热镀锌板双硅烷无铬钝化膜性能的研究
发布时间：2020-03-11 21:42
【摘要】：目的为进一步提高热镀锌板无铬钝化膜的耐腐蚀性能。方法以偏钒酸铵和氟钛酸作为无机组分,添加主要成膜物质苯丙乳液,通过硅烷偶联剂KH-560和KH-570将两者紧密连接,在热镀锌板表面获得一层耐腐蚀性较强的双硅烷无铬钝化膜。采用中性盐雾试验、电化学试验、扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)等表征钝化膜的耐腐蚀性能。结果热镀锌板-双硅烷无铬钝化膜经96 h中性盐雾试验,腐蚀面积在2%~4%,腐蚀电流密度比热镀锌板基体降低一个数量等级,这表明双硅烷无铬钝化膜能提供良好的耐腐蚀能力。SEM分析表明在热镀锌板表面生成了一层均匀、连续、致密的钝化薄膜,钝化膜的厚度大约在3μm。FTIR分析表明,双硅烷无铬钝化膜中存在—(CH_2)_n—、C=O、Si—O、Si—O—Si、Si—O—Zn键。结论在热镀锌板表面生成了一层均匀、致密的钝化膜,使热镀锌板呈现良好的耐腐蚀性能,且满足工业应用标准。
【图文】：
·204·表面技术2017年6月表面依然无明显腐蚀现象，只有边缘部位出现少量的腐蚀，且大多为点蚀，腐蚀面积在2%~4%之间，小于工业要求的5%。图1d显示的热镀锌板基体经24h盐雾试验后，表面锌层基本完全腐蚀，，说明热镀锌板经双硅烷无铬化后，耐腐蚀性能明显提高，且能够满足工业的应用要求。图1盐雾试验照片Fig.1Imagesofthesaltspray:a)theHDGsteel,b)thebis-silanechromium-freepassivationfilm,c)thebafter96hofSSTtest,d)theaafter24hofSSTtest2.2电化学试验结果分别对热镀锌板基体、热镀锌板-三价铬钝化膜、热镀锌板-双硅无铬烷钝化膜进行电化学测试，得到Tafel极化曲线和相应参数，分别见图2和表1。金属的腐蚀速率一般由金属在钝态下的腐蚀电流密度来决定，腐蚀电位的正移也反映出金属表面从活化状态向钝化状态的转变[15]。图2和表1显示，相比热镀锌板基体，热镀锌板-双硅烷无铬钝化膜和热镀锌板-三价铬钝化膜开路电位均正移，且电流密度都大幅度降低一个数量等级，说明钝化后的试样耐腐蚀性能提高，而且热镀锌板-双硅烷无铬钝化膜的腐蚀电流密度低于热镀锌板-三价铬钝化膜。这是由于双硅烷无铬钝化膜的存在，阻滞镀锌层腐蚀过程的阳极和阴极反应，延缓阳极与阴极之间的电荷转移，减缓腐蚀介质的渗入，从而达到防腐效果。图2不同样品的塔菲尔曲线Fig.2Tafelpolarizationcureofdifferentsamples表1不同样品的塔菲尔曲线数据Tab.1Resultsoftafelpolarizationcureindifferentsamples不同膜层腐蚀电流密度/(×105A·cm2)腐蚀电位/V热镀锌板基体15.1151.124热镀锌板基体-双硅烷无铬钝化膜1.7701.102热镀锌板基体-三价铬钝化膜5.6061.0642.3SEM表面形貌分析图3分别为热镀锌板基体、热镀锌板-双硅烷
腐蚀，且大多为点蚀，腐蚀面积在2%~4%之间，小于工业要求的5%。图1d显示的热镀锌板基体经24h盐雾试验后，表面锌层基本完全腐蚀，说明热镀锌板经双硅烷无铬化后，耐腐蚀性能明显提高，且能够满足工业的应用要求。图1盐雾试验照片Fig.1Imagesofthesaltspray:a)theHDGsteel,b)thebis-silanechromium-freepassivationfilm,c)thebafter96hofSSTtest,d)theaafter24hofSSTtest2.2电化学试验结果分别对热镀锌板基体、热镀锌板-三价铬钝化膜、热镀锌板-双硅无铬烷钝化膜进行电化学测试，得到Tafel极化曲线和相应参数，分别见图2和表1。金属的腐蚀速率一般由金属在钝态下的腐蚀电流密度来决定，腐蚀电位的正移也反映出金属表面从活化状态向钝化状态的转变[15]。图2和表1显示，相比热镀锌板基体，热镀锌板-双硅烷无铬钝化膜和热镀锌板-三价铬钝化膜开路电位均正移，且电流密度都大幅度降低一个数量等级，说明钝化后的试样耐腐蚀性能提高，而且热镀锌板-双硅烷无铬钝化膜的腐蚀电流密度低于热镀锌板-三价铬钝化膜。这是由于双硅烷无铬钝化膜的存在，阻滞镀锌层腐蚀过程的阳极和阴极反应，延缓阳极与阴极之间的电荷转移，减缓腐蚀介质的渗入，从而达到防腐效果。图2不同样品的塔菲尔曲线Fig.2Tafelpolarizationcureofdifferentsamples表1不同样品的塔菲尔曲线数据Tab.1Resultsoftafelpolarizationcureindifferentsamples不同膜层腐蚀电流密度/(×105A·cm2)腐蚀电位/V热镀锌板基体15.1151.124热镀锌板基体-双硅烷无铬钝化膜1.7701.102热镀锌板基体-三价铬钝化膜5.6061.0642.3SEM表面形貌分析图3分别为热镀锌板基体、热镀锌板-双硅烷无铬钝化膜、24h盐雾试验后的热镀锌板基体和96h盐雾试验后的热镀锌板-双硅?
