电镀锌硅钛复合钝化工艺研究

发布时间：2017-10-09 02:09

  本文关键词：电镀锌硅钛复合钝化工艺研究

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【摘要】：铬酸盐钝化由于操作简单、成本低、耐蚀性好,具有自修复性,广泛应用于镀锌钢铁件的后处理。但其钝化液中的六价铬有毒可致癌,各国已明令禁止铬酸盐的使用及废水的排放。目前市场上广泛应用的是三价铬钝化技术,其毒性相对铬酸盐大幅度降低,但工艺不稳定,在使用和放置过程中易转化为六价铬,仍无法彻底解决铬酸盐钝化的污染问题。本文使用化学浸泡法,在硅酸盐钝化工艺的基础上分别对添加剂组分TiCl3、CoSO4、 ZrF4、Ce(NO3)3、KMnO4优选,结果表明其对膜层耐蚀性能的影响大小为Ti3+Co2+ZrF4 Ce3+KMn04,确定TiCl3为最佳添加组分,最终得到了以硅酸盐和钛盐为主要成膜物质的硅钛复合无铬钝化工艺,钝化液的最佳配方及操作条件为：Na2SiO3·9H2O 10·40g/L, TiCl3 2～10mL/L, NaNO3 10～40g/L, KF 2～10g/L, PH 1.5-2.5,钝化时间20-50s,钝化温度15～30℃,恒温烘干老化。SEM和XPS结果表明该复合膜较单一硅酸盐钝化膜微裂纹少、致密、膜层表面平整且团聚物颗粒小。膜层导电性差,主要组分为Zn4Si2O7(OH)2·2H2O、SiO2、Zn(OH)2、Zn(OH)2. TiO2。复合膜使镀锌层的阴极和阳极曲线均发生了一定的移动,容抗弧半径远大于单一硅酸盐钝化膜,钝化膜中性盐雾实验出白锈时间为72h,与三价铬钝化膜耐蚀性能相当。为方便无铬钝化液的工业应用,得到钝化浓缩液的A剂为Na2SiO3·9H2O、NaNO33、KF,最大浓缩12倍；B剂为TiCl3、H2SO4、H2O2、H20,最佳配比为TiCl3:H2SO4: H202:H20=1:2:2.5:4。该钝化浓缩液锌酸盐镀锌体系耐蚀性能优于氯化钾镀锌,对不同零件均能得到外观和耐蚀性较好的膜层。
【关键词】：电镀锌 无铬 硅酸盐 复合膜
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 金属腐蚀概述12
• 1.2 腐蚀防护方法12-13
• 1.3 电镀锌及钝化处理13-14
• 1.4 铬酸盐钝化技术的发展14-15
• 1.4.1 铬酸盐钝化14-15
• 1.4.2 三价铬钝化15
• 1.5 无铬钝化技术的研究进展15-20
• 1.5.1 硅酸盐钝化16
• 1.5.2 稀土金属盐钝化16-17
• 1.5.3 钛盐钝化17-18
• 1.5.4 有机硅烷钝化18
• 1.5.5 有机酸钝化18-19
• 1.5.6 其他无铬钝化19-20
• 1.6 课题选定及研究内容20-22
• 1.6.1 课题选定20-21
• 1.6.2 研究内容21-22
• 第二章 试验材料和方法22-34
• 2.1 试验材料、药品和仪器22-24
• 2.2 实验工艺流程24
• 2.3 电镀锌试样的制备24-27
• 2.3.1 预处理24-25
• 2.3.2 电镀锌25-27
• 2.4 钝化处理27-28
• 2.5 钝化膜的性能测试28-31
• 2.5.1 钝化膜的外观和附着力的测试28
• 2.5.2 中性盐雾试验28-29
• 2.5.3 盐水浸泡试验29-30
• 2.5.4 硫酸铜点滴实验30
• 2.5.5 电化学性能测试30-31
• 2.6 钝化膜的微观形貌及化学组成31
