热浸镀Zn-Al-Ce合金镀层及其转化膜的研究

发布时间：2017-10-23 15:19

  本文关键词：热浸镀Zn-Al-Ce合金镀层及其转化膜的研究

  更多相关文章： 热浸镀锌 锌铝合金 稀土 转化膜 柠檬酸三铵 耐蚀性

【摘要】：本文向锌浴中添加一定量的Al和Ce,通过热浸镀在Q235钢基上获得了Zn-Al、Zn-Al-Ce合金镀层,对镀层截面和合金组织进行了研究,以镀浴合金组织来表征镀层组织的表层,分析表层特征与镀层耐蚀性的关系。随后,以Mn(H2PO4)2·2H2O和Na2Si F6为主要成膜物质在Zn-5Al-0.08Ce镀层表面制备了一层基础型转化膜,并添加柠檬酸三铵对基础型转化膜的处理液进行改进,制备了耐蚀性能更好的改进型锰盐转化膜。采用SEM、EDS、XPS等方法分析了转化膜的表面形貌、成膜过程及膜层成分;通过NSS腐蚀试验、电化学测试等手段研究了转化膜的处理工艺以及膜层的耐蚀性能;并对转化膜的成膜机理进行了探讨。研究表明热浸镀Zn-Al-Ce合金镀层与热浸镀纯锌镀层截面组织差别很大,Zn-Al-Ce镀层由内外两层构成,内层是薄而连续致密的Fe-Al-Zn金属间化合物,外层则基本与镀浴的组织相同。对Zn-Al和Zn-Al-Ce合金组织的研究表明,加入Al后,镀浴合金组织由先共晶相和锌铝共晶组织构成。同时添加5wt%Al和0.08wt%Ce,获得的镀浴合金共晶组织呈短棒状,组织均匀性致密性最好。但所有的共晶组织都存在许多不同取向和致密性的共晶团。中性盐雾腐蚀试验和电化学测试结果表明,锌浴中添加Al和Ce能提高镀层的耐蚀性,热浸镀Zn-5Al-0.08Ce合金镀层在中性盐雾腐蚀试验中白锈覆盖面积最小,且极化电阻最大,腐蚀电流密度最小,电化学交流阻抗谱的容抗弧半径最大,说明了热浸镀Zn-5Al-0.08Ce合金镀层具有最佳耐蚀性。热浸镀Zn-5Al-0.08Ce镀层基础型转化膜的最佳成膜工艺:Mn(H2PO4)2·2H2O 30 g/L,Na2Si F6 0.3g/L,p H 3.0,处理时间2 min。制备改进型转化膜时柠檬酸三铵的最佳添加量为1g/L。SEM分析表明,基础型和改进型转化膜都随着处理时间的延长而增厚。加入柠檬酸三铵后膜层生长速度加快,转化膜缺陷减少,厚度和致密性增加。当处理时间超过2min以后,膜层被刻蚀,出现了裂纹和剥落。中性盐雾腐蚀试验结果表明,热浸镀Zn-5Al-0.08Ce镀层经基础型转化液处理后,其耐中性盐雾腐蚀的能力明显提高。加入柠檬酸三铵后,获得的改进型转化膜腐蚀面积进一步减小,耐蚀性进一步提高。电化学测试结果表明,经转化处理后,试样的极化电阻和交流阻抗增大,腐蚀电流密度下降,耐蚀性得到有效提高。加入柠檬酸三铵后,在处理时间为2min时,所得改进型转化膜的极化电阻最大,腐蚀电流密度最小。EDS、XPS的分析表明,与基础型转化膜相比,改进型转化膜膜层中出了含有Zn、Al、O、P、Mn、F、Si元素外,还含有较多的C,而且Si含量更高。基础型转化膜由Zn O、Zn F2、Zn3(PO4)2、Si O2、Al2O3/Al(OH)3和Mn的氧化物构成,改进型转化膜膜层中还含有柠檬酸盐类物质。
【关键词】：热浸镀锌 锌铝合金 稀土 转化膜 柠檬酸三铵 耐蚀性
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-28
• 1.1 前言12
• 1.2 热浸镀锌合金12-17
• 1.2.1 热浸镀Zn-Al合金13-14
• 1.2.2 热浸镀Zn-Ni合金14-16
• 1.2.2.1 活性钢的Sandelin效应14-15
• 1.2.2.2 Ni对镀锌层性能的影响15-16
• 1.2.3 热浸镀Zn-Mn合金16-17
• 1.3 热镀锌层和铝合金的腐蚀及钝化17-24
• 1.3.1 铬酸盐转化膜17-19
• 1.3.2 钼酸盐转化膜19-20
• 1.3.3 钛锆系转化膜20-21
• 1.3.4 有机物化学转化膜21-24
