电镀锌板无铬钝化的研究

摘要

锌是相对便宜的一种金属，所以电镀锌被广泛用于保护钢铁件，特别是防止大气腐蚀。但是在潮湿的环境中电镀锌钢板易发生腐蚀，使其表面形成白色的腐蚀产物或变成灰暗色，影响了镀锌钢板的外观质量和镀层抗腐蚀性。为了降低锌在腐蚀性介质中的溶解速率，过去对电镀锌钢板广泛采用铬酸盐钝化的处理工艺。由于六价铬酸盐属于剧毒、致癌性物质、具有诱变效应。为满足电镀锌环境友好型表面处理钢板的需求，绿色无铬钝化液的开发和生产变得越来越重要。
　　本文是以氯化钾电镀锌板为基材，通过中性盐雾试验和电化学测试等手段对无机/树脂、无机/单硅烷和无机/双硅烷的复合处理液体系进行了初步的研究，确立了含有两种硅烷的无机/硅烷复合钝化（以下简称无机/硅烷钝化体系）的研究体系。
　　同时采用正交实验方法对无机/硅烷钝化体系的实验配方进行了优化试验，并且对无机/硅烷复合膜的固化温度和涂覆膜厚与耐蚀性的关系进行了研究。硅烷复合膜层在电化学腐蚀时，是双电层控制的均匀腐蚀的过程，钝化膜中没有腐蚀液微孔渗入的过程。
　　结合实验研究和工业生产中的性能测试方法，对无机/硅烷复合钝化膜的其它性能进行了测试。硅烷复合膜层具有良好的耐热性、耐碱性和涂装性能。
　　应用扫描电子显微镜(SEM)观察了硅烷复合膜层的表面和断面形貌。在表面形貌测试中发现，硅烷复合钝化膜中没有微裂纹，是均匀连续的膜层;复合处理液与电镀锌基体因发生反应导致表面形貌的改变，表面结晶由层状结构转变为柱状结构。在断面观察中能看见膜层为厚度不足1μm的膜层。
　　利用傅立叶红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)对钝化膜层的结构进行了分析，结果表明硅烷处理层中含有Si-OH、Si-O-Si、Si-O-Zn、CH2等有机官能团。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题的意义

1．2 无机盐钝化进展

1．2．1 钼酸盐钝化

1．2．2 硅酸盐钝化

1．2．3 稀土钝化

1．2．4 其他无机盐钝化

1．3 有机物钝化进展

1．3．1 有机酸钝化

1．3．2 硅烷钝化

1．4 有机／无机联合钝化

1．5 论文的研究背景和存在问题

1．6 论文的研究目的和研究内容

第二章 实验材料和研究方法

2．1 实验材料

2．1．1 实验原材料

2．1．2 实验用仪器及设备

2．2 实验过程

2．3 氯化钾镀锌

2．4 无铬钝化液的研制

2．4．1 钝化液种类的筛选

2．4．2 钝化液的配制方法

2．5 无铬钝化液配方、工艺的优化

2．6 有机／无机复合膜层的性能测试

2．6．1 耐蚀性能测试

2．6．2 电化学测试

2．6．3 耐碱性测试

2．6．4 耐热性测试

2．6．5 耐指纹性测试

2．6．6 耐水测性测试

2．6．7 漆膜的附着力

2．7 复合膜层的微观结构表征

2．7．1 电子显微镜

2．7．2 傅立叶红外光谱仪

2．7．3 X射线光电子能谱分析

第三章 电镀锌无铬钝化工艺筛选

3．1 碱性树脂工艺

3．1．1 表面形貌分析

3．1．2 电化学分析

3．2 硅烷简介

3．3 硅烷的水解

3．3．1 硅烷550的水解

3．3．2 硅烷HG-560的水解

3．4 单硅烷工艺

3．4．1 表面形貌分析

3．4．2 电化学分析

3．5 双硅烷协同作用的工艺

3．5．1 表面形貌分析

3．5．2 电化学分析

3．5 三种无铬钝化体系的对比

3．7 本章小结

第四章 无机／硅烷复合钝化工艺的优化

4．1 无机／硅烷复合无铬钝化配方的优化

4．1．1 正交试验

4．1．2 表面形貌

4．1．4 优化后处理液的红外谱图

4．2 钝化膜固化温度

4．2．1 电化学

4．2．2 盐雾试验

4．2．3 表面形貌

4．3 钝化膜的厚度

4．3．1 盐雾试验

4．3．2 电化学

4．4 本章小结

第五章 无机／硅烷复合钝化膜的性能和微观结构的研究

5．1 钝化膜的性能研究

5．1．1 钝化膜的耐蚀性

5．1．2 耐热性

5．1．3 耐碱性

5．1．4 耐指纹性

5．1．5 耐水性

5．1．6 漆膜附着力

5．2 钝化膜微观结构分析

5．2．1 表面形貌分析

5．2．2 钝化膜断面形貌分析

5．2．3 钝化膜的EDS分析

5．2．4 钝化膜层的红外光谱

5．2．5 X射线光电子能谱分析

5．3 钝化膜耐蚀机理的研究

5．4 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