层方法，其特征在于，混合溶液的具体组成按照质量百分数计算为：Zn粉17.5％，Al粉4.4％，铬酐4.5％，硼酸1.1％，乙二醇13％，OP-10 7％，甲醛0.5％，其余为蒸馏水；其中乙二醇作为还原剂，OP-10作为活性剂。
5.如权利要求1所述的一种发动机油管表面制备Zn-Al合金涂层方法，其特征在于，水浴温度为35℃，搅拌时间为4h。
6.如权利要求1所述的一种发动机油管表面制备Zn-Al合金涂层方法，其特征在于，所述达克罗涂料的粘度为0.4Pa·s，PH值为4.0-4.5。
7.如权利要求1所述的一种发动机油管表面制备Zn-Al合金涂层方法，其特征在于，喷涂厚度为5-8μm。
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