density of needle like phosphate crystals and decreased the phosphate
particle size.Also, a combination of needle-like and plate-like
crystals can be seen on the SEM micrographs of the PVA containing
phosphate coating. It seems that PVA promoted the nucleation of
the phosphate crystal formation on the steel surface.
3.1.2. XPS analysis
XPS analysis was also utilized to better characterize the chemical
composition of the coating layer deposited on the surface of Zn-PVA
treated sample. The overview XPS spectrum of the Zn-PVA treated
sampke is shown in Fig. 3. Also, the high resolution XPS spectra
were obtained from deconvolution of multiple peaks in the Zn 2p,
P 2p and C 1s regions.
As can be seen in Fig. 3, two different regions were observed
in the Zn 2p and P 2p regions. The deconvolution of Zn 2p
region resulted in understanding of the presence of Zn3(PO4)2
and Zn(OH)2/ZnO components at biding energies of 1023.21 and
1022.17 eV, respectively [19]. It is clear that the peak intensity
related to Zn3(PO4)2 componentis much higher than Zn(OH)2/ZnO.
Phosphate components having PO4
3− and HPO4
2− groups are
detected at binding energies of 132.6 and 133.58 eV, respectively.
All of these observations show the presence of hopeite phase on
the steel surface. Also, three different zones are observed in the C
1s region. The binding energies for the peaks have been referenced
to C–C bond at 285 eV and C–O at 286.51 eV [42]. This can show the
presence of PVA in the zinc phosphate layer deposited on the steel
surface.
The zinc phosphate film precipitation on the steel surface in the
absence of the PVA can be defined by Eqs. (1) and (2) [40].
2Zn2+ + Fe2+ + 2PO4
3− + 4H2O → Zn2Fe(PO4)2·4H2O (phosphophyllite) ↓ (1)
3Zn2+ + 2PO4
3− + 4H2O → Zn3(PO4)2·4H2O (hopeite) ↓ (2)
It seems that PVA may promote the nucleation of the phosphate
conversion coating. It has many OH groups which highly tend to be
adsorbed on the anodic sits ofthe metal surface restricting the steel
dissolution rate. Also, PVA may form PVA-Zn2+ complexes on the
steel surface in the phosphate solution. PVA-Zn2+ complex may be
converted into PVA-Fe2+ complex on the anodic sites of the metal
surface by releasing Zn2+ ions according to Eq. (3) [41].
Zn2+-PVA + Fe2+ → Fe2+-PVA + Zn2+ (3)
The released Zn2+ could participate in the Zn3(PO4)2·4H2O film
formation on the cathodic sites.
3.1.3. Contact angle measurements
The water contact angle () values were measured on the surface
of bare steel and the samples treated by zinc phosphate (Zn) and
Zn-PVA. The results obtained are shown in Fig. 4.
Based on the results given in Fig. 4, the phosphate coating precipitation
on the steel surface resulted in a decrement in contact
angle of water. According to Fig. 4, Zn-PVA treated sample showed
a lower contact angle compared to the Zn treated one. This observation
indicates that Zn-PVA showed more hydrophilic nature than
the one without PVA. This may be attributed to both the increase
of roughness as a result of addition of PVA and the presence of PVA
in the phosphate coating structure making it more hydrophilic.
3.2. Pull-off adhesion strength measurements
Since the adhesion properties improvement of the organic coating
to the substrate is one of the important roles of the conversion coatings, pull-off test was done to investigate the adhesion properties.
Adhesion loss values of the coatings, the difference between
adhesion before immersion (dry adhesion) and after 30 day immersion
(wet adhesion) in the 3.5 wt% NaCl solution, were obtained
from pull-off test measurements (Table 3).
The adhesion loss values were then evaluated according to Eq.
(4).
