汽车用镀锌钢板表面晶态磷化工艺与电泳技术

发布时间：2017-09-03 03:30

  本文关键词：汽车用镀锌钢板表面晶态磷化工艺与电泳技术

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【摘要】：随着汽车工业的快速发展,镀锌钢板已经越来越多地应用于车身及其他零部件。它的使用不仅可以轻量化车身,还可以增加车身耐腐蚀性,延长汽车使用寿命,因而在镀锌钢板表面的前处理和涂装也越来越受到重视。目前几乎所有汽车制造商们都还在使用传统的Zn2+、Mn2+、Ni2+及亚硝酸盐中温三元磷化处理工艺,该工艺不仅严重污染环境,危害施工人员健康,而且还消耗大量能源。为此,本论文从节能环保角度开发了和电泳配套性较好的不同晶态磷化工艺,具有一定的市场应用前景。本论文主要内容分为以下三个方面:(1)通过对促进剂和添加剂的选择和复配,采用正交实验方法配制了一种无亚硝酸盐的常温低渣磷化液,该磷化液在28~33°C下磷化处理镀锌钢板2.5 min,即能够在其钢板表面形成优良的晶态磷化膜,且磷化沉渣极少。通过电位-时间曲线、电化学Tafel极化曲线、交流阻抗(EIS)图谱、扫描电镜(SEM)、XRD图谱和中性盐雾循环等实验研究了晶态磷化成膜过程及膜层性能。结果表明:磷化膜表面紧凑致密,呈片颗粒状结构,主要成分为Zn3(PO4)2·4H2O、Mn2Zn(PO4)2·4H2O、Zn2Ni(PO4)2·4H2O及Zn2Mn(PO4)2·4H2O,膜层各项性能均能达到国家标准,可满足汽车板涂装行业需求。(2)选用小分子量乙烯基三乙氧基硅烷(A151)对纳米SiO2进行表面改性处理,增强其在溶液中的分散性。通过粒径、Zeta电位等测试表明,在乙醇水溶液体系中纳米SiO2含量为0.3 g,硅烷含量为0.15 g时,改性效果最好,改性后的纳米SiO2平均粒径为165 nm。将改性后的纳米SiO2代替镍离子加入磷化液,制备出复合改性纳米二氧化硅的无镍磷化膜。当改性纳米SiO2在磷化液中含量达到0.4 g/L时,钢板表面的磷化膜耐蚀性较强,膜厚也适中,然后继续增加改性纳米SiO2含量,膜层开始粗糙,膜厚大幅增加。通过电化学Tafel极化曲线、EIS阻抗图谱、扫描电镜(SEM)、XRD图谱等实验对复合改性纳米SiO2磷化膜进行表征,结果表明复合膜层具有优异的耐蚀性能,能够有效地阻止介质对膜层的腐蚀,膜层主要由Mn2Zn(PO4)2·4H2O、Zn2Mn(PO4)2·4H2O、Zn3(PO4)2·4H2O及少量SiO2所组成。(3)利用上述晶态磷化工艺所制备的磷化样板作为阴极电泳的基板,探究电泳电压、电泳时间、电泳温度、膜层耐碱性对电泳漆膜的配套性影响。结果表明:该两种磷化膜具有优异的耐碱性能,在电泳电压为200~240 V、电泳时间为120~180 s,电泳温度为25~30°C时均能够获得较好的电泳膜层。对电泳后的漆膜涂层进行附着力、杯凸、盐雾划叉等实验测试,同样表明上述制备的两种磷化膜和电泳有较好的配套性,电泳后的漆膜各项性能均能达到国家及行业标准。
【关键词】：汽车 镀锌钢板 晶态磷化 阴极电泳 工艺及技术
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U466;TG174.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 镀锌钢板表面磷化与电泳技术的概述与发展10-26
• 1.1 选题背景10
• 1.2 镀锌钢板在汽车行业的应用10-11
• 1.3 镀锌钢板表面磷化技术11-15
• 1.3.1 磷化处理技术11
• 1.3.2 磷化机理11-13
• 1.3.3 磷化处理流程13
• 1.3.4 镀锌钢板磷化膜性能影响因素13-15
• 1.4 汽车镀锌板磷化现状及发展趋势15-18
• 1.4.1 汽车镀锌板磷化现状15-16
• 1.4.2 汽车镀锌板磷化存在的问题16
• 1.4.3 汽车镀锌板磷化发展趋势16-18
