电镀锌钢板上有机膜的阳极电聚合研究

摘要

为延长电镀锌钢板的使用寿命,通常采用铬酸盐钝化,但六价铬离子是致癌物质,对人体和环境有严重危害,因此寻找一种低毒的代替铬酸盐钝化的方法是十分必要的.电聚合有机膜(如聚吡咯和聚苯胺)是其中最有应用潜力的一种.由于镀层Zn的电极电位一般比有机单体的电位更负,防止Zn的溶解是在电氧化聚合有机膜过程中较难攻克的难题.本文通过比较电镀锌钢板在几种常见电解质溶液中的循环伏安行为,确定了选择水杨酸钠作为在电镀锌钢板上阳极电聚合有机膜的溶液中的支持电解质.试验结果表明,水杨酸根与Zn<'2+>结合在电镀锌钢板表面形成了钝化膜,该膜阻止了Zn的继续溶解,同时又不阻碍活性物种在其表面被氧化.电聚合研究表明,在分别含有吡咯和苯胺单体的水杨酸钠溶液中,控制一定的电聚合条件,均能在电镀锌钢板表面得到均匀致密的聚吡咯和聚苯胺膜.本文研究了在循环伏安法、恒电位法和恒电流法三种不同方法下,吡咯和苯胺的各自电聚合过程,并探讨其不同的电聚合机理.同时,红外和XPS光谱测试结果表明,制备的聚吡咯和聚苯胺膜中都掺杂了一定量的水杨酸根离子,聚吡咯膜的掺杂度约在11~25﹪,聚苯胺膜的掺杂度则在12~24﹪不等.研究结果还表明,相对于循环伏安法,恒电位法制备的聚吡咯膜掺杂度偏低,而聚苯胺膜的情况恰恰相反.从正交试验和腐蚀结果可以看出,在水杨酸钠中性溶液中电镀锌钢板上可以得到具有耐腐蚀性能的聚苯胺膜.此外还探讨了聚合电位、聚合时间、溶液pH值和温度、苯胺浓度以及后处理等因素对聚苯胺膜的耐腐蚀性能的不同影响.

目录

文摘

英文文摘

答辩委员会简介

原创性声明及本论文使用授权说明

第一章 概论

第一节前言

1.1.1电镀锌钢板的铬酸盐钝化处理

1.1.2几种铬酸盐钝化工艺

1.1.3铬酸盐钝化处理的应用局限性

第二节镀锌层无铬钝化研究进展

1.2.1三价铬钝化液

1.2.2无机缓蚀剂

1.2.3有机钝化液

1.2.4导电聚合物

第三节导电聚合物

1.3.1导电聚合物的结构与性能

1.3.2导电聚合物膜的制备

1.3.3导电聚合物在防腐蚀领域的应用

第四节电镀锌钢板上有机膜制备的研究现状及存在的问题

1.4.1制备方法

1.4.2溶剂和单体

1.4.3基底金属

1.4.4支持电解质

第五节本论文的主要研究内容、创新工作及意义

1.5.1主要内容

1.5.2技术步骤

1.5.3本研究的创新之处

1.5.4本研究的意义

第二章 支持电解质的选择

第一节引言

第二节实验方法

2.2.1主要试剂及仪器

2.2.2实验准备及方法

第三节结果与讨论

2.3.1支持电解质种类对电镀锌钢板循环伏安行为的影响

2.3.2支持电解质浓度对电镀锌钢板循环伏安行为的影响

2.3.3电镀锌钢板在水杨酸钠水溶液中的循环伏安行为

第四节结论

第三章 电镀锌钢板上有机膜的阳极电聚合过程研究

第一节引言

3.1.1聚吡咯的概况

3.1.2聚苯胺的概况

3.1.3电化学聚合法

3.1.4 X射线光电子能谱在聚合物表面结构中的应用

第二节实验部分

3.2.1实验准备

3.2.2实验方法

第三节结果与讨论

3.3.1聚吡咯的电聚合过程及其膜结构表征

3.3.2苯胺的电聚合过程及其膜结构表征

第四节结论

第四章 不同因素对聚苯胺膜耐腐蚀性能的影响

第一节引言

第二节实验部分

4.2.1聚苯胺膜试样的制备

4.2.2聚苯胺膜的性能测试

4.2.3正交试验设计

第三节结果与讨论

4.3.1浸泡试验结果

4.3.2正交试验测试结果

4.3.3不同因素对聚苯胺膜耐腐蚀性的影响趋势

第四节聚苯胺膜防腐蚀机理的初步探讨

第五节结论

第五章 全文总结

参考文献

致谢

附录一水杨酸的标准红外谱图