Adhesion loss (%) = dry adhesion − wet adhesion
dry adhesion (4)
According to the results shown in Table 3, the dry adhesion
strength increased significantly on the surface treated samples. The
increase in adhesion strength was most pronounced on the sample
treated by Zn-PVA conversion coating.Both the surface morphology
and chemistry of the steel surface can be affected after treatment
by phosphate coatings. They increase the adhesion strength of the
epoxy coating to the steel surface through increasing the surface
roughness and surface free energy. The epoxy coating is considered
as a polar resin due to the presence of aliphatic hydroxyl and
ether groups. The epoxy resin can diffuse into the porosities of the
phosphate layer and makes strong physical interactions. Since the
phosphate layer has a hydrophilic nature, it can increase the polarity
of the steel surface resulting in better coating wettability. In
this way, the phosphate conversion coating can increase the adhesion
of the epoxy coating to the substrate. However, the phosphate
coating containing PVA showed better adhesion properties than the
one without additive. This may be attributed to the role of PVA on
decreasing the phosphate crystal size and macro porosities. Unlike
the micro porosities, the macro porosities cannot result in the coating
adhesion properties enhancement. PVA can also enhance the
adhesion properties of the phosphate coating by another mechanism.
PVA has a hydrophilic nature due to the presence of many
OH groups in its chemical structure. This means that the insertion
of PVA in the phosphate coating composition may result in
Table 3
Pull-off results for unmodified and zinc phosphate coated sample.
Sample Dry adhesion (MPa) Wet adhesion (MPa) Adhesion loss (%)
Untreated sample 2.0 ± 0.24 1.25 ± 0.35 37.5
Zn treated 2.5 ± 0.15 1.96 ± 0.26 21.6
Zn-PVA treated 2.8 ± 0.10 2.35 ± 0.15 16.0
the higher coating hydrophilic nature resulting in the decrease of
water contact angle (Fig. 4).
In the practical, the wet adhesion is more important parameter
than dry adhesion to estimate the corrosion protection properties
of the epoxy coating in the outdoor environment exposure. It is
well known that the corrosive electrolyte diffusion into the epoxy
coating/steel interface is responsible for the coating adhesion loss.
The hydroxyl ion (OH−) creates at the coating/metal interface as a
result of cathodic reaction (2H2O + O2 + 4e→4OH−). This can result
in the increase of pH beneath the coating causing the adhesion
bonds break down. However, the conversion coating can reduce
the adhesion loss through two main mechanisms. First, the conversion
coating layer can reduce the cathodic activity of the steel
surface. In this way, the hydroxyl ions, which are responsible for
the coating adhesion loss, produced in a lower amount on the surface
of treated steel. Second, the conversion coating can block the
pores and channels and prevent the access of corrosive electrolyte
to the active sites of the steel surface.
Results showed that lower adhesion loss occurred on the surface
treated samples than on the bare sample. It is obvious that the
coating applied on the steel substrate treated by PVA containing
phosphate coating showed the lowest adhesion loss. This has been
attributed to two main reasons. First, the more compact phosphate
layer formed in the presence of PVA compared to the one without
additive. As a result,the cathodic activity ofthe sample phosphated
by Zn-PVA would be much lower than the one without PVA. Second,
PVA increased the adhesion properties of the epoxy coating
greater than the one without additive.
3.3. EIS measurements
Corrosion protection properties of the epoxy coatings applied
on the zinc phosphate (Zn) and zinc phosphate containing PVA (ZnPVA)
conversion coatings were studied by EIS technique. The Bode
plots are displayed in Fig. 5.
According to Fig. 5, it can be obviously seen that there is only
one time constant in the impedance spectra of all samples indicating
the barrier characteristics of the coatings. The impedance
modulus values at the low-frequency limit of all samples are higher
than >109 cm2 and the corresponding phase angles are close to
90 phase degree after 2 days’ immersion. However, the impedance
decreased and the maximum phase angle shifted to higher frequencies
after 30 days’ immersion. It can be seen that as the immersion
time increased, the electrolyte solution gradually diffused into
the epoxy coatings. This results in narrowing the frequency range
displaying capacitive behavior in the Bode phase diagrams. The
impedance values at low frequency limit (10 mHz) and frequency
at break (fb) of different samples are compared in Fig. 6.
According to the results given in Fig. 6 it can be clearly seen
that the impedance value of the epoxy coating applied on the bare
steel substrate decreased significantly after 30 days’ immersion.
Results show that the decrease in impedance of the samples modified
with Zn and Zn-PVA are lower than the untreated sample.
The decrease in impedance of the coating applied on the Zn-PVA
treated substrate was lower than other samples. This means that
surface modification of the steel surface by Zn-PVA enhanced the
corrosion resistance of the coating. These mean that conversion
coating played important role on the enhancement of the corrosion
protection properties of the epoxy coating on the steel surface.