• 1.5 阴极电泳涂装18-21
• 1.5.1 阴极电泳涂装的发展18-19
• 1.5.2 阴极电泳涂装的机理19-20
• 1.5.3 磷化膜与阴极电泳的配套性20-21
• 1.6 本论文的选题意义及主要内容21-22
• 1.6.1 选题意义21
• 1.6.2 主要内容21-22
• 参考文献22-26
• 第二章 试验内容与测试方法26-31
• 2.1 试验材料及仪器26
• 2.1.1 试验试件26
• 2.1.2 试验试剂26
• 2.1.3 试验仪器26
• 2.2 磷化液的制备26-27
• 2.2.1 磷化液的预配26
• 2.2.2 磷化液的酸度测定26-27
• 2.3 磷化及电泳工艺27
• 2.4 磷化膜性能测试27-29
• 2.4.1 外观27-28
• 2.4.2 膜重28
• 2.4.3 磷化膜耐蚀性28
• 2.4.4 磷化膜电化学测试28-29
• 2.4.5 形貌(SEM)和组成(EDS)29
• 2.4.6 X射线衍射分析(XRD)29
• 2.4.7 磷化膜其他测试29
• 2.5 漆膜质量测试29-30
• 2.6 改性纳米SiO2的表征30-31
• 2.6.1 粒径测试30
• 2.6.2 红外光谱测试30-31
• 第三章 常温低渣磷化液的配制及其晶态磷化工艺31-46
• 前言31
• 3.1 试验部分31-32
• 3.1.1 基础磷化液的选择31-32
• 3.1.2 促进剂及添加剂的选择32
• 3.2 试验结果与讨论32-43
• 3.2.1 基础磷化液及正交试验32-33
• 3.2.2 新型磷化液及正交试验33-34
• 3.2.3 电位-时间曲线34-35
• 3.2.4 促进剂与膜重的关系35-36
• 3.2.5 膜重与温度时间的关系36-37
• 3.2.6 电化学Tafel极化曲线与交流阻抗(EIS)测试37-40
• 3.2.7 磷化膜的形貌组成和晶体分析40-42
• 3.2.8 磷化沉渣实验42
• 3.2.9 中性盐雾实验(NSST)分析42-43
• 3.3 小结43-44
• 参考文献44-46
• 第四章 改性纳米SiO_2复合磷化液的配制与晶态磷化膜形成机理46-61
• 前言46
• 4.1 试验部分46-47
• 4.1.1 纳米SiO_2的改性46
• 4.1.2 基础磷化膜的制备46-47
• 4.1.3 复合改性纳米SiO_2磷化膜的制备47
• 4.2 试验结果与讨论47-58
• 4.2.1 纳米SiO_2的改性分析47-51
• 4.2.2 不同改性纳米SiO_2含量对膜厚及点滴试验的影响51-52
• 4.2.3 不同改性纳米SiO_2含量膜层的Tafel极化曲线测试52-53
• 4.2.4 复合膜层交流阻抗EIS谱测试53-56
• 4.2.5 中性盐雾实验(NSST)测试56
• 4.2.6 磷化膜的成分(EDS)和结构(XRD)测试56-57
• 4.2.7 机理推测分析57-58
• 4.3 小结58-59
• 参考文献59-61
• 第五章 晶态磷化工艺与阴极电泳技术的配套性61-70
• 前言61
• 5.1 试验部分61
• 5.1.1 阴极电泳漆膜的制备61
• 5.2 试验结果与讨论61-68
• 5.2.1 电泳电压对电泳配套性的影响61-63
• 5.2.2 电泳时间对电泳配套性的影响63-64
• 5.2.3 电泳温度对电泳配套性的影响64-65
• 5.2.4 磷化膜耐碱性对电泳配套性的影响65-66
• 5.2.5 电泳漆膜性能测试66-67
• 5.2.6 电泳漆膜其他性能测试67-68
• 5.3 小结68-69
• 参考文献69-70
• 第六章 结论与展望70-72
• 6.1 结论70
• 6.2 展望70-72
• 硕士期间的研究成果72-73
• 致谢73

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