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镀锌板绿色钝化及其耐蚀性能研究

作　者: 朱玉巧
导　师: 龚利华
学　校: 江苏科技大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 镀锌板 稀土盐 有机硅烷 钝化 耐蚀性
分类号: TG174
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


为了消除六价铬对人体和环境的危害,必须寻求能替代六价铬钝化镀锌层的绿色钝化工艺。本论文从无机稀土钝化和有机硅烷钝化两个方面研究了镀锌层表面无铬钝化的工艺,并对耐蚀性能和机理进行了探讨。通过正交实验确定了单一稀土膜的最优工艺为:稀土铈盐25g/L,双氧水20ml/L,硼酸2.0 g/L,钝化时间3min,钝化温度45℃,pH为3。利用醋酸铅点滴实验和表面形貌观察,研究了铈盐的浓度、H2O2的含量、pH值、温度及处理时间等因素对成膜的影响。将铈盐与常用的有机硅烷KH-570复配使用应用于锌的无铬钝化处理。扫描电镜显示试样表面形成了带有微裂纹的稀土钝化膜。极化曲线、交流阻抗等电化学测试结果表明改性稀土膜的耐蚀性比单一稀土钝化膜以及镀锌层的好。利用X射线衍射、X光电子能谱对稀土钝化膜的成分及结构等进行了分析。结果表明膜层主要成分为铈和锌的氧化物及氢氧化物。利用Tafel极化曲线确定了单一的双-（γ-（三乙氧基硅烷）-丙基）-四硫化物硅烷（BTESPT）钝化液的最佳配方为:V（BTESPT）:V（乙醇）:V（水）=4.5:5.5:90。研究了无机缓蚀剂Ce（NO）3和纳米SiO2粒子对BTESPT有机膜改性的效果,Tafel极化曲线表明Ce（NO）3和纳米SiO2粒子的最佳使用量分别为5.5×10-5M、15ppm,Ce（NO）3改性的效果较纳米SiO2粒子的好。本论文还研究了KH-550表面预处理对两种改性膜的成膜影响,电化学阻抗测试表明,由于KH-550表面预处理增大了改性膜的厚度,对BTESPT在镀锌层表面成膜有一定的促进作用,所以比未经表面预处理的改性膜的耐蚀性能好。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章 绪论  11-22
  1.1 引言  11
  1.2 研究背景  11-12
  1.3 研究现状  12-20
    1.3.1 含铬钝化工艺  12-14
    1.3.2 稀土钝化  14-16
    1.3.3 钼酸盐钝化  16
    1.3.4 硅酸盐钝化  16-17
    1.3.5 钛盐钝化  17
    1.3.6 有机硅烷钝化  17-20
    1.3.7 有机酸钝化工艺  20
  1.4 本课题的研究意义及研究内容  20-22
第2章 实验方法  22-30
  2.1 实验材料与仪器  22-24
    2.1.1 实验材料  22
    2.1.2 主要实验药品  22-23
    2.1.3 主要实验器材  23-24
  2.2 实验方案设计  24
    2.2.1 钝化工艺的确定  24
    2.2.2 钝化工艺的优化  24
    2.2.3 钝化膜的制备  24
  2.3 实验测试方法  24-29
    2.3.1 表面分析  24-26
    2.3.2 耐蚀性测试  26-29
  2.4 本章小结  29-30
第3章 稀土钝化工艺及其耐蚀性能研究  30-54
  3.1 单一稀土钝化膜的成膜机理  30
  3.2 稀土钝化工艺研究  30-42
    3.2.1 钝化膜的制备  30-31
    3.2.2 含氧化剂稀土钝化工艺的优化  31-32
    3.2.3 钝化膜的表面形貌  32-33
    3.2.4 钝化工艺参数对钝化膜耐蚀性能的影响  33-40
    3.2.5 KH-570 对成膜反应的影响  40-42
  3.3 稀土钝化膜耐蚀性能研究  42-46
    3.3.1 盐雾试验  42-43
    3.3.2 电化学测试  43-46
  3.4 实验结果及讨论  46-52
    3.4.1 XPS 分析  46-50
    3.4.2 XRD 分析  50-51
    3.4.3 KH-570 对成膜反应的影响  51-52
  3.5 本章小结  52-54
第4章 有机硅烷钝化工艺及耐蚀性能研究  54-71
  4.1 单一有机硅烷钝化工艺研究  54-56
    4.1.1 BTESPT 的水解  54
    4.1.2 硅烷钝化膜的制备  54
    4.1.3 硅烷与水的体积比率对硅烷膜耐蚀性能的影响  54-55
    4.1.4 BTESPT 硅烷钝化膜的表面形貌  55-56
  4.2 BTESPT 钝化膜的改性  56-60
    4.2.1 纳米SiO_2 对硅烷膜的改性  56-57
    4.2.2 Ce(NO_3)_3 对硅烷膜的改性  57-59
    4.2.3 改性硅烷膜的表面形貌  59-60
  4.3 γ-APS 预处理对硅烷膜耐蚀性能的影响  60-63
    4.3.1 γ-APS 的水解  60-61
    4.3.2 复合硅烷膜的制备  61-63
  4.4 有机硅烷膜的耐蚀性能测试  63-69
  4.5 本章小结  69-71
结论  71-72
参考文献  72-77
攻读学位期间发表的学术论文  77-78
致谢  78-79
详细摘要  79-83

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属腐蚀与保护、金属表面处理 > 腐蚀的控制与防护
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