无铬彩色钝化工艺的优化及其性能的研究
发布时间：2021-05-31 13:41
电镀锌是应用比较广泛的金属防腐蚀措施之一。为了进一步提高工件的耐腐蚀性,电镀后要进行钝化处理。在工业中应用比较广泛的是六价铬钝化和三价铬钝化,但是铬酸盐不管是对人体还是对环境危害很大。为了减少钝化液的危害,无铬钝化逐渐取代了铬酸盐钝化。单独的无机盐或有机化合物钝化所生成的钝化膜的耐腐蚀性能并不理想。而复合钝化中有机物和无机盐之间的相互配合,所得到的钝化膜具有很强的延缓腐蚀能力,有的甚至接近或超过铬酸盐钝化。本文所采用的是单宁酸—硅酸钠复合钝化,通过有机与无机的协同作用来提高钝化膜的耐腐蚀性能。单因素实验确定钝化膜各组分的最佳含量范围,然后通过正交实验确定钝化液的最佳配比。单宁酸—硅酸钠复合钝化最佳工艺为:7 g/L C76H52O46、5g/L Na2SiO3·9H2O、6mL/L TiCl3、15mL/L H2O2、8 mL/L H3PO4、4m...
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
植酸与金属基体结合图[28]
昆明理工大学硕士学位论文32大时，圆弧的半径就比较的大，从而得到钝化膜的抗腐蚀性能非常好。通过交流阻抗谱，还可以拟合测试样品的等效电路图，通过等效电路图来计算出不同工艺下钝化膜电阻的大小，从而比较钝化膜耐腐蚀性的好坏。如图2.4为Nyquist图中纯电阻体系、纯电容体系和纯感抗体系的交流阻抗示意图。图2.3纯电阻体系、纯电容体系和纯感抗体系的交流阻抗图[47]Fig.2.3SchematicdiagramofACimpedanceofpureresistancesystem,purecapacitancesystemandpureinductionsystem2.5镀锌无铬钝化膜表面形貌及能谱分析镀锌层无铬钝化膜的表面形貌对钝化膜的耐腐蚀性有一定的影响。钝化膜的平整度决定着钝化的均匀性，钝化膜的致密性决定着钝化膜的质量，钝化膜的空隙及裂纹决定着钝化膜是否有好的耐腐蚀性能。因此，钝化的形貌对钝化膜的综合性能有很大的影响。而用人眼观察钝化膜只能看到其宏观的颜色和钝化的平整度，对膜内部的裂纹和孔隙无法观察到。此时需要借助一些精密仪器来辅助观察。本论文中对钝化膜微观形貌的观察采用日立S-3400N型扫描电子显微镜，通过放大一定的倍数对钝化膜进行观察分析，通过配合使用的EDS能谱仪对钝化膜的元素进行半定量分析。从而可以得到不同工艺下各个元素的含量。通过红外光谱分析钝化膜中所含的官能团及化合键，分析钝化膜所含有机物及无机物从而知道钝化膜的成膜机理。2.6镀锌无铬钝化膜颜色定量表征镀锌层无铬钝化膜在某些应用中需要其外观颜色来装饰，钝化膜外观颜色的均匀性也是评价钝化膜质量的另一个标准。在日常中，人们对颜色的感官都是通过我们的眼睛进行观看，这往往会带有个人的感情色彩，而没有一个统一的标准。
第三章镀锌层无铬钝化工艺确定37图3.2钝化液中单宁酸浓度对钝化膜耐蚀性的影响Fig.3.2Effectoftannicacidconcentrationonthecorrosionresistanceofpassivationfilminpassivationsolution综合图3.1和图3.2可知，单宁酸为主要的成膜剂，由于单宁酸的特殊性质单宁酸可以与金属离子反应生成钝化膜，附着在基材表面。当钝化液中没有单宁酸时，镀锌层没有单宁酸与金属的螯合物，与腐蚀介质接触时会很快的发生腐蚀，单宁酸含量较小时，钝化膜比较的薄，腐蚀物很轻松透过钝化膜，与内层的基材发生反应。单宁酸达到合适的量时钝化膜分布比较均匀致密，有一定的厚度，钝化膜对基体起到保护作用。当与腐蚀介质接触时腐蚀介质很难穿过钝化膜。随着单宁酸的增加，在相同的钝化时间内反应加快，生成的单宁酸络合物增多，大量地附着在基材上，使钝化膜疏松，甚至出现缺陷，腐蚀介质与钝化膜缺陷接触时，基体在很短的时间内发生腐蚀，对基体并没有起到保护作用。因此，合适的单宁酸含量可以有效地促进钝化膜的生长，生成耐腐蚀性能好及致密的钝化膜。3.2.1.2硅酸钠不同含量对钝化膜综合性能的影响硅酸盐由于环境友好，无污染，广泛地应用于工业钝化。