Based on the results exhibited in Fig. 6, it is clear that zinc
phosphate conversion coatings improved the corrosion protection
properties of the epoxy coating compared to the one applied on the
bare steel substrate. This improvement was most pronounced in the
presence of PVA. These mean that conversion coating played important
role on the enhancement of the corrosion protection properties
of the epoxy coating on the steel surface.
ความหนาแน่นของผลึกเข็มเหมือนฟอสเฟตฟอสเฟต
ขนาดของอนุภาคลดลง นอกจากนี้ การรวมกันของผลึกเข็มเหมือน plate-like
สามารถเห็นได้บน SEM micrographs ของพอลิไวนิลแอลกอฮอล์ที่มี
เคลือบฟอสเฟต ดูเหมือนว่า PVA การขนาดของ
ก่อตัวคริสตัลฟอสเฟตบนพื้นผิวเหล็ก
3.1.2 .
วิเคราะห์ XPSการวิเคราะห์ XPS ยังใช้เพื่อวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีดีกว่า
ของชั้นเคลือบสังกะสีฝากบนพื้นผิวของพอลิไวนิลแอลกอฮอล์
รักษาตัวอย่าง สเปกตรัมภาพรวม XPS ของสังกะสี PVA sampke ปฏิบัติ
จะแสดงในรูปที่ 3 นอกจากนี้ ความละเอียดสูง XPS Spectra
ได้จากธีค โวลูชั่นยอดหลายใน 2p
P และ Zn , 2p C 1s ภูมิภาค .
ที่สามารถเห็นได้ในรูปที่ 3สองพื้นที่ที่แตกต่างกันที่พบ
ในสังกะสีและ 2p 2p ต่อภูมิภาค ธีค โวลูชั่นที่สังกะสี 2p
เขตส่งผลให้เกิดความเข้าใจในตัวตนของ zn3 ( po4 ) และสังกะสี ( OH ) 2
2 / ชิ้นส่วนไฟฟ้าที่ biding พลังของ 1023.21 และ
1022.17 EV ตามลำดับ [ 19 ] เป็นที่ชัดเจนว่า ความเข้มสูงสุด
ที่เกี่ยวข้องกับ zn3 ( po4 ) 2 componentis สูงกว่า Zn ( OH ) 2 / P .
ส่วนประกอบของฟอสเฟตมี po4 hpo4
3 −และ2 −กลุ่ม
ตรวจพบพลังและผูก 132.6 133.58 EV ตามลำดับ
ทั้งหมดสังเกตเหล่านี้แสดงตนของ hopeite
เฟสบนพื้นผิวเหล็ก นอกจากนี้สามโซนที่แตกต่างกันที่พบใน C
1s ) พลังงานรวมในยอดได้ถูกอ้างอิง
c - C พันธบัตรที่ 285 EV และ C ) O ที่บริการ EV [ 42 ] นี้สามารถแสดง
การปรากฏตัวของ PVA ในสังกะสีฟอสเฟตชั้นฝากบนพื้นผิวเหล็ก
.
ฟิล์มซิงค์ฟอสเฟตตกตะกอนบนพื้นผิวเหล็ก
ขาด PVA สามารถถูกกำหนดโดย EQS . ( 1 ) และ ( 2 ) [ 40 ] .
2zn2 fe2 2po4
3 − 4h2o → keyboard - key - name zn2fe ( po4 ) 2 ด้วย 4h2o ( phosphophyllite ) ↓ ( 1 )
3zn2 2po4
3 − 4h2o → keyboard - key - name zn3 ( po4 ) 2 ด้วย 4h2o ( hopeite ) ↓ ( 2 )
ดูเหมือนว่า PVA อาจส่งเสริม ขนาดของฟอสเฟต
เคลือบ การแปลง มันมีหลายกลุ่ม ซึ่งโอสูงมีแนวโน้มที่จะ
ถูกดูดซับบนพื้นผิวโลหะการจำกัดการตั้งอยู่ของเหล็ก
อัตราการละลาย . ยัง , PVA อาจฟอร์มเชิงซ้อน pva-zn2 บน
ผิวเหล็กฟอสเฟตในสารละลาย pva-zn2 ซับซ้อนอาจ
แปลงเป็น pva-fe2 ที่ซับซ้อนบนเว็บไซต์การของพื้นผิวโลหะ
โดยปล่อย zn2 ไอออนตามอีคิว ( 3 )
[ 41 ]zn2 - PVA PVA fe2 → keyboard - key - name fe2 - zn2 ( 3 )
ออก zn2 สามารถมีส่วนร่วมใน zn3 ( po4 ) 2 ด้วย 4h2o ภาพยนตร์
การพัฒนาบนเว็บไซต์ Cathodic
3.1.3 . การวัดมุมสัมผัส
มุมสัมผัสของน้ำ ( ) วัดค่าบนพื้นผิว
เหล็กเปลือยและตัวอย่างที่ได้รับ สังกะสี ( Zn ) สังกะสีฟอสเฟตและ
PVA . ผลลัพธ์ที่ได้จะแสดงในรูปที่ 4 .
