镀锌层硅酸盐彩色钝化工艺.pdf

杖保ず
第47卷?第4期?2014年4月
镀锌层硅酸盐彩色钝化工艺
金海玲,范云
(昆明理工大学材料科学与工程学院,云南昆明650093)
[摘要]为提高镀锌层硅酸盐彩色钝化膜的耐蚀性能,缩短钝化时间,采用正交试验法对镀锌层硅酸盐彩色钝
化工艺进行了优化。通过对彩色钝化膜的 Tafel曲线测试、阻抗测试、5%CuSO4点滴、中性盐雾腐蚀,研究工艺参
数对钝化膜外观和耐蚀性的影响。结果表明,最佳工艺条件:25g/L硅酸钠,8gL硫酸锌,15mL/L双氧水,14
g/LDK-WSC;pH值2.5-3.0,温度30℃,钝化时间80~1208。本エ艺能获得外观艳丽、光亮的膜层;钝化膜中性
盐雾腐蚀出白锈时间达75h。
[关键词]彩色钝化;硅酸盐;镀铧层;工艺优化;正交试验;耐蚀性能
[中图分类号]TG174.44[文献标识码]A[文章编号]1001-1560(2014)04-0039-03
前
解除油:稳定电压5~8V,358,水洗;(4)活化:1%
镀锌层铬酸盐钝化严重污染环境,无铬钝化工艺目HC,205,水洗
前已成为研究热点?。镀锌层无铬彩色钝化主要有硅1.2酸性电镀锌及出光
酸盐体系、钼酸盐体系、钛盐体系、钨酸盐体系、稀土金属
镀锌液组成:80g/ L Znc2,200g/ L Nac.,30g/L硼
体系和有机物钝化体系等。其中,硅酸盐体系钝化成本酸,氯锌添加剂适量。工艺条件:pH值为4.5左右,电流
低,操作简单,无毒,但是飩化膜耐蚀性较差,改普的方法密度为1.0Adm2,室温,时间约20min。镀后水洗。
是加人有机促进剂和金属盐添加剂4。目前添加有机
19%HNO32出光,2~38,室温,水洗、干燥。
促进剂获得的钝化膜不具备自愈能力,且钝化处理时间1.3硅酸盐钝化工艺
过长;或钝化时间缩短到90s,但钝化液酸性过强,易
引起钝化膜快速溶解,造成膜外观不均匀?。
20-30 g/L Na, SI039H2,4-8 g/L Zn$0, 15
本工作通过添加金属盐在大量单因素试验基础25mL/LH202,12~16g/LDK-WSC(硝酸钠、盐酸、高
上,采用正交试验法对镀锌层硅酸盐彩色钝化液的组锰酸钾等按一定比例配制);pH值2.5-3.0,室温,
分进行了优化,研究了工艺条件对膜层性能的影响,确80~120s。
定了镀锌层硅酸盐彩色钝化最佳工艺,得到了外观艳1.4性能枪测
丽的膜层,其耐蚀性接近三价铬彩色钝化膜耐蚀性,钝
(1)电化学测试在H型电解槽中,采用CH660B
化时间缩短,有利于工业生产,用无机盐组成钝化液,电化学工作站测试钝化膜的 tafel曲线:介质为3.5%
无毒,符合国家污水排放标准。
氯化钠溶液;工作电极为1cm2试片,辅助电极为铂电
1试验
极,参比电极为饱和甘汞电极;开路电位测试前稳定5
min,动电位扫描速度为0.01V/S;采用3个平行试样
1.1基材前处理
通过不同试样的 Tafel曲线,比较其耐蚀性。
基体为40mmx40mm铁片,电镀锌后硅酸盐彩色
(2)中性盐雾腐蚀试验采用NQ-0750气流式盐
钝化。基体前处理工艺流程:(1)化学除油20min,水雾箱,介质溶液为5%氯化钠溶液,pH值为6.5~7.2,
洗;(2)酸洗:室温,浸入50%HCl,10min,水洗;(3)电温度为35℃,湿度为100%,采用间隔喷雾方式(每喷
