镀锌钢板磷化的研究

摘要

镀锌是一种经常采用的经济有效的防腐蚀的方法,锌对于钢材具有牺牲阳极保护的作用,延长了钢铁的使用寿命。近几十年来,镀锌钢板大量的应用在汽车行业。随着汽车对外观形貌以及耐腐蚀性能要求越来越高,由于镀锌钢板与有机涂料的结合力差,无法达到涂装的要求,对镀锌钢板进行涂装前的磷化处理,可以有效的提高其耐腐蚀性能,增强其与有机涂层的结合力,所以涂装前对镀锌钢板的磷化工序显现出不可缺少的地位。
　　 本文通过开路时间-电位曲线、极化曲线、扫描电镜、膜重-时间变化、硫酸铜点滴试验、百格实验和全浸泡试验等方法研究了Mn2+对镀锌钢板磷化过程与磷化膜性能的影响,同时还进行了不同表面活性剂对锌系磷化膜的影响。
　　 根据正交试验结果,本实验体系中镀锌钢板锌系磷化工作液的最佳配方和工艺参数为:ZnO10g/L、H3PO425ml/L、Ni(NO3)21.4g/L、NaNO31.7g/L、酒石酸0.2g/L、Mn(NO3)20.6g/L,处理温度:50-60℃,游离酸度:2.9,总酸度:49,处理时间:3-5min。
　　 通过开路电位-时间的研究,发现镀锌钢板的磷化过程可分为三个阶段:第一阶段金属基体溶解,同时磷化膜开始形成;第二阶段磷化膜快速生长、结晶化并且不断的发展;第三阶段磷化膜晶粒增大,呈薄片堆积状。
　　 研究发现Mn2+是一种优良的磷化液促进剂,能够明显的增加磷化膜结晶、细化晶粒,使磷化膜结晶更加致密,降低膜重,使磷化膜的结晶形态由块状转变为薄片堆积状,提高磷化膜的耐腐蚀性能,以及增强与有机涂层的结合力。
　　 随着Mn2含量的增大,在磷化的初始阶段有利于磷化膜晶粒的形成,起到了形核剂的作用,并减轻膜重。但是在后期,Mn2+的含量越大使得磷化膜变得疏松且不连续。实验结果表明,Mn2+的含量为0.6g/L时,自腐蚀电位最高,硫酸铜点滴实验的时间最长,漆膜结合力等级最好,晶粒更加细小,结晶更加致密,此时Mn2+的促进作用最好。在锌系磷化液中添加表面活性剂,可以有效的缩短磷化成膜时间,减轻磷化膜的膜重;可以使磷化晶粒尺寸更小,生成的磷化膜更加均匀致密,从而增大磷化晶粒的比表面积,使得磷化膜与有机涂层的结合力增强;可以使磷化膜的耐碱性能也得到增强。

目录

文摘

英文文摘

第一章 前言

1.1 镀锌钢板的定义、生产加工方法、分类及应用

1.1.1 镀锌钢板的定义

1.1.2 镀锌钢板生产加工方法及分类

1.1.3 镀锌钢板的应用

1.2 磷化

1.2.1 磷化技术的发展历史及现状概述

1.2.2 磷化处理工艺流程

1.2.3 磷化机理

1.2.4 磷化促进剂

1.3 镀锌钢板的磷化处理

1.4 本文研究的目的、意义及主要内容

1.4.1 本文研究的目的及意义

1.4.2 本文研究的主要内容

第二章 实验材料及研究方法

2.1 实验材料、药品及仪器

2.2 研究方法

第三章 Mn2+对磷化成膜过程的影响

3.1 引言

3.2 正交试验

3.3 开路电位-时间曲线

3.3.1 镀锌钢板磷化成膜的动力学行为

3.3.2 Mn2+对磷化成膜过程的影响

3.4 磷化膜形貌观察

3.5 分析讨论

3.6 小结

第四章 Mn2+对磷化膜性能的影响

4.1 引言

4.2 极化曲线

4.3 Mn2+对膜重的影响

4.4 硫酸铜点滴实验

4.5 附着力测试

4.5.1 百格实验

4.5.2 全浸泡实验

4.6 小结

第五章 表面活性剂对锌系磷化膜的影响

5.1 引言

5.2 磷化处理

5.3 磷化膜膜重

5.4 结合力

5.5 耐碱性

5.6 小结

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

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