一种渐变型石墨烯锌涂层的制作方法

1.本发明属于腐蚀防护技术领域，具体涉及一种有机或无机涂层技术。


背景技术：

2.涂装涂层是对钢基材进行腐蚀防护的重要手段之一，含锌底漆是常用的防腐蚀底漆。锌和低碳钢在海水中的腐蚀电位分别是
‑
1.10v和
‑
0.7v，当含锌底漆和钢基材同时暴露在腐蚀介质中时，由于锌的腐蚀电位比钢基材更低，含锌底漆作为阳极优先腐蚀，钢基材作为阴极受到保护。当腐蚀介质渗透到底漆与钢基材界面时，腐蚀优先在含锌底漆中发生，对钢基材起到保护作用。
3.为了使含锌涂层中的锌粉相互连接，涂层整体具有足够低的腐蚀电位，以保持对钢基材的保护效果。传统富锌底漆干膜的锌含量不低于77％，锌的使用量极高，涂层的面密度相应也很高。
4.锌的腐蚀电位很低，一旦接触腐蚀介质，极易发生腐蚀。实际上，只有腐蚀介质渗透到底漆与钢基材界面，锌的腐蚀才构成对钢基材的保护作用。在此之前，锌的腐蚀对钢基材的保护是无效的，涂层中的大量锌粉是浪费的。
5.纳米石墨烯材料表面积大，导电性好，在含锌涂层中添加纳米石墨烯材料，可降低涂层中锌的用量，提高涂层对腐蚀介质的屏蔽阻隔性能，使涂层具有优异的耐腐蚀性能。


技术实现要素：

6.本发明为了解决现有技术存在的问题，提出了一种渐变型石墨烯锌涂层，为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案。
7.采用含不同量的石墨烯和锌形成多道涂层，第一道涂层接触钢基材，以此类推，最后一道涂层接触腐蚀介质，从第一道涂层到最后一道涂层，锌含量逐渐减少，呈现梯度。
8.进一步的，涂层中的石墨烯为单独或堆垛的碳纳米结构。
9.进一步的，涂层数为2到5层。
10.如果是5道涂层，锌含量分别为第一道大于60％、第二道为40％～60％、第三道为20％～40％、第四道为10％～20％、第五道为5％～10％。
11.如果是2道涂层，锌含量分别为5道涂层中的2道涂层的锌含量，即第一道大于60％、第二道为40％～60％，或第一道大于60％、第二道为20％～40％，或第一道大于60％、第二道为10％～20％，或第一道大于60％、第二道为5％～10％，或第一道为40％～60％、第二道为20％～40％，或第一道为40％～60％、第二道为10％～20％，或第一道为40％～60％、第二道为5％～10％，或第一道为20％～40％、第二道为10％～20％，或第一道为20％～40％、第二道为5％～10％，或第一道为10％～20％、第二道为5％～10％。
12.以此类推，如果是3道涂层，锌含量分别为5道涂层中的3道涂层的锌含量。
13.以此类推，如果是4道涂层，锌含量分别为5道涂层中的4道涂层的锌含量。
14.本发明的有益效果：利用纳米石墨烯材料表面积大和导电性好的优点，在含锌涂
层添加纳米石墨烯材料，激活涂层中少量锌的阴极保护作用，同时提高涂层对腐蚀介质的屏蔽阻隔性能，形成低面密度的渐变型石墨烯锌涂层体系，由内向外锌的含量逐渐降低，使渐变型石墨烯锌涂层体系具有明显的电位梯度，内层电位低，具有对钢基材最大的电化学保护作用，外层电位高，可降低涂层本身的腐蚀热力学倾向，这样整个涂层体系在保持对钢基材有效阴极保护作用的同时，降低了外层涂层的腐蚀热力学倾向，使整个涂层体系具有极高的耐腐蚀性能，同时因为减少了锌的用量，减少成本和重量，具有显著的经济效益。
附图说明
15.图1是5道涂层示意图。
具体实施方式
16.以下结合附图对本发明的技术方案做具体的说明。
17.石墨烯混合锌形成的多道涂层如图1所示，第一道涂层接触钢基材，锌含量大于60％，第二道涂层的锌含量为40％～60％，以此类推，最后一道涂层接触腐蚀介质，从第一道涂层到最后一道涂层，锌含量逐渐减少，呈现梯度。
18.第一道涂层在3.5％的nacl水溶液中，自腐蚀电位在
‑
1.1v～
‑
1.0v，而钢基材的自腐蚀电位为
‑
0.7v，第一道涂层与钢基材接触，两者的电位差大，为钢基材提供有效的阴极保护作用，第二道及后续涂层的锌含量逐渐降低，降低了涂层自身的热力学腐蚀倾向，多道涂层的总厚度和传统高锌含量的富锌涂层的总厚度一致，涂层面密度降低30％～50％。
19.上述作为本发明的实施例，并不限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种渐变型石墨烯锌涂层，其特征在于，包括：采用含不同量的石墨烯和锌形成多道涂层，第一道涂层接触钢基材，以此类推，最后一道涂层接触腐蚀介质，从第一道涂层到最后一道涂层，锌含量逐渐减少，呈现梯度。2.根据权利要求1所述的渐变型石墨烯锌涂层，其特征在于，所述涂层中的石墨烯为单独或堆垛的碳纳米结构。3.根据权利要求1所述的渐变型石墨烯锌涂层，其特征在于，所述涂层数为2到5层。4.根据权利要求3所述的渐变型石墨烯锌涂层，其特征在于，所述5道涂层的锌含量分别为第一道大于60％、第二道为40％～60％、第三道为20％～40％、第四道为10％～20％、第五道为5％～10％。5.根据权利要求4所述的渐变型石墨烯锌涂层，其特征在于，所述2道涂层的锌含量分别为5道涂层中的2道涂层的锌含量。6.根据权利要求4所述的渐变型石墨烯锌涂层，其特征在于，所述3道涂层的锌含量分别为5道涂层中的3道涂层的锌含量。7.根据权利要求4所述的渐变型石墨烯锌涂层，其特征在于，所述4道涂层的锌含量分别为5道涂层中的4道涂层的锌含量。

技术总结
本发明公开了一种渐变型石墨烯锌涂层，采用含不同量的石墨烯和锌形成多道涂层，第一道涂层接触钢基材，以此类推，最后一道涂层接触腐蚀介质，从第一道涂层到最后一道涂层，锌含量逐渐减少，呈现梯度，利用纳米石墨烯材料表面积大和导电性好的优点，在含锌涂层添加纳米石墨烯材料，激活涂层中少量锌的阴极保护作用，同时提高涂层对腐蚀介质的屏蔽阻隔性能，形成低面密度的渐变型石墨烯锌涂层体系，由内向外锌的含量逐渐降低，保持对钢基材有效阴极保护作用的同时，降低了外层涂层的腐蚀热力学倾向，减少成本和重量，具有显著的经济效益。具有显著的经济效益。具有显著的经济效益。


技术研发人员：杨军华 陈旭 周槿 朱建军 王伟 梁元军 贾雪 朱理智
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第十四研究所
技术研发日：2021.08.20
技术公布日：2021/10/8