[收稿日期]2013-10-29
雾20min间隔10min),按照GB6458-86的要求观察
[基金项目]国家自然科学基金(51361018
试样表面产生第一个白锈的时间。
[通信作者」范云鹰(1977-),教授,博士生导师,主要从
(3)点滴试验点滴溶液:41g/L硫酸铜,35g/L
事金属腐蚀与防护研究,电话:1360862351,氯化钠,13mL/L盐酸。将硫酸铜溶液点滴在钝化件的
E-mail:yunyingfan7739@sina.com
表面,观察表面颜色从天蓝色变为淡红色时间。每个
Vol: 47 No, 4 Apr. 2014
. Alaleztiatdu paternion
?4,:.いm.いラは:いmYa4c的自F+H的
试样的变色时间用5个测试点(4个角点及中心点)的耐蚀性较差;钝化时间过长钝化膜开始腐蚀,成膜不均
平均值表示,记为t(3%CuS02)。
匀,降低耐蚀性。因此,钝化时间取80~120s最佳。
2结果与讨论
表3钝化时间对钝化膜膜层性能的影响
t(钝化)/
膜外观
2.1钝化液组分优化
黄裾色,表面暗淡
在上述工艺基础上,控制pH=2.5,钝化时间808,
60
蓝色夹黄色,色泽较亮,均匀
选择九水合硅酸钠、硫酸锌、双氧水和添加剂DK-WSC
黄绿色,光寔,均匀
的用量作为主要因素,选用I(3)正交表设计正交试
红色,光亮,均匀
验,见表1,相应的正交试验结果见表2。
色,光完,均匀
绿色,较光亮,较均匀
表1正交试验因素水平
B
C
水平p(Na2Si0:920)/p(2nSsO4)/d(H202)ノp(DK-WS
100
80
60
14
80100120140
表2正交试验结果分析
r(钝化)/s
膜外观r(3%CuSO4)/s
图1钝化时间对膜耐蚀性的影响
淡黄色
2.2.2pI值
淡蓝色
表4为钝化液p咀值对膜外观质量的影响。由表4
蓝色+黄色
可知:当钝化液的pH值为2.5~3.0时,可以获得外观
蓝色+黄色
艳丽、分布均匀的钝化膜;pH值过高或过低时,钝化膜
蓝色+红色
蓝色+红色
色彩不均匀,色泽不光亮,容易发雾。
2蓝色+红色
表4pH值对膜层外观的影响
蓝色+红色
pH值
膜外观
蓝色+红色
彩色,不均匀,大面积发雾
00130206195
彩色,不均匀,部分发雾
彩色,均匀,光亮
152
163
彩色,均匀,光亮
58.3
彩色,不均匀,大面利积发雾
50.754.
4.0
不出彩色,大面积发雾
R58.440.720.310.7
图2为钝化液pH值对钝化膜耐蚀性的影响。由
根据表2可知:R(Na2Si0。·9H20)>R(ZnS02)>图2可知:pH值过高时,锌的溶解速率较慢,成膜困
R(H2O2)>R(DK?WSC)。由此可得:最佳方案难,膜层薄,耐蚀性差;pH值过低时,反应剧烈,膜层溶
A2B3C1D2,即最优配方为25g/LNa2Si0。·9H20,8解过快,膜覆盖不均匀,损坏膜层质量,耐蚀性下降。
g /L ZNSOA, 15 ML/L H0,14 g/L DK-WSC
2.2工艺参数的优选
2.2.1钝化时间
70
钝化时间对钝化膜耐蚀性和外观的影响见表3和
て50
图1。由此可知:当钝化时间为80~120s时,膜层外观
质量较好,腐蚀速率较慢;随着钝化时间的变化,膜层
厚度变化,膜层颜色由蓝色→黄色→红色→绿色。钝
H值
化时间太短,