阅读说明：本技术 一种渐变型石墨烯锌涂层 (Gradual change type graphene zinc coating ) 是由 杨军华 陈旭 周槿 朱建军 王伟 梁元军 贾雪 朱理智 于 2021-08-20 设计创作，主要内容包括：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。(The invention discloses a graded graphene zinc coating, which adopts graphene and zinc with different amounts to form a plurality of coatings, wherein the first coating is contacted with a steel substrate, and by analogy, the last coating is contacted with a corrosive medium, the zinc content is gradually reduced from the first coating to the last coating to present a gradient, and by utilizing the advantages of large surface area and good conductivity of the nano graphene material, the nano graphene material is added into the zinc-containing coating to activate the cathode protection effect of a small amount of zinc in the coating, simultaneously improve the shielding and blocking performance of the coating on the corrosive medium, form a graded graphene zinc coating system with low surface density, gradually reduce the zinc content from inside to outside, maintain the effective cathode protection effect on the steel substrate, reduce the corrosion thermodynamic tendency of an outer coating, reduce the cost and the weight, and have obvious economic benefits.)

一种渐变型石墨烯锌涂层

技术领域

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

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。

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。

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。

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。

发明内容

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。

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。

进一步的，涂层中的石墨烯为单独或堆垛的碳纳米结构。

进一步的，涂层数为2到5层。

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％。

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％。

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。

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。

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

图1是5道涂层示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案做具体的说明。

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。

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％。

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。