• 1.3.4.1 单宁酸21-22
• 1.3.4.2 植酸22-23
• 1.3.4.3 柠檬酸23-24
• 1.4 稀土元素RE在热镀锌中的研究与应用24-26
• 1.4.1 稀土作为合金元素在热浸镀锌中的研究和应用24-25
• 1.4.2 稀土转化膜的研究和应用25-26
• 1.5 本课题的研究内容及意义26-28
• 第二章 试验内容和方法28-32
• 2.1 试验材料28
• 2.1.1 热浸镀锌合金试样的制备28
• 2.1.2 试验试剂28
• 2.2 热镀锌合金试样的制备28-29
• 2.2.1 中间合金的熔炼28-29
• 2.2.2 热浸镀锌合金镀层试样的制备29
• 2.2.3 金相试样的制备29
• 2.3 试验设备及型号29-30
• 2.4 热浸镀Zn-Al-Ce合金镀层转化膜成膜工艺30
• 2.4.1 基础型成膜工艺30
• 2.4.2 改进型成膜工艺30
• 2.5 膜层微观形貌、成分的研究方法30-31
• 2.5.1 膜层组织形貌的观察30
• 2.5.2 膜层化学成分分析30-31
• 2.6 膜层耐蚀性的研究方法31-32
• 2.6.1 中性盐雾(NSS)试验31
• 2.6.2 电化学测试31-32
• 第三章 热浸镀Zn-Al-Ce合金镀层组织与耐蚀性32-45
• 3.1 前言32
• 3.2 热浸镀锌铝合金镀层组织32-37
• 3.2.1 热浸镀Zn-Al-Ce合金镀层截面组织32-34
• 3.2.2 Al含量对Zn-Al合金组织的影响34-35
• 3.2.3 Ce含量对Zn-Al-Ce合金组织的影响35-37
• 3.3 热浸镀Zn-Al合金镀层的耐蚀性能37-40
• 3.3.1 电化学阻抗谱分析37-38
• 3.3.2 电化学极化分析38-39
• 3.3.3 中性盐雾腐蚀试验39-40
• 3.4 热浸镀Zn-Al-Ce合金镀层的耐蚀性能40-43
• 3.4.1 电化学阻抗谱分析40-41
• 3.4.2 电化学极化分析41-42
• 3.4.3 中性盐雾腐蚀试验42-43
• 3.5 本章小结43-45
• 第四章 热浸镀Zn-Al-Ce合金镀层基础型转化膜45-62
• 4.1 前言45
• 4.2 基础型转化膜成膜工艺45-49
• 4.2.1 成膜工艺的确定45-48
• 4.2.2 成膜因素的分析48-49
• 4.3 基础型转化膜的膜层分析49-55
• 4.3.1 表面形貌49-52
• 4.3.2 X射线光电子能谱分析(XPS)52-55
• 4.4 基础型转化膜成膜过程分析55-57
• 4.5 基础型转化膜的耐蚀性能57-60
• 4.5.1 中性盐雾腐蚀试验57
• 4.5.2 电化学极化分析57-59
• 4.5.3 电化学阻抗谱分析59-60
• 4.6 本章小结60-62
• 第五章 热浸镀Zn-Al-Ce镀层改进型转化膜的制备与性能62-75
• 5.1 前言62
• 5.2 柠檬酸三铵改进型锰盐转化膜的制备62-63
• 5.3 改进型转化膜的形貌及成分分析63-70
• 5.3.1 表面形貌分析63-66
• 5.3.2 X射线光电子能谱分析(XPS)66-69
• 5.3.3 红外光谱分析69-70
• 5.4 改进型转化膜的耐蚀性能70-73
• 5.4.1 中性盐雾腐蚀试验70-71
• 5.4.2 电化学极化分析71-72
• 5.4.3 电化学阻抗谱分析72-73
• 5.5 本章小结73-75
• 结论75-77
• 参考文献77-85
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果85-86
• 致谢86-87
• 附件87

【引证文献】

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 邹洪庆;;铸铝合金锆系非络化学成膜处理工艺应用[A];2002年全国电子电镀年会论文集[C];2002年

，

本文编号：1084032