• 2.7 钝化浓缩液配制及稳定性考查31-34
• 2.7.1 钝化浓缩液的配制31-32
• 2.7.2 钝化浓缩稳定性的考查32-34
• 第三章 无铬钝化工艺研究34-54
• 3.1 钝化液基础组分及工艺条件的确定34
• 3.2 钝化液各组分的单因素试验34-40
• 3.2.1 Na_2SiO_3·9H_2O浓度对钝化膜的外观和耐蚀性能的影响34-36
• 3.2.2 NaNO_3浓度对钝化膜的外观和耐蚀性能的影响36
• 3.2.3 H_2O_2浓度对钝化膜的外观和耐蚀性能的影响36-38
• 3.2.4 KF浓度对钝化膜的外观和耐蚀性能的影响38-39
• 3.2.5 CUSO_4·5H_2O浓度对钝化膜的外观和耐蚀性能的影响39-40
• 3.3 钝化工艺条件的单因素实验40-44
• 3.3.1 PH值对钝化膜的外观和耐蚀性能的影响40-41
• 3.3.2 钝化时间对钝化膜的外观和耐蚀性能的影响41-42
• 3.3.3 钝化液温度对钝化膜的外观和耐蚀性能的影响42-43
• 3.3.4 干燥方式对钝化膜的外观和耐蚀性能的影响43-44
• 3.4 钝化液添加组分的单因素实验44-49
• 3.4.1 CoSO_4对钝化膜的外观和耐蚀性能的影响44-45
• 3.4.2 TiCl_3对钝化膜的外观和耐蚀性能的影响45-46
• 3.4.3 Ce(NO_3)_3对钝化膜的外观和耐蚀性能的影响46-47
• 3.4.4 ZrF_4对钝化膜的外观和耐蚀性能的影响47-48
• 3.4.5 KMnO_4对钝化膜的外观和耐蚀性能的影响48-49
• 3.5 钝化液配方及操作工艺的确定49-50
• 3.6 钝化液组分的正交实验50-52
• 3.7 钝化液稳定性的考查52
• 3.8 本章小结52-54
• 第四章 钝化膜性能及耐蚀机理研究54-68
• 4.1 钝化膜性能测试54-60
• 4.1.1 中性盐雾实验54-55
• 4.1.3 盐水浸泡实验55-56
• 4.1.4 硫酸铜点滴实验56-57
• 4.1.5 附着力测试57
• 4.1.6 电化学测试57-60
• 4.2 钝化膜微观形貌60-61
• 4.3 钝化膜化学组成61-64
• 4.4 钝化膜成膜过程64-65
• 4.5 钝化膜耐蚀机理65
• 4.6 本章小结65-68
• 第五章 无铬钝化工业应用基础研究68-78
• 5.1 钝化液各组分稳定性分析68
• 5.2 钝化浓液剂组分的确定68-70
• 5.2.1 钝化浓液剂组分间的组合性分析68-69
• 5.2.2 钝化液的配置过程的研究69
• 5.2.3 钝化液放置过程的研究69-70
• 5.3 钝化浓缩浓缩倍数的确定70-71
• 5.3.1 A剂浓缩倍数的确定70-71
• 5.3.2 B剂浓缩倍数的确定71
• 5.4 钝化浓缩液稳定性考察71-73
• 5.4.1 钝化浓缩液最大钝化面积的确定71-72
• 5.4.2 A、B剂消耗量的考察72-73
• 5.5 钝化浓缩液的工业试验73-75
• 5.5.2 不同镀锌体系钝化效果的考察74
• 5.5.3 不同形状零件钝化实例74-75
• 5.5.4 钝化液的使用及维护方案75
• 5.6 本章小结75-78
• 第六章 结论与展望78-80
• 6.1 结论78-79
• 6.2 展望79-80
• 致谢80-82
• 参考文献82-86
• 附录A 攻读硕士期间发表论文及专利86

【参考文献】

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本文编号：997546