热镀锌板的无铬钝化及其性能的研究

论文摘要

钢铁是日常生活中应用量最大的金属材料,但钢铁的腐蚀却给我们带来了巨大的损失。钢板表面镀锌是提高钢板防腐能力的常用手段,但由于镀锌层在空气中尤其是潮湿环境中容易被腐蚀形成白斑和灰暗物,所以钢板镀锌后需要在其表面进行钝化处理,以进一步提高其耐蚀性能。过去最常用的钝化技术为铬酸盐钝化,但由于铬酸盐钝化具有较大毒性,所以取代铬酸盐钝化技术,开发新的环境友好型无铬钝化技术迫在眉睫。本文是以热镀锌钢板为基材,通过中性盐雾试验和电化学等测试手段对单硅烷/无机物复合钝化膜、双硅烷/无机物复合钝化膜和产品钝化膜的钝化效果进行了比较,并确定了以双硅烷/无机物复合钝化膜为本文主要研究对象。采用正交试验及单因素试验方法对双硅烷/无机物复合钝化技术的钝化液配方及钝化工艺进行了优化。并对使用优化后配方及工艺制备的钝化膜的耐蚀性、耐热性、耐指纹性、耐水性、漆膜附着力等性能进行了测试。使用激光共聚焦显微镜（LSCM）扫描电子显微镜（SEM）观察了双硅烷/无机物复合钝化膜的表面及截面形貌。发现镀锌板钝化前后表面形貌有所改变,钝化膜厚度为亚微米级。使用傅立叶变换红外光谱仪（ATR-FTIR）和X射线光电子能谱仪（XPS）对钝化膜层的结构进行了分析,结果表明双硅烷/无机物复合钝化膜中同时存在C-C、C-Si、C-O、C-N、-CH3、-CH2、C=O、O-H、N-H和Si-O等基团。通过表面形貌的观察、电化学、X射线光电子能谱仪和红外光谱的分析结果综合来看,钝化膜与镀锌层基体间发生了化学键结合,生成了Si-O-Zn键,并且硅醇Si-OH间缩合生成了Si-O-Si键,在镀锌板表面形成了致密的钝化膜。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 金属腐蚀的定义及分类
• 1.2 铬酸盐钝化
• 1.3 三价铬钝化
• 1.4 无机盐类无铬钝化
• 1.4.1 钼酸盐钝化
• 1.4.2 硅酸盐钝化
• 1.4.3 钨酸盐钝化
• 1.4.4 稀土金属盐钝化
• 1.4.5 其他金属盐钝化
• 1.5 有机物无铬钝化
• 1.5.1 植酸钝化
• 1.5.2 羟乙叉基二膦酸钝化
• 1.5.3 丹宁酸钝化
• 1.5.4 二氨基三氮杂茂及其衍生物钝化
• 1.5.5 有机硅烷钝化
• 1.5.6 树脂钝化
• 1.6 无机/有机物复合钝化
• 1.7 无铬钝化的经济社会效益
• 1.8 论文的研究目的和研究内容
• 第2章 实验材料和研究方法
• 2.1 实验材料及设备
• 2.1.1 实验原材料
• 2.1.2 实验用仪器及设备
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 钝化液的配制
• 2.2.2 钝化膜的制备
• 2.2.3 钝化液配方优化
• 2.2.4 钝化工艺的优化
• 2.3 钝化膜的性能测试
• 2.3.1 钝化膜耐蚀性能测试
• 2.3.2 钝化膜的耐热性能测试
• 2.3.3 钝化膜耐指纹性能测试
• 2.3.4 漆膜附着力测试
• 2.3.5 钝化膜耐水性能测试
• 2.3.6 钝化膜自修复对比实验
• 2.3.7 钝化膜厚度测量
• 2.3.8 钝化膜腐蚀电化学性能测试
• 2.4 钝化膜的结构和组成分析
• 2.4.1 激光共聚焦显微镜（LSCM）分析
• 2.4.2 扫描电子显微镜（SEM）分析
• 2.4.3 X射线衍射（XRD）分析
• 2.4.4 X射线光电子能谱（XPS）分析
• 2.4.5 反射红外光谱（ATR-FTIR）分析
• 2.4.6 差示扫描热量（DSC）分析
• 第3章 热镀锌板的无机/有机复合钝化
• 3.1 单硅烷/无机物复合钝化
• 3.1.1 钝化液配方的优化
• 3.1.2 单硅烷/无机物复合钝化效果
• 3.2 双硅烷/无机物复合钝化
• 3.2.1 钝化液配方的优化
• 3.2.2 钝化工艺的优化
• 3.2.3 双硅烷/无机物复合钝化效果
• 3.3 本章小结
• 第4章 双硅烷复合钝化膜性能测试
• 4.1 钝化膜耐蚀性能测试
• 4.2 钝化膜腐蚀电化学性能测试
• 4.3 钝化膜的耐热性能测试
• 4.4 钝化膜耐指纹性能测试
• 4.5 漆膜附着力测试
• 4.6 钝化膜耐水性能测试
• 4.7 钝化膜自修复对比实验
• 4.8 钝化膜厚度测量
• 4.9 本章小结
• 第5章 双硅烷复合钝化膜结构和组成分析
• 5.1 激光共聚焦显微镜（LSCM）分析
• 5.2 扫描电子显微镜（SEM）分析
• 5.3 EDS能谱分析
• 5.4 X射线衍射（XRD）分析
• 5.5 差热分析
• 5.6 X射线光电子能谱（XPS）分析
• 5.7 反射红外光谱（ATR-FTIR）分析
• 5.8 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