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·204·表面技术2017年6月表面依然无明显腐蚀现象，只有边缘部位出现少量的腐蚀，且大多为点蚀，腐蚀面积在2%~4%之间，小于工业要求的5%。图1d显示的热镀锌板基体经24h盐雾试验后，表面锌层基本完全腐蚀，，说明热镀锌板经双硅烷无铬化后，耐腐蚀性能明显提高，且能够满足工业的应用要求。图1盐雾试验照片Fig.1Imagesofthesaltspray:a)theHDGsteel,b)thebis-silanechromium-freepassivationfilm,c)thebafter96hofSSTtest,d)theaafter24hofSSTtest2.2电化学试验结果分别对热镀锌板基体、热镀锌板-三价铬钝化膜、热镀锌板-双硅无铬烷钝化膜进行电化学测试，得到Tafel极化曲线和相应参数，分别见图2和表1。金属的腐蚀速率一般由金属在钝态下的腐蚀电流密度来决定，腐蚀电位的正移也反映出金属表面从活化状态向钝化状态的转变[15]。图2和表1显示，相比热镀锌板基体，热镀锌板-双硅烷无铬钝化膜和热镀锌板-三价铬钝化膜开路电位均正移，且电流密度都大幅度降低一个数量等级，说明钝化后的试样耐腐蚀性能提高，而且热镀锌板-双硅烷无铬钝化膜的腐蚀电流密度低于热镀锌板-三价铬钝化膜。这是由于双硅烷无铬钝化膜的存在，阻滞镀锌层腐蚀过程的阳极和阴极反应，延缓阳极与阴极之间的电荷转移，减缓腐蚀介质的渗入，从而达到防腐效果。图2不同样品的塔菲尔曲线Fig.2Tafelpolarizationcureofdifferentsamples表1不同样品的塔菲尔曲线数据Tab.1Resultsoftafelpolarizationcureindifferentsamples不同膜层腐蚀电流密度/(×105A·cm2)腐蚀电位/V热镀锌板基体15.1151.124热镀锌板基体-双硅烷无铬钝化膜1.7701.102热镀锌板基体-三价铬钝化膜5.6061.0642.3SEM表面形貌分析图3分别为热镀锌板基体、热镀锌板-双硅烷
腐蚀，且大多为点蚀，腐蚀面积在2%~4%之间，小于工业要求的5%。图1d显示的热镀锌板基体经24h盐雾试验后，表面锌层基本完全腐蚀，说明热镀锌板经双硅烷无铬化后，耐腐蚀性能明显提高，且能够满足工业的应用要求。图1盐雾试验照片Fig.1Imagesofthesaltspray:a)theHDGsteel,b)thebis-silanechromium-freepassivationfilm,c)thebafter96hofSSTtest,d)theaafter24hofSSTtest2.2电化学试验结果分别对热镀锌板基体、热镀锌板-三价铬钝化膜、热镀锌板-双硅无铬烷钝化膜进行电化学测试，得到Tafel极化曲线和相应参数，分别见图2和表1。金属的腐蚀速率一般由金属在钝态下的腐蚀电流密度来决定，腐蚀电位的正移也反映出金属表面从活化状态向钝化状态的转变[15]。图2和表1显示，相比热镀锌板基体，热镀锌板-双硅烷无铬钝化膜和热镀锌板-三价铬钝化膜开路电位均正移，且电流密度都大幅度降低一个数量等级，说明钝化后的试样耐腐蚀性能提高，而且热镀锌板-双硅烷无铬钝化膜的腐蚀电流密度低于热镀锌板-三价铬钝化膜。这是由于双硅烷无铬钝化膜的存在，阻滞镀锌层腐蚀过程的阳极和阴极反应，延缓阳极与阴极之间的电荷转移，减缓腐蚀介质的渗入，从而达到防腐效果。图2不同样品的塔菲尔曲线Fig.2Tafelpolarizationcureofdifferentsamples表1不同样品的塔菲尔曲线数据Tab.1Resultsoftafelpolarizationcureindifferentsamples不同膜层腐蚀电流密度/(×105A·cm2)腐蚀电位/V热镀锌板基体15.1151.124热镀锌板基体-双硅烷无铬钝化膜1.7701.102热镀锌板基体-三价铬钝化膜5.6061.0642.3SEM表面形貌分析图3分别为热镀锌板基体、热镀锌板-双硅烷无铬钝化膜、24h盐雾试验后的热镀锌板基体和96h盐雾试验后的热镀锌板-双硅?
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