在酸性的钝化液中锌发生溶解，由于单质锌的溶解和pH值的升高，钝化液中生成不易溶解的氢氧化物，最终脱水后转化为氧化物，成为钝化膜的一部分；另一方面钝化溶液中存在有Si-OH键所组成的阴离子基团在硅酸盐中。附着在基材上，最终形成钝化膜。图3.3为不同含量的硅酸钠对钝化膜的颜色与光亮度的影响。如图所示，在硅酸钠含量为0g/L时，镀锌层几乎没有钝化膜生成，有大片的镀锌层裸露在空气中。硅酸钠含量为2g/L时，钝化膜发雾，且钝化膜不完整，有部分镀锌层暴露在空气中。当硅酸钠的含量为4g/L时，钝化
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳钢化学镀镍层无铬钝化工艺的研究[J]. 杨春. 电镀与环保. 2018(01)
[2]钼酸盐与硅酸盐复合钝化膜耐蚀性的研究[J]. 陈志康,陈春锦,范志远,黄志锋,潘春阳,叶锦辉. 电镀与环保. 2018(01)
[3]硅烷偶联剂对热镀锌钢板无铬钝化液性能的影响[J]. 张琪,伍林,童坤,李泽亚,刘盈,张军锋,舒沙沙,柳家明,饶文昊. 电镀与涂饰. 2017(20)
[4]电镀锌板钼酸盐体系钝化膜的制备和腐蚀性能研究[J]. 李敏,范欣,李萍,王彬. 热加工工艺. 2017(18)
[5]热镀锌双硅烷无铬钝化成膜机理及膜层性能研究[J]. 郭太雄,刘常升,徐权,王雷,周一林. 腐蚀科学与防护技术. 2017(05)
[6]金属表面无铬钝化研究进展[J]. 纪忆,张永海. 电镀与涂饰. 2017(12)
[7]热浸锌层植酸/硅烷复合钝化膜及其耐蚀性能[J]. 于泽腾,胡会利,韩雪,张晋瑜. 材料保护. 2017(05)
[8]热浸镀锌层有机物-无机物复合钝化工艺优选及其性能[J]. 郭凤广,范云鹰,王波. 材料保护. 2017(04)
[9]镀锌层硅酸盐及有机硅钝化研究进展[J]. 邓碧鑫,张金生,毛祖国,史志民,史晗,张德忠. 电镀与精饰. 2016(07)
[10]镀锡板钨酸盐钝化工艺[J]. 王守兵,高虹,马梦迪. 电镀与环保. 2015(05)
博士论文
[1]离子液体与固体界面的分子模拟：纤维素溶解与碳纳米管分散[D]. 霍锋.北京化工大学 2013
硕士论文
[1]热浸镀锌及硅酸盐/钼酸盐钝化工艺研究[D]. 卫明.昆明理工大学 2017
[2]一种环保型硅酸盐钝化液的配制与耐腐蚀性能研究[D]. 田裕昌.广东工业大学 2015
本文编号：3208371
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
植酸与金属基体结合图[28]
昆明理工大学硕士学位论文32大时，圆弧的半径就比较的大，从而得到钝化膜的抗腐蚀性能非常好。通过交流阻抗谱，还可以拟合测试样品的等效电路图，通过等效电路图来计算出不同工艺下钝化膜电阻的大小，从而比较钝化膜耐腐蚀性的好坏。如图2.4为Nyquist图中纯电阻体系、纯电容体系和纯感抗体系的交流阻抗示意图。图2.3纯电阻体系、纯电容体系和纯感抗体系的交流阻抗图[47]Fig.2.3SchematicdiagramofACimpedanceofpureresistancesystem,purecapacitancesystemandpureinductionsystem2.5镀锌无铬钝化膜表面形貌及能谱分析镀锌层无铬钝化膜的表面形貌对钝化膜的耐腐蚀性有一定的影响。钝化膜的平整度决定着钝化的均匀性，钝化膜的致密性决定着钝化膜的质量，钝化膜的空隙及裂纹决定着钝化膜是否有好的耐腐蚀性能。因此，钝化的形貌对钝化膜的综合性能有很大的影响。而用人眼观察钝化膜只能看到其宏观的颜色和钝化的平整度，对膜内部的裂纹和孔隙无法观察到。此时需要借助一些精密仪器来辅助观察。本论文中对钝化膜微观形貌的观察采用日立S-3400N型扫描电子显微镜，通过放大一定的倍数对钝化膜进行观察分析，通过配合使用的EDS能谱仪对钝化膜的元素进行半定量分析。从而可以得到不同工艺下各个元素的含量。通过红外光谱分析钝化膜中所含的官能团及化合键，分析钝化膜所含有机物及无机物从而知道钝化膜的成膜机理。2.6镀锌无铬钝化膜颜色定量表征镀锌层无铬钝化膜在某些应用中需要其外观颜色来装饰，钝化膜外观颜色的均匀性也是评价钝化膜质量的另一个标准。在日常中，人们对颜色的感官都是通过我们的眼睛进行观看，这往往会带有个人的感情色彩，而没有一个统一的标准。
