Zn～（2+）、Mn～（2+）、Ni～（2+）对磷化性能的影响研究

论文摘要

阴极电泳漆作为涂装底漆，因其泳透力高、耐蚀性强和槽液稳定等特点，在汽车工业中得到迅速的普及。但是，与一般涂装方式相比，阴极电泳涂装过程中伴随着电化学反应，往往产生磷化膜的溶解以及与电泳漆膜配套不良，并影响漆膜附着力和耐腐蚀性能。因此，阴极电泳涂装对磷化要求更高。与阴极电泳涂装配套应用最广的磷化是锌系磷化，Zn2+、Mn2+、Ni2+是锌系磷化的主要成分，它们对磷化膜的性能有重要影响。但是，锌、镍等有色金属近几年的价格呈现井喷式增长，造成磷化处理成本不断加大。同时，镍离子对人体健康和环境保护都是不利的，它的排放受到严格限制。因此，低镍或无镍磷化成为当前研究热点。开展Zn2+、Mn2+、Ni2+对磷化性能影响的研究，具有重要的经济效益和社会效益。本文通过采用SEM、XRD、膜重变化等方法详细研究了Zn2+、Mn2+、Ni2+对锌系磷化性能的影响，研究了磷化膜P比的形成及其影响因素，并进一步研究了磷化膜的P比对阴极电泳漆膜性能的影响。研究表明：在钢铁磷化过程中，Zn2+是影响磷化膜重、晶粒尺寸、P比的主要因素。Mn2+和Ni2+均可减轻磷化膜重，使磷化膜结晶细化，但对P比均影响不大。在钢铁件阴极电泳涂装过程中，磷化膜P比是影响磷化膜与阴极电泳漆膜配套性的重要因素。磷化膜的P比对阴极电泳时磷化膜的溶出率有很大的影响。磷化膜的P比高，阴极电泳时磷化膜的溶出率就低，P比低溶出率就高。磷化膜P比的高低对磷化膜—漆膜复合层的附着力和耐腐蚀性有很大的影响。磷化膜的P比高，磷化膜—漆膜复合层的附着力和耐腐蚀性好。要获得较好的磷化膜—漆膜复合层的附着力和耐腐蚀性，磷化膜的P比要大于90％。本研究的难点是在Mn2+和Ni2+浓度均只有0.1g／L的情况下，仍在钢铁表面得到了高P比的磷化膜。与阴极电泳涂装的配套性实验表明：该高P比磷化膜经阴极电泳涂装后，漆膜附着力和耐腐蚀性性能优异，完全可与高Mn2+浓度和高Ni2+浓度磷化处理后的磷化膜性能相媲美。在钢铁件阴极电泳磷化处理过程中，在Mn2+、Ni2+只有0.1g／L的情况下，控制Zn2+浓度为1.2～1.6g／L，仍可得到与阴极电泳涂装具有优异配套性的磷化膜，从而使钢铁件阴极电泳磷化处理达到高质量、低成本、少污染的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 磷化的技术进展
• 1.3 磷化的分类
• 1.4 磷化的机理
• 1.5 磷化膜的结构
• 1.6 磷化膜的性质
• 1.6.1 磷化膜的化学稳定性
• 1.6.2 磷化膜的绝缘性
• 1.6.3 磷化膜的脆性
• 1.6.4 磷化膜的热稳定性
• 1.7 阴极电泳涂装的进展
• 1.8 阴极电泳涂装机理的研究
• 1.9 磷化膜与阴极电泳漆膜的配套性
• 1.9.1 磷化膜与漆膜配套性的进展
• 1.9.2 磷化膜与阴极电泳漆膜配套的原因
• 1.9.3 磷化膜与阴极电泳漆膜配套性的机理
• 1.10 磷化膜与阴极电泳漆膜配套性存在的问题
• 1.11 课题研究进展
• 1.12 本文研究的主要依据和主要内容
• 1.12.1 主要依据
• 1.12.2 主要内容
• 第二章 实验方法
• 2.1 主要实验药品
• 2.2 主要仪器
• 2.3 实验试片
• 2.4 磷化工艺
• 2.5 阴极电泳试片的制备
• 2.6 磷化膜重测定
• 2.7 磷化膜显微形貌测定
• 2.8 磷化膜溶出率测定
• 2.9 P比测定
• 2.10 磷化膜-漆膜复合层性能检测
• 第三章 实验结果与讨论
• 2+对磷化的影响'>3.1 Zn²⁺对磷化的影响
• 2+对磷化膜形貌的影响'>3.1.1 Zn²⁺对磷化膜形貌的影响
• 2+对磷化膜重的影响'>3.1.2 Zn²⁺对磷化膜重的影响
• 2+对磷化膜P比的影响'>3.1.3 Zn²⁺对磷化膜P比的影响
• 2+对磷化的影响'>3.2 Mn²⁺对磷化的影响
• 2+对磷化膜形貌的影响'>3.2.1 Mn²⁺对磷化膜形貌的影响
• 2+对磷化膜重的影响'>3.2.2 Mn²⁺对磷化膜重的影响
• 2+对磷化膜P比的影响'>3.2.3 Mn²⁺对磷化膜P比的影响
• 2+对磷化的影响'>3.3 Ni²⁺对磷化的影响
• 2+对磷化膜形貌的影响'>3.3.1 Ni²⁺对磷化膜形貌的影响
• 2+对磷化膜重的影响'>3.3.2 Ni²⁺对磷化膜重的影响
• 2+对磷化膜P比的影响'>3.3.3 Ni²⁺对磷化膜P比的影响
• 3.4 小结
• 第四章 性能测试
• 4.1 磷化膜P比对溶出率的影响
• 4.2 磷化膜P比对磷化膜-漆膜复合层附着力的影响
• 4.3 磷化膜P比对磷化膜-漆膜复合层耐腐蚀性的影响
• 4.4 小结
• 第五章 结论
• 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