無(wú)鉻達(dá)克羅涂料中鋅鋁粉的析氫規(guī)律

孫碩+晏智強(qiáng)+于錦

摘 要：該文以無(wú)鉻達(dá)克羅涂料中的鋅鋁粉為研究對(duì)象，研究其在pH值為7.0的水性環(huán)境（10mass%吐溫80的水溶液）的析氫規(guī)律。結(jié)果表明：鋅粉的析氫量最小，隨著鋁粉比例的增大，析氫量在不斷遞增，鋁粉的析氫量最大；環(huán)境溫度越高，析氫速度越大，析氫量也越大。

關(guān)鍵詞：無(wú)鉻達(dá)克羅 鋅鋁粉 析氫規(guī)律

中圖分類號(hào)：TQ62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）05（b）-0090-02

達(dá)克羅是指以片狀鋅粉、片狀鋁粉、鉻酐和去離子水為主要成分的新型的防腐涂料[1]。鉻酐的鈍化作用能夠有效抑制鋅鋁混合粉在水性環(huán)境中的析氫活性[2]。但是，因?yàn)镃r6+毒性強(qiáng)且具有高致癌性，在全球范圍內(nèi)Cr6+的使用已經(jīng)受到越來(lái)越嚴(yán)格的限制[3]。由于失去了Cr6+的鈍化作用，鋅鋁粉在無(wú)鉻達(dá)克羅涂料中出現(xiàn)嚴(yán)重的析氫現(xiàn)象，導(dǎo)致涂料儲(chǔ)存時(shí)間縮短、涂層性能降低，這使無(wú)鉻達(dá)克羅涂料的應(yīng)用受到極大限制。該文研究了鋅粉、鋁粉和9個(gè)不同比例的鋅鋁混合粉在吐溫80水溶液中的析氫規(guī)律，旨在對(duì)無(wú)鉻達(dá)克羅中片狀鋅鋁粉的析氫規(guī)律有一個(gè)全面清晰的認(rèn)識(shí)，為新型環(huán)保無(wú)鉻達(dá)克羅涂料的研制奠定基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)方法

該實(shí)驗(yàn)的腐蝕介質(zhì)采用pH值為7.0的10%吐溫80的水溶液，經(jīng)試驗(yàn)，該溶液能較好地分散不同比例的鋅鋁粉。實(shí)驗(yàn)采用的鋅、鋁粉均為無(wú)鉻達(dá)克羅涂料中常用的片狀粉體，其中鋅粉直徑約為16 μm，厚度約為0.1 μm，鋁粉直徑約為22 μm，厚度約為0.1 μm。取1 g不同比例的鋅鋁粉分散于100 mL吐溫80水溶液中，進(jìn)行析氫實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置見參考文獻(xiàn)[4]，水浴溫度依次設(shè)為40 ℃、45 ℃、50 ℃。

2 結(jié)果與討論

圖1中，鋅鋁粉的析氫曲線分為三個(gè)階段：初始誘導(dǎo)階段、劇烈反應(yīng)階段、析氫衰落階段。初始誘導(dǎo)階段：水中的H+在鋅或鋁的誘導(dǎo)下生成還原態(tài)氫，吸附在鋅粉或鋁粉的表面，還原態(tài)氫之間的碰撞才會(huì)形成氫氣分子。這一階段，由于還原態(tài)氫的數(shù)量很少，彼此間的碰撞概率很低，故這一階段的析氫速度很小，隨著還原態(tài)氫的不斷積累，析氫速度越來(lái)越大。劇烈反應(yīng)階段：還原態(tài)氫的積累已經(jīng)達(dá)到飽和，析氫速度達(dá)到最大值且保持穩(wěn)定。析氫衰落階段：鋅鋁粉在析出氫氣的時(shí)候，伴隨著Zn（OH）2和Al（OH）3的生成，這些物質(zhì)占據(jù)在鋅鋁粉的表面上，致使還原態(tài)氫在鋅鋁粉表面的吸附面積在不斷減小，進(jìn)而導(dǎo)致析氫速度不斷降低，直至析氫反應(yīng)最終停止。圖2中，隨著鋅鋁粉中鋁粉比例的增大，總析氫量呈直線遞增。總析氫量由鋁粉的比例決定，與鋅粉無(wú)關(guān)。另外，溫度升高（降低）能夠增大（減?。┰摫壤\鋁粉的總析氫量。圖3和圖4中，溫度越高，鋅鋁粉析氫速度越快，析氫量也越大。一方面，鋅鋁粉的析氫腐蝕是H+與Zn或Al原子之間的反應(yīng)，H+來(lái)源于水的電離，因?yàn)樗碾婋x是吸熱的，溫度升高，平衡正移，H+的濃度增大。另一方面，溫度升高，水中的H+運(yùn)動(dòng)速度加快。這兩方面會(huì)增大H+與Zn或Al原子之間的有效碰撞機(jī)會(huì)，進(jìn)而提高析氫速度，增大析氫量。

3 結(jié)論

（1）鋅粉的析氫量最小，隨著鋅鋁粉中鋁粉的比例增大，析氫量在不斷遞增，鋁粉的析氫量最大。在研制無(wú)鉻達(dá)克羅涂料時(shí)，應(yīng)盡量降低鋁粉的比例，將析氫量控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，以提高涂料的品質(zhì)。

（2）環(huán)境溫度越高，析氫速度越快，析氫量也越大。無(wú)鉻達(dá)克羅涂料避免在高溫環(huán)境中存放。

參考文獻(xiàn)

[1] 耿建飛，繆強(qiáng)，梁文萍，等.新型無(wú)鉻鋅鋁涂層的制備及性能研究[J].熱處理，2016，31（1）：1-6.

[2] Sinko J.Challenges of chromate inhibitor pigments replacement in organic coatings[J].Progress in Organic Coatings，2001，42（3）：267-282.

[3] 喬靜飛，張明明，李文超，等.一種低鉻達(dá)克羅涂層的制備工藝及性能[J].腐蝕與防護(hù)，2016，37（3）：241-244.

[4] 王典，劉建國(guó)，萬(wàn)曄，等.鋅鋁混合粉的析氫行為及抑制劑研究[J].腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)，2010，22（3）：207-210.