学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

热浸镀锌层钛盐转化膜的研究

作　者: 姜瑞
导　师: 许乔瑜
学　校: 华南理工大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 热浸镀锌钛盐植酸转化膜耐蚀性
分类号: TG174.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 97次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

铬酸盐广泛用于锌及锌镀层的钝化,由于其具有高毒性、污染环境和危害人体健康的危害性,研究新的热浸镀锌层无铬保护技术已势在必行。本文选用Ti（SO₄）₂作为主盐,研究了热浸镀锌层表面钛盐转化膜的成膜工艺,并添加有机缓蚀剂植酸改进单一钛盐溶液,得到了耐蚀性能更优的改进型钛盐转化膜。采用SEM、EDS、XPS、IR等分析测试手段及电化学阻抗、极化、盐雾腐蚀、浸泡腐蚀等试验方法系统地研究了单一钛盐转化膜/改进型钛盐转化膜的成膜工艺、表面形貌、膜层的生长和膜层的耐蚀性能。同时研究了改进型钛盐转化膜的自愈性能。通过对单一钛盐成膜工艺的主要影响因素分析研究,确定了最佳工艺条件为:Ti（SO₄）₂为1g/L,H₂O₂为60mL/L（w=30%）,pH值为0.5¹.0,处理温度为室温（25³0℃）,处理时间为10min。改进型钛盐的成膜工艺为在单一钛盐成膜工艺的基础上添加含量为20 mL/L的植酸。单一钛盐转化膜随处理时间的延长而增厚,当处理时间达到10min时,膜层表面开始出现微裂纹;当处理时间超过10min后,膜层增厚,微裂纹继续增长导致膜层开裂,耐蚀性能下降。改进型钛盐转化膜成膜速度快,在处理时间为1min时,在锌表面即生成了连续完整致密的膜层;当处理时间超过10min后,膜层出现裂纹,且随处理时间的延长,裂纹逐渐变宽,并开裂翘起。膜层生长情况与单一钛盐转化膜成膜类似。XPS分析结果表明,单一钛盐转化膜的组成主要由含结晶水的Ti（OH）₄/TiO₂和Zn（OH）₂/ZnO组成,Ti在膜层表面以TiI价存在。添加植酸缓蚀剂后,通过IR以及XPS分析结果表明,植酸参与了成膜反应,改进型钛盐转化膜膜层组成主要由结晶水的Ti（OH）₄/TiO₂和Zn（OH）₂/ZnO以及植酸盐类物质组成。中性盐雾试验表明,植酸改进型钛盐转化膜耐蚀性能明显优于单一钛盐转化膜,出现5%白锈时间为第8个周期;单一钛盐转化膜出现5%白锈的时间为第6个周期;而未处理的HDG试样,出现5%白锈时间为1个周期以内。电化学测试表明,单一钛盐转化膜及改进型钛盐转化膜能同时抑制腐蚀过程中的阳极溶解和阴极去极化反应。其中,改进型钛盐转化膜耐蚀性更加显著,与热浸镀锌层比较腐蚀电流密度从9.020μA·cm^-2降到0.118μA·cm^-2,极化电阻和电化学阻抗分别从1.043 kΩ·cm²和1 kΩ·cm²增至66.83 kΩ·cm²和41 kΩ·cm²,耐蚀性能优于单一钛盐转化膜。改进型钛盐转化膜层在5% NaCl溶液中的腐蚀过程分为三个阶段:浸泡初期,电解质溶液在转化膜中的扩散过程;浸泡中期,主要发生转化膜的溶解破坏过程;浸泡后期,主要发生转化膜下基体锌层的腐蚀反应。划痕腐蚀试验表明,改进型钛盐转化膜膜具有一定的自愈性。