第三章镀锌层无铬钝化工艺确定37图3.2钝化液中单宁酸浓度对钝化膜耐蚀性的影响Fig.3.2Effectoftannicacidconcentrationonthecorrosionresistanceofpassivationfilminpassivationsolution综合图3.1和图3.2可知，单宁酸为主要的成膜剂，由于单宁酸的特殊性质单宁酸可以与金属离子反应生成钝化膜，附着在基材表面。当钝化液中没有单宁酸时，镀锌层没有单宁酸与金属的螯合物，与腐蚀介质接触时会很快的发生腐蚀，单宁酸含量较小时，钝化膜比较的薄，腐蚀物很轻松透过钝化膜，与内层的基材发生反应。单宁酸达到合适的量时钝化膜分布比较均匀致密，有一定的厚度，钝化膜对基体起到保护作用。当与腐蚀介质接触时腐蚀介质很难穿过钝化膜。随着单宁酸的增加，在相同的钝化时间内反应加快，生成的单宁酸络合物增多，大量地附着在基材上，使钝化膜疏松，甚至出现缺陷，腐蚀介质与钝化膜缺陷接触时，基体在很短的时间内发生腐蚀，对基体并没有起到保护作用。因此，合适的单宁酸含量可以有效地促进钝化膜的生长，生成耐腐蚀性能好及致密的钝化膜。3.2.1.2硅酸钠不同含量对钝化膜综合性能的影响硅酸盐由于环境友好，无污染，广泛地应用于工业钝化。在酸性的钝化液中锌发生溶解，由于单质锌的溶解和pH值的升高，钝化液中生成不易溶解的氢氧化物，最终脱水后转化为氧化物，成为钝化膜的一部分；另一方面钝化溶液中存在有Si-OH键所组成的阴离子基团在硅酸盐中。附着在基材上，最终形成钝化膜。图3.3为不同含量的硅酸钠对钝化膜的颜色与光亮度的影响。如图所示，在硅酸钠含量为0g/L时，镀锌层几乎没有钝化膜生成，有大片的镀锌层裸露在空气中。硅酸钠含量为2g/L时，钝化膜发雾，且钝化膜不完整，有部分镀锌层暴露在空气中。当硅酸钠的含量为4g/L时，钝化
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳钢化学镀镍层无铬钝化工艺的研究[J]. 杨春. 电镀与环保. 2018(01)
[2]钼酸盐与硅酸盐复合钝化膜耐蚀性的研究[J]. 陈志康,陈春锦,范志远,黄志锋,潘春阳,叶锦辉. 电镀与环保. 2018(01)
[3]硅烷偶联剂对热镀锌钢板无铬钝化液性能的影响[J]. 张琪,伍林,童坤,李泽亚,刘盈,张军锋,舒沙沙,柳家明,饶文昊. 电镀与涂饰. 2017(20)
[4]电镀锌板钼酸盐体系钝化膜的制备和腐蚀性能研究[J]. 李敏,范欣,李萍,王彬. 热加工工艺. 2017(18)
[5]热镀锌双硅烷无铬钝化成膜机理及膜层性能研究[J]. 郭太雄,刘常升,徐权,王雷,周一林. 腐蚀科学与防护技术. 2017(05)
[6]金属表面无铬钝化研究进展[J]. 纪忆,张永海. 电镀与涂饰. 2017(12)
[7]热浸锌层植酸/硅烷复合钝化膜及其耐蚀性能[J]. 于泽腾,胡会利,韩雪,张晋瑜. 材料保护. 2017(05)
[8]热浸镀锌层有机物-无机物复合钝化工艺优选及其性能[J]. 郭凤广,范云鹰,王波. 材料保护. 2017(04)
[9]镀锌层硅酸盐及有机硅钝化研究进展[J]. 邓碧鑫,张金生,毛祖国,史志民,史晗,张德忠. 电镀与精饰. 2016(07)
[10]镀锡板钨酸盐钝化工艺[J]. 王守兵,高虹,马梦迪. 电镀与环保. 2015(05)
博士论文
[1]离子液体与固体界面的分子模拟：纤维素溶解与碳纳米管分散[D]. 霍锋.北京化工大学 2013
硕士论文
[1]热浸镀锌及硅酸盐/钼酸盐钝化工艺研究[D]. 卫明.昆明理工大学 2017
[2]一种环保型硅酸盐钝化液的配制与耐腐蚀性能研究[D]. 田裕昌.广东工业大学 2015
本文编号：3208371
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