ขึ้นอยู่กับผลลัพธ์ที่ให้ในรูปที่ 4เคลือบฟอสเฟตตกตะกอน
บนพื้นผิวเหล็กมีผลในการลดติดต่อ
มุมน้ำ ตามรูปที่ 4 , Zn PVA ถือว่าตัวอย่างพบ
ลดมุมสัมผัสเทียบกับสังกะสีรักษาหนึ่ง การสังเกตนี้
แสดงว่าสังกะสี PVA พบธรรมชาติน้ำมากกว่า
หนึ่งโดยไม่ PVA . นี้อาจจะเกิดจากทั้งเพิ่ม
ของผิวเป็นผลบวกของ PVA และการแสดงตนของ PVA
ในฟอสเฟตเคลือบโครงสร้างทำให้น้ำมากขึ้น .
2 . การวัดแรงดึงออกตั้งแต่การปรับปรุงคุณสมบัติการยึดเกาะ
ผิวอินทรีย์เพื่อผิวเป็นหนึ่งในบทบาทที่สำคัญของการแปลงเคลือบ , ดึงออกทดสอบได้ศึกษาการยึดติด
สรรพคุณการเสียค่าเคลือบ ความแตกต่างระหว่างการแช่แห้งยึดเกาะก่อน
) และหลังจาก 30 วัน ( แช่ตัวเปียก ) ใน 3.5 เปอร์เซ็นต์ NaCl สารละลายที่ได้จากการวัดทดสอบดึงออก
( ตารางที่ 3 ) การเสียค่านำมาประเมินตามอีคิว
( 1 ) .
การขาดทุน ( % ) = แห้งยึดเกาะยึดติดแน่นเปียกแห้ง−
( 4 )ตามผลที่แสดงในตารางที่ 3 ความแข็งแรงการยึดติด
บริการเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญบนพื้นผิวตัวอย่าง เพิ่มความแข็งแรงในการยึดเกาะ
ได้เด่นชัดมากที่สุดในตัวอย่างที่ได้รับการแปลงสังกะสี PVA เคลือบ ทั้งลักษณะพื้นผิวและเคมีของพื้นผิวเหล็ก
สามารถได้รับผลกระทบหลังการรักษาด้วยสารเคลือบฟอสเฟต พวกเขาเพิ่มการยึดเกาะของ
แรงอีพ็อกซี่เคลือบพื้นผิวเหล็กที่ผ่านการเพิ่มความขรุขระพื้นผิวพื้นผิว
และพลังงานฟรี อีพ็อกซีเรซินเคลือบถือว่า
เป็นขั้วโลกเนื่องจากการแสดงของกลุ่มไฮดรอกซิลอะลิฟาติกและ
อีเธอร์ อีพ็อกซีเรซิน สามารถกระจายลงส่งผลให้รูพรุนที่เกิดจาก
ฟอสเฟตชั้นและทำให้การติดต่อทางกายภาพที่แข็งแกร่ง ตั้งแต่ชั้นมีน้ำ
ฟอสเฟตธรรมชาติ ,มันสามารถเพิ่มขั้ว
ของพื้นผิวเหล็กซึ่งเคลือบสารดีกว่า ใน
วิธีนี้ การแปลงสามารถเพิ่มการยึดเกาะฟอสเฟตเคลือบ
ของเคลือบที่ทนทาน อย่างไรก็ตามฟอสเฟต
สารเคลือบ PVA แสดงคุณสมบัติการยึดเกาะที่ดีกว่า
หนึ่งโดยไม่ต้องเสริม นี้อาจจะเกิดจากบทบาทของ PVA ใน
ลดฟอสเฟต ขนาดผลึกและแมโคร ส่งผลให้รูพรุนที่เกิด . ซึ่งส่งผลให้รูพรุนที่เกิด
micro มหภาค ส่งผลให้รูพรุนที่เกิดไม่สามารถส่งผลในการเคลือบ
คุณสมบัติการเพิ่มประสิทธิภาพของ PVA สามารถเพิ่มการยึดเกาะฟอสเฟต
คุณสมบัติของเคลือบ โดยกลไกอื่น
PVA มีธรรมชาติน้ำเนื่องจากการแสดงตนของหลาย
อ้อกลุ่มในโครงสร้างทางเคมี หมายถึงการแทรก
ของ PVA ในฟอสเฟตเคลือบซึ่งอาจส่งผลใน
3
ดึงออกตารางการดัดแปลงและสังกะสีเคลือบฟอสเฟตตัวอย่าง .
