镀锌钢板磷化的研究

论文摘要

镀锌是一种经常采用的经济有效的防腐蚀的方法,锌对于钢材具有牺牲阳极保护的作用,延长了钢铁的使用寿命。近几十年来,镀锌钢板大量的应用在汽车行业。随着汽车对外观形貌以及耐腐蚀性能要求越来越高,由于镀锌钢板与有机涂料的结合力差,无法达到涂装的要求,对镀锌钢板进行涂装前的磷化处理,可以有效的提高其耐腐蚀性能,增强其与有机涂层的结合力,所以涂装前对镀锌钢板的磷化工序显现出不可缺少的地位。本文通过开路时间-电位曲线、极化曲线、扫描电镜、膜重-时间变化、硫酸铜点滴试验、百格实验和全浸泡试验等方法研究了Mn2+对镀锌钢板磷化过程与磷化膜性能的影响,同时还进行了不同表面活性剂对锌系磷化膜的影响。根据正交试验结果,本实验体系中镀锌钢板锌系磷化工作液的最佳配方和工艺参数为:ZnO 10g/L、H3PO4 25ml/L、Ni（NO3）2 1.4g/L、NaNO3 1.7g/L、酒石酸0.2g/L、Mn（NO3）2 0.6g/L,处理温度:50-60℃,游离酸度:2.9,总酸度:49,处理时间:3-5min。通过开路电位-时间的研究,发现镀锌钢板的磷化过程可分为三个阶段:第一阶段金属基体溶解,同时磷化膜开始形成;第二阶段磷化膜快速生长、结晶化并且不断的发展;第三阶段磷化膜晶粒增大,呈薄片堆积状。研究发现Mn2+是一种优良的磷化液促进剂,能够明显的增加磷化膜结晶、细化晶粒,使磷化膜结晶更加致密,降低膜重,使磷化膜的结晶形态由块状转变为薄片堆积状,提高磷化膜的耐腐蚀性能,以及增强与有机涂层的结合力。随着Mn2+含量的增大,在磷化的初始阶段有利于磷化膜晶粒的形成,起到了形核剂的作用,并减轻膜重。但是在后期,Mn2+的含量越大使得磷化膜变得疏松且不连续。实验结果表明,Mn2+的含量为0.6g/L时,自腐蚀电位最高,硫酸铜点滴实验的时间最长,漆膜结合力等级最好,晶粒更加细小,结晶更加致密,此时Mn2+的促进作用最好。在锌系磷化液中添加表面活性剂,可以有效的缩短磷化成膜时间,减轻磷化膜的膜重;可以使磷化晶粒尺寸更小,生成的磷化膜更加均匀致密,从而增大磷化晶粒的比表面积,使得磷化膜与有机涂层的结合力增强;可以使磷化膜的耐碱性能也得到增强。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 镀锌钢板的定义、生产加工方法、分类及应用
• 1.1.1 镀锌钢板的定义
• 1.1.2 镀锌钢板生产加工方法及分类
• 1.1.3 镀锌钢板的应用
• 1.2 磷化
• 1.2.1 磷化技术的发展历史及现状概述
• 1.2.2 磷化处理工艺流程
• 1.2.3 磷化机理
• 1.2.4 磷化促进剂
• 1.3 镀锌钢板的磷化处理
• 1.4 本文研究的目的、意义及主要内容
• 1.4.1 本文研究的目的及意义
• 1.4.2 本文研究的主要内容
• 第二章 实验材料及研究方法
• 2.1 实验材料、药品及仪器
• 2.2 研究方法
• 2+对磷化成膜过程的影响'>第三章 Mn²⁺对磷化成膜过程的影响
• 3.1 引言
• 3.2 正交试验
• 3.3 开路电位-时间曲线
• 3.3.1 镀锌钢板磷化成膜的动力学行为
• 2+对磷化成膜过程的影响'>3.3.2 Mn²⁺对磷化成膜过程的影响
• 3.4 磷化膜形貌观察
• 3.5 分析讨论
• 3.6 小结
• 2+对磷化膜性能的影响'>第四章 Mn²⁺对磷化膜性能的影响
• 4.1 引言
• 4.2 极化曲线
• 2+对膜重的影响'>4.3 Mn²⁺对膜重的影响
• 4.4 硫酸铜点滴实验
• 4.5 附着力测试
• 4.5.1 百格实验
• 4.5.2 全浸泡实验
• 4.6 小结
• 第五章 表面活性剂对锌系磷化膜的影响
• 5.1 引言
• 5.2 磷化处理
• 5.3 磷化膜膜重
• 5.4 结合力
• 5.5 耐碱性
• 5.6 小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录