Zn-Ni合金镀层无铬钝化工艺的研究

摘要

为使Zn-Ni合金镀层具有优良的耐蚀性和装饰性，对其进行钝化处理是必不可少的。传统的钝化工艺为铬酸盐钝化，Cr6+有剧毒，对环境和人类发展都不利，其应用在国内外已经受到严格限制。国内外对Zn-Ni合金钝化工艺的研究比较少，尚未见到有关于Zn-Ni合金镀层无铬钝化工艺的报道。因此，寻找一种低污染、甚至无污染的性能优异的Zn-Ni合金钝化工艺是当务之急。
　　在综合各种无铬钝化工艺优缺点的基础上，确定采用钼酸盐体系对Zn-Ni合金镀层进行彩色钝化和蓝白钝化工艺的研究。实验确定的钼酸盐彩色钝化液的组成及工艺条件为：Na2MoO4·2H2O12.5g/L，Na2SiO3·9H2O5g/L Na3PO4·12H2O12g/L，NaNO325g/L，CH2(COOH)224g/L，pH值为3.5左右，钝化温度为48℃，钝化时间125～130s，空气中老化10s。得到的钝化膜颜色均匀，室内自然光下为类桔黄单色膜，阳光照射下为粉色和黄色相间的彩色膜。钼酸盐蓝白钝化液的组成及工艺条件为：Na2MoO4·2H2O25g/L，Na2SiO3·9H2O5g/L，Na2WO4·2H2O20g/L，Na3PO4·12H2O12g/L，NaNO325g/L，CH2(COOH)224g/L，pH值3.5左右，钝化温度48℃，钝化时间110s。得到的钝化膜呈均匀蓝白色，没有泛黄现象。
　　扫描电子显微镜（SEM）观察结果表明，钼酸盐钝化体系所得钝化膜表面会有大量微裂纹存在，加入一定量的钨酸钠之后，微裂纹明显减少；X射线光电子能谱（XPS）分析表明，彩色钝化膜主要由Mo(OH)3、MoO3/MoO42-、MoO2、 Mo(OH)2、 MoCl3、 MoO3/SiO2、 ZnSiO4、 Zn3(PO4)2、 ZnO、Zn(OH)2、Zn(H2PO4)2、ZnO/SiO2组成，蓝白钝化膜除含有上述成分外，还含有 WO3、H2WO4和WOx；交流阻抗谱（EIS）分析表明，彩色钝化膜的电化学腐蚀电阻达2082Ω·cm2，蓝白钝化膜为2584Ω·cm2，其中蓝白钝化膜的电化学腐蚀电阻高于六价铬钝化膜。在以上分析测试的基础上，提出了Zn-Ni合金镀层钼酸盐钝化膜的成膜机理，认为钝化膜是钼、磷、硅化合物复合沉积形成的。

目录

Zn-Ni合金镀层无铬钝化工艺的研究

STUDY OF CHROMIUM-FREE PASSIVATION PROCESS FOR Zn-Ni ALLOY COATINGS

摘要

Abstract

绪论

1.1 课题背景

1.2 电镀Zn-Ni合金的应用及其研究现状

1.2.1 电镀Zn-Ni合金的特点

1.2.2 电镀Zn-Ni合金的应用

1.2.3 电镀Zn-Ni合金的研究现状

1.3 锌及Zn-Ni合金钝化处理的研究现状

1.3.1 Zn-Ni合金钝化的研究现状

1.3.2 镀锌层无机类钝化处理

1.3.3 镀锌层有机类钝化处理

1.3.4 镀锌层无机/有机物复合型钝化处理

1.4 课题的主要研究内容

第2章 实验材料及测试方法

2.1 实验材料及装置

2.1.1实验药品

2.1.2实验仪器

2.1.3实验装置和工艺流程

2.2 钝化膜的性能表征

2.2.1 钝化膜的微观形貌观察

2.2.2 钝化膜的组成分析

2.2.3 钝化膜的耐蚀性能测试

第3章 Zn-Ni合金镀层的无铬钝化工艺研究

3.1 彩色钝化工艺的研究

3.1.1彩色钝化液组成的筛选

3.1.2彩色钝化液组成的影响

3.1.3彩色钝化工艺条件的影响

3.2 蓝白钝化工艺的研究

3.2.1蓝白钝化液组成的筛选

3.2.2蓝白钝化液组成的影响

3.2.3蓝白钝化工艺条件的影响

3.3各种钝化工艺的对比

3.4本章小结

第4章 钝化膜性能测试

4.1钝化膜的耐蚀性

4.1.1硫酸铜点滴实验结果

4.1.2氯化钠浸泡试验结果

4.1.3塔菲尔曲线外推法测试结果

4.1.4交流阻抗测试结果

4.2钝化膜的微观形貌

4.3本章小结

第5章 钼酸盐体系钝化膜的机理研究

5.1钼酸盐彩色钝化膜的形成机理

5.1.1彩色钝化膜的组成

5.1.2钼酸盐彩色钝化膜的成膜机理

5.2蓝白钝化膜的形成机理

5.2.1蓝白钝化膜的组成

5.2.2钼酸盐蓝白钝化膜的成膜机理

5.3 本章小结

结论

参考文献

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致谢