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无机物、有机物钝化技术

文档名称:无机物、有机物钝化技术
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上传者:hengkang
添加时间:2019/05/20
内容摘要:
技术创新
无机物、有机物钝化技术
孟宪辰(天津师范大学
摘要:热镀锌(电镀锌)钢板不仅具有优良的加工性能,而且具有优良的防腐蚀能力.因此在工业领域得到了广泛
应用。热镀锌钢板一般需要钝化处理,使其表面牛成一层敛密度、稳定性较高的薄膜,以提高其抗蚀性能,增加镀锌板
表面的光泽性和抗污染能力。日前普遍采用的铬酸盐钝化处理工艺,具有工艺简单、膜结合力好、耐蚀性高及自我修复
能力好等特点。通过铬酸盐钝化处理后的热镀锌钢板,可在其金属表面形成一层铬/基体金属混合氧化物膜层,并且所
得到的钝化膜是一个网络结构。这个网络结构是以三价铬为骨架,部分六价铬和疑胶物质形成薄膜。但是其中六价铬
是敛癌物质,会影响到人体以及环境污染。因此,铬酸盐的使用和排放受到了严格限制。根据欧盟于2003年正式公布
的《关于电子电气设备中禁止使用某些有害物质指令》(RoHS),产品中禁止使用六价铬,所以解决六价铬的污染问题,
开发研究新型钝化工艺技术,摈弃传统的铬酸钝化工艺,是金属钝化技术的创新,是推行绿色工业技术、保护环境的形
势所需
关键词:镀锌板无机物钝化有机物钝化
第一章无机物钝化
Dabin等研究表明,在pH值为105时,锌不能以Zn2+离子
1.1硅酸盐化
形式存在,而会以"nO(OH)-离子形式存在。硅酸盐离子团靠质
硅酸盐在金属表面具有良好的防腐作用,其中以二氧化硅子和Na+来平衡,而不是溶液中的锌离子。用钼酸絀比色法可以
为主要物质。二氧化硅是一种白色四面体结构的晶体,化学稳定定量分析单体和聚合的氧化硅,单体氧化硅与钿酸根阴离子发
性高,熔点达到了1710℃,正是因为其较高的化学稳定性和热生反应,生成黄色钼酸硅(410m)溶液,聚合的氧化硅在稀释的
稳定性,二氧化硅在防腐方间上得到了广泛的应用。采用溶胶ー酸性介质中慢慢变成单体氧化硅。比色法研究发现PQ溶液与水
凝胶法可以制备出金属表而防护和耐腐蚀的无机硅酸盐涂层的体积比为1:3的PQ电解液中,二氧化硅山20%的单体氧化硅
1],该法采用离心或浸泡的方法使溶胶在底基上沉淀,在400℃C和80%的聚合氧化硅构成。80%的聚合氧化硅中Si-0键连接形
的空气中热处理后,在基底表面形成透明均匀的涂层。此种涂层式是一个O原子与五个Si原子连接在一起或一个O原子与四
在酸碱介质中化学性质稳定,防潮、防腐蚀。但该方法热处理过个Si原子连接在一起的形式,另外,20%的Si-0键连接形式是
程中温度高,难以工业规模生产。Iara等报道了一种利用胶态硅单体氧化硅。氧化硅的聚合过程为:
酸盐制得化学转化膜,为增强耐蚀性添加了硫酸钛、硝酸根离
氧化硅和单体氧化硅之间存在着以下平衡关系:
子,加人硫酸钴増强膜与锌基体的粘结力,提高了饨化膜的耐蚀
SI0), +2H. 1=381081

单体氧化硅根据浓度、温度、pH值等因素按照下式聚合:
Fedrizzi等为了得到更好耐蚀性的饨化膜材料,做了一系列
MS(, =3D,(P)+I-mm12if
的研究,终于在175℃.、101.325KPa这个条件下,得到了所预期的
聚合氧化硅通过下列方程聚合
效果。但是由于存在着种种问题,如:合成条件苛刻等等,因此不
N.Oa=aA(WH)。+B出M4a=(P)。OE:(1-3
合适工业上大批量生产。 Motoaki等人也就这个问题展开了研
镀锌层首先与表面的能够与其发牛反应的OH-凝结,形成
究,但由于难于控制电解的参数,使得实验结构也不具人大的7nOH,然后形成亚硅酸锌钝化层,最终 Si(OT)4与7nO形成亚
意义。Yuan等探讨了SiO2和NaO的比例对砫酸盐转化膜耐蚀硅酸锌层。然这种方法的优点很多,抗腐蚀性强,但是其主要
生的影响,并得到了最优比例的配方。分析认为这种吸附膜的时成膜物质为氧化硅聚合物,对于后续的加工处理具有很多不利
蝕性与铬酸盐转化膜相当。为了提高钝化膜的耐蚀性,将一些有因素。
机促进剂加人至钝化溶液中,如水溶性阴离子型硫尿和丙烯酸
1.2钨酸盐钝化
胺等化合物。Xu等报道了一种在磷化后的热镀锌板上形成的硅
钨与Cr、Mo同属VIB族,钨酸盐在作为金属缓蚀剂方面与
酸盐膜,该膜具有光亮、抗蚀性较好、成膜性能好、无彭及工艺简钾酸有相似性。
单等特点。
Silva等从用磷酸酸化的钨酸盐钝化液中获得了锌和镀锌试
由于科学家的研究,砫酸盐钝化膜的钝化技术日渐成熟。现样的表師钝化膜。 Cowieson等人对于Sn-Zn合金的钝化性能进
在在工业生产中主要用到的方法是砫酸钠(PQ)溶液电解沉积吸行了研究,并进行了测试,得到的结构并不满意
附法,制备过程是以PI-Nb作阳极,电镀锌钢铁件作阴极,将
单一钨酸盐的缓蚀效率不是很高,而且用量较大,费用较
SiO2和Na20按照3.22:1的比例配制成PQ溶液,倒入电解槽,高。因此,钨酸钠和其它缓蚀剂的复配及其协同缓蚀作用研究受
然后通过电解沉积吸附法对镀锌层进行饨化处理。在沉积吸附到了人们的关注,但该处理方法多应用于铝合金钝化处理
前,镀锌钢铁件首先采用丙酮脱脂,后用去离子水清洗,经过P
1.3钛酸盐钝化
溶液电解沉积吸附法处理后,在电镀锌钢铁件上会形成亚硅酸
由于钛的氧化物具有很高的稳定性。利用这一性质,朱立群
锌钝化层。
等人进行了研究并报道了镀锌层表面采用钛盐溶液替代铬酸盐
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