Zn-Ni合金镀层无铬钝化工艺的研究

论文摘要

为使Zn-Ni合金镀层具有优良的耐蚀性和装饰性，对其进行钝化处理是必不可少的。传统的钝化工艺为铬酸盐钝化，Cr6+有剧毒，对环境和人类发展都不利，其应用在国内外已经受到严格限制。国内外对Zn-Ni合金钝化工艺的研究比较少，尚未见到有关于Zn-Ni合金镀层无铬钝化工艺的报道。因此，寻找一种低污染、甚至无污染的性能优异的Zn-Ni合金钝化工艺是当务之急。在综合各种无铬钝化工艺优缺点的基础上，确定采用钼酸盐体系对Zn-Ni合金镀层进行彩色钝化和蓝白钝化工艺的研究。实验确定的钼酸盐彩色钝化液的组成及工艺条件为：Na2MoO4·2H2O 12.5g/L，Na2SiO3·9H2O 5g/L，Na3PO4·12H2O 12g/L，NaNO325g/L，CH2（COOH）224g/L，pH值为3.5左右，钝化温度为48℃，钝化时间125130s。，空气中老化10s。得到的钝化膜颜色均匀，室内自然光下为类桔黄单色膜，阳光照射下为粉色和黄色相间的彩色膜。钼酸盐蓝白钝化液的组成及工艺条件为：Na2MoO4·2H2O 25g/L，Na2SiO3·9H2O 5g/L，Na2WO4·2H2O 20g/L，Na3PO4·12H2O 12g/L，NaNO325g/L，CH2（COOH）224g/L，pH值3.5左右，钝化温度48℃，钝化时间110s。得到的钝化膜呈均匀蓝白色，没有泛黄现象。扫描电子显微镜（SEM）观察结果表明，钼酸盐钝化体系所得钝化膜表面会有大量微裂纹存在，加入一定量的钨酸钠之后，微裂纹明显减少；X射线光电子能谱（XPS）分析表明，彩色钝化膜主要由Mo（OH）3、MoO3/MoO42-、MoO2、Mo（OH）2、MoCl3、MoO3/SiO 2、ZnSiO4、Zn3（PO4）2、ZnO、Zn（OH）2、Zn（H2PO4）2、ZnO/SiO2组成，蓝白钝化膜除含有上述成分外，还含有WO3、H2WO4和WOx；交流阻抗谱（EIS）分析表明，彩色钝化膜的电化学腐蚀电阻达2082Ω·cm2，蓝白钝化膜为2584Ω·cm2，其中蓝白钝化膜的电化学腐蚀电阻高于六价铬钝化膜。在以上分析测试的基础上，提出了Zn-Ni合金镀层钼酸盐钝化膜的成膜机理，认为钝化膜是钼、磷、硅化合物复合沉积形成的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 电镀Zn-Ni 合金的应用及其研究现状
• 1.2.1 电镀Zn-Ni 合金的特点
• 1.2.2 电镀Zn-Ni 合金的应用
• 1.2.3 电镀Zn-Ni 合金的研究现状
• 1.3 锌及Zn-Ni 合金钝化处理的研究现状
• 1.3.1 Zn-Ni 合金钝化的研究现状
• 1.3.2 镀锌层无机类钝化处理
• 1.3.3 镀锌层有机类钝化处理
• 1.3.4 镀锌层无机/有机物复合型钝化处理
• 1.4 课题的主要研究内容
• 第2章 实验材料及测试方法
• 2.1 实验材料及装置
• 2.1.1 实验药品
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 实验装置和工艺流程
• 2.2 钝化膜的性能表征
• 2.2.1 钝化膜的微观形貌观察
• 2.2.2 钝化膜的组成分析
• 2.2.3 钝化膜的耐蚀性能测试
• 第3章 Zn-Ni 合金镀层的无铬钝化工艺研究
• 3.1 彩色钝化工艺的研究
• 3.1.1 彩色钝化液组成的筛选
• 3.1.2 彩色钝化液组成的影响
• 3.1.3 彩色钝化工艺条件的影响
• 3.2 蓝白钝化工艺的研究
• 3.2.1 蓝白钝化液组成的筛选
• 3.2.2 蓝白钝化液组成的影响
• 3.2.3 蓝白钝化工艺条件的影响
• 3.3 各种钝化工艺的对比
• 3.4 本章小结
• 第4章 钝化膜性能测试
• 4.1 钝化膜的耐蚀性
• 4.1.1 硫酸铜点滴实验结果
• 4.1.2 氯化钠浸泡试验结果
• 4.1.3 塔菲尔曲线外推法测试结果
• 4.1.4 交流阻抗测试结果
• 4.2 钝化膜的微观形貌
• 4.3 本章小结
• 第5章 钼酸盐体系钝化膜的机理研究
• 5.1 钼酸盐彩色钝化膜的形成机理
• 5.1.1 彩色钝化膜的组成
• 5.1.2 钼酸盐彩色钝化膜的成膜机理
• 5.2 蓝白钝化膜的形成机理
• 5.2.1 蓝白钝化膜的组成
• 5.2.2 钼酸盐蓝白钝化膜的成膜机理
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