ตัวอย่างแห้งยึดเกาะ ( MPA ) การยึดเกาะเปียก ( MPA ) ขาดทุน ( % ) ไม่ยึดติด
ตัวอย่าง 2.0 ± 0.24 1.25 ± 0.35 37.5
สังกะสีถือว่า 2.5 ± 0.15 1.96 ± 0.26 21.6
สังกะสี PVA ถือว่า 2.8 ± 0.10 , 0.15 (
±สูงเคลือบน้ำธรรมชาติที่เกิดในการลดลงของ
มุมสัมผัสของน้ำ ( ภาพที่ 4 ) .
ในการปฏิบัติการเปียก สำคัญกว่าการประมาณพารามิเตอร์
แห้ง การกัดกร่อนและคุณสมบัติการป้องกัน
ของเคลือบอีพ็อกซี่ในการสัมผัสสิ่งแวดล้อมภายนอก มันเป็นที่รู้จักกันดีว่าเป็นอิเล็กโทรไลต์
กัดกร่อนเป็นอีพ็อกซี่
/ เคลือบเหล็กเชื่อมเป็นผู้รับผิดชอบเคลือบเกาะติด
ขาดทุนไฮดรอกซิลไอออน ( OH − ) สร้างที่ติดต่อ / เคลือบโลหะเป็น
ผลของปฏิกิริยาการกัดกร่อน ( 2H2O-dx O2 → keyboard - key - name จอฟ้า 4oh − ) นี้สามารถส่งผลในการเพิ่มขึ้นของอ
ใต้เคลือบที่ก่อให้เกิดการยึดติด
พันธบัตรแบ่ง อย่างไรก็ตาม การแปลงสามารถลดการสูญเสียการยึดเกาะเคลือบ
ผ่านสองกลไกหลัก ก่อนการแปลง
ชั้นเคลือบสามารถลดฤทธิ์กัดกร่อนของพื้นผิวเหล็ก
ในการนี้ ไฮดรอกซิลไอออนซึ่งรับผิดชอบ
เคลือบเกาะติดสูญเสียการผลิตในลดจํานวนบนพื้นผิว
ของการเหล็ก ประการที่สอง การแปลงเคลือบสามารถบล็อก
รูขุมขนและช่องทาง และป้องกันการกัดกร่อนของอิเล็กโทรไลต์
ไปยังเว็บไซต์ที่ใช้งานของผิวเหล็ก พบว่าลดการยึดติด
ขาดทุนที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวตัวอย่างได้รับการรักษามากกว่าในตัวอย่างเปล่า มันเป็นที่ชัดเจนว่าใช้กับเหล็กแผ่นเคลือบ
ถือว่า PVA ผสมเคลือบฟอสเฟตมีการสูญเสียการยึดเกาะที่ถูกที่สุด นี้ได้รับ
เกิดจากสองเหตุผลหลัก แรก , ขนาดกะทัดรัดมากขึ้นฟอสเฟต
ชั้นเกิดขึ้นในการแสดงตนของ PVA เมื่อเทียบกับหนึ่งโดยไม่
สารเติมแต่ง เป็นผลให้กิจกรรมแคโทดของกลุ่มตัวอย่าง phosphated
การแปล กรุณารอสักครู่..