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-13
第一章绪论  13-30
  1.1 前言  13
  1.2 锌的物理与化学性质  13-14
  1.3 镀锌层在不同环境中的耐蚀性能  14-17
    1.3.1 大气腐蚀性能  14-15
    1.3.2 在水中的腐蚀特性  15-16
    1.3.3 在土壤及建筑材料中的腐蚀性  16-17
    1.3.4 在与其他金属接触时的耐蚀性  17
  1.4 镀锌层的腐蚀与防护  17-19
  1.5 无铬钝化发展状况  19-24
    1.5.1 钼酸盐钝化  19-20
    1.5.2 稀土金属盐钝化  20-21
    1.5.3 硅酸盐钝化  21-22
    1.5.4 钛盐钝化  22-23
    1.5.5 其它金属盐钝化  23-24
  1.6 有机缓蚀剂在金属腐蚀与防护上的应用  24-27
    1.6.1 苯骈三氮唑(BTA)  24
    1.6.2 单宁酸  24-25
    1.6.3 柠檬酸  25
    1.6.4 植酸  25-27
  1.7 缓蚀机理  27-28
  1.8 选题依据及本课题主要研究内容  28-30
第二章试验内容与方法  30-34
  2.1 试验材料  30
    2.1.1 试验基体材料  30
    2.1.2 热浸镀锌试样的制备  30
  2.2 试验主要仪器及药品  30-31
  2.3 钛盐转化膜成膜工艺  31-32
    2.3.1 单一钛盐膜的成膜工艺  31-32
    2.3.2 改进型钛盐转化膜的成膜工艺  32
  2.4 膜层耐蚀性检验  32
    2.4.1 盐雾腐蚀试验（NSS）  32
    2.4.2 盐水浸泡试验  32
    2.4.3 电化学测试  32
  2.5 膜层表面分析  32-33
    2.5.1 组织形貌观察  32
    2.5.2 膜层化学结构及成分分析  32-33
  2.6 膜层自愈性研究  33
  2.7 本章小结  33-34
第三章热浸镀锌层钛盐转化膜的研究  34-51
  3.1 前言  34
  3.2 钛盐钝化成膜工艺研究  34-38
    3.2.1 成膜工艺的选取  34-35
    3.2.2 工艺条件对钛盐转化膜耐蚀性能的影响  35-38
      3.2.2.1 Ti(SO_4)_2 浓度的影响  35-36
      3.2.2.2 H_2O_2 浓度的影响  36
      3.2.2.3 pH值的影响  36-37
      3.2.2.4 处理液温度的影响  37
      3.2.2.5 处理时间的影响  37-38
    3.2.3 最佳成膜工艺范围的确定  38
  3.3 钛盐转化膜的生长  38-43
    3.3.1 钛盐转化膜的形貌  38-40
    3.3.2 钛盐转化膜的XPS分析  40-43
  3.4 钛盐转化膜的成膜机理探讨  43-45
  3.5 钛盐膜耐蚀性能及其耐蚀机理研究  45-49
    3.5.1 钛盐转化膜的盐雾腐蚀实验（NSS）  45-46
    3.5.2 钛盐转化膜的耐盐水浸泡性能  46
    3.5.3 钛盐转化膜的电化学测试  46-49
  3.6 本章小结  49-51
第四章改进型钛盐转化膜的生长和耐蚀性  51-70
  4.1 前言  51
  4.2 植酸浓度对改进型钛盐耐蚀性的影响  51-52
  4.3 改进型钛盐转化膜的生长  52-59
    4.3.1 改进型钛盐转化膜的形貌  52-54
    4.3.2 改进型钛盐转化膜的组成成分分析  54-59
  4.4 改进型钛盐转化膜的电化学分析  59-67
    4.4.1 电化学极化分析  59-60
    4.4.2 电化学阻抗分析  60-63
    4.4.3 不同浸泡时间的电化学阻抗分析  63-67
  4.5 改进型钛盐转化膜自愈性的研究  67-68
  4.6 本章小结  68-70
结论  70-72
参考文献  72-77
攻读硕士学位期间取得的研究成果  77-78
致谢  78

热浸镀锌层钛盐转化膜的研究

内容摘要

全文目录

相似论文