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钢铁常温磷化及表面处理的电化学研究

作　者: 王焕志
导　师: 韩恩山
学　校: 河北工业大学
专　业: 应用化学
关键词: 常温磷化腐蚀植酸金相显微镜极化曲线 XPS
分类号: TG174
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

本论文在热力学及动力学理论研究的基础上,通过腐蚀电位—时间变化曲线、硫酸铜点滴—含量变化曲线相结合研究了成膜剂、氧化促进剂、低温还原剂、金属络合剂、缓蚀剂、重金属盐、复配表面活性剂等对磷化的不同影响,初步确定了磷化液配方的组分。同时,还考察了温度、pH值及磷化处理时间等因素对磷化的影响,另外确定了氧化促进剂硝酸钙与氯酸钠的比例为1:1时,磷化效果最佳,并运用正交设计方法优化了各种促进剂的确切添加含量,从而获得了最终的常温、高效、多功能磷化液（除油、除锈、磷化“三合一”）:（1）基础磷化液成分:H₃PO₄、NaH₂PO₄、ZnO;（2）各种添加剂成分:成膜剂—钼酸铵;氧化促进剂—硝酸钙、氯酸钠、双氧水;低温还原剂—硫酸羟胺;金属缓蚀剂、络合剂—乌络托品、植酸、柠檬酸;重金属盐—乙酸锰;复配表面活性剂—净洗剂6501、OP—10、NP—7;（3）磷化处理液的pH值:1.52;（4）磷化时间:15min;（5）溶液为浅绿色透明液体。本文采用了最新生物可降解、无污染的促进剂,如植酸、硫酸羟胺、H₂O₂等,并使用电化学极化的方法获得了磷化成膜过程的曲线。并通过金相显微组织图、XPS等多种方法表征了所成磷化膜的情况,证明其各种性能完全符合磷化膜的国家标准。根据实际磷化的特点,对有油有锈试样进行了考察,检测了磷化液的最终效果:此磷化液在处理试样面积为12m²/L后,溶液的pH值过大,使得磷化液失效。在此基础上,利用磷酸、柠檬酸调节pH值,补充一些促进剂及磷酸二氢钠等,即可恢复磷化液的使用效果,做到了环保、高效的特点。同时,对超声波磷化进行了初步研究。

全文目录

第一章文献综述  9-20
  §1-1 引言  9
  §1-2 磷化的发展概况及研究的意义  9-12
    1-2-1 磷化的发展状况和发展趋势  9-11
    1-2-2 课题研究的意义和内容  11-12
  §1-3 磷化作用机理和研制工艺流程  12-19
    1-3-1 磷化作用机理  12-14
    1-3-2 金属磷化的分类  14-17
    1-3-3 研制工艺流程  17-19
  §1-4 工业用途  19-20
第二章实验仪器及实验方法的研究  20-23
  §2-1 实验仪器及材料  20-21
    2-1-1 实验材料  20
    2-1-2 实验试剂与规格  20-21
    2-1-3 主要仪器及规格  21
  §2-2 实验方法  21-23
    2-2-1 基础磷化液的确定  21
    2-2-2 总酸度、游离酸度的测定  21-22
    2-2-3 电位-时间的确定  22
    2-2-4 磷化处理方法  22
    2-2-5 显微镜观察  22
    2-2-6 极化曲线的测试  22
    2-2-7 XPS测试  22-23
第三章钢铁常温磷化组分的研究  23-43
  §3-1 引言  23
  §3-2 常温磷化的理论分析  23-25
    3-2-1 热力学分析  23-24
    3-2-2 动力学分析  24-25
  §3-3 各种不同促进剂对磷化的影响的研究  25-38
    3-3-1 成膜剂—钼酸铵对磷化的影响  25-27
    3-3-2 氧化促进剂对磷化的影响  27-29
    3-3-3 缓蚀剂对磷化的影响  29-31
    3-3-4 低温还原剂—硫酸羟胺对磷化的影响  31-32
    3-3-5 重金属盐—乙酸锰对磷化的影响  32
    3-3-6 络合剂对磷化的影响  32-34
    3-3-7 不同表面活性剂对磷化的影响  34-38
    3-3-8 pH值对磷化的影响  38
  §3-4 电位-时间曲线分析  38-40
  §3-5 本章小结  40-43
第四章磷化处理液的优化分析研究  43-53
  §4-1 实验方法  43-44
    4-1-1 处理液的测评方法  43
    4-1-2 实验水平的确定  43-44
    4-1-3 正交表的选择  44
  §4-2 优化的结果分析与讨论  44-51
    4-2-1 硝酸钙及氯酸钠的优化组合  44-46
    4-2-2 温度对磷化的影响  46
    4-2-3 磷化质量评定方法  46-47
    4-2-4 不同磷化时间下的硫酸铜点滴实验  47
    4-2-5 正交实验表  47-48
    4-2-6 磷化液指标及磷化膜表面形貌  48-49
    4-2-7 磷化成膜的极化曲线  49
    4-2-8 磷化膜的XPS分析  49-50
    4-2-9 磷化膜的耐纯碱液性能  50-51
  §4-3 磷化处理液的特点  51-52
  §4-4 本章小结  52-53
第五章除油除锈磷化综合处理的研究  53-58
  §5-1 引言  53
  §5-2 除油除锈磷化  53-55
    5-2-1 实验部分  53-54
    5-2-2 有油有锈试片处理方法  54
    5-2-3 有油有锈试片磷化处理的结果与讨论  54
    5-2-4 金相显微镜观察  54-55
  §5-3 磷化液的使用寿命测定  55-56
    5-3-1 磷化液使用寿命的测定方法  55
    5-3-2 磷化液使用寿命测定结果及分析  55-56
  §5-4 超声波磷化  56
    5-4-1 超声波原理  56
    5-4-2 超声波磷化  56
    5-4-3 超声波磷化后的结果与分析  56
  §5-5 本章小结  56-58
第六章结论  58-59
附录  59-60
参考文献  60-63
致谢  63-64
攻读学位期间所取得的相关科研成果  64

钢铁常温磷化及表面处理的电化学研究

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