论文部分内容阅读
本文系统研究了镀锌板防腐用的硅烷-混乳复合钝化液的配方、钝化工艺,以及其钝化膜的组织形貌及耐腐蚀性能。采用能量色散光谱(EDX)和X-射线荧光谱(XRF)等测试手段对复合钝化膜的化学成分进行了系统的分析,采用中性盐雾实验(NSS)、Tafel、电化学交流阻抗(EIS)等手段对复合钝化膜的耐蚀性能进行了表征,并探究了复合钝化膜的成膜机理和耐蚀机理。 本文在硅烷成膜的实验研究中发现,当硅烷为主成膜物时,双硅烷体系钝化液成膜的耐蚀性能明显优于单硅烷钝化液。在双硅烷体系钝化液中添加偏钒酸铵、植酸和氟钛酸后对硅烷膜的耐蚀性具有强化作用,并经第一次正交试验优化出了添加剂的最佳加入比例(即第一次改性)。在第一次改性的双硅烷钝化液中添加苯丙和丙烯酸的混合乳液可进一步提高钝化膜的耐蚀性,通过第二次正交试验优化出了混乳的最佳配比(即第二次改性)。最终确定出的硅烷-混乳复合钝化液的最优配方为:γ-氨丙基三甲氧基硅烷(KH540)60 g/L;γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)120 g/L;植酸20 g/L;H2TiF61.5 g/L;NH4VO30.5 g/L;苯丙乳液5 g/L和丙烯酸乳液7.5 g/L。采用辊涂方法后,最优配方组成钝化液可获得耐蚀性较为理想的钝化膜,其钝化工艺为:钝化温度40℃;固化温度100℃;固化时间30min;放置时间24h;钝化液的pH值为5。 72h中性盐雾试验结果显示硅烷-混乳复合钝化膜的腐蚀面积小于5％,与铬酸盐钝化膜相当。电化学测试结果表明硅烷-混乳复合钝化膜的极化阻抗为7kΩ,而铬酸盐钝化膜只有2kΩ,因此硅烷-混乳复合钝化膜在镀锌层表面起到了较为理想的屏障作用,可以有效阻挡腐蚀过程的进行及锌基体的溶解,显著增强了镀锌钢板的耐蚀性。XRF和EDX分析结果显示对双硅烷钝化液第一次改性所添加的Ti、V、P、F等元素都参与了成膜,并且与硅烷、混乳具有协同成膜的作用,在镀锌层上能形成致密的网络结构。 对硅烷-混乳复合钝化膜成膜及耐蚀机理的分析表明,所得钝化膜是一种结构较为复杂的化学转化膜,以硅烷、高分子相互织构的膜结构为主,并通过无机成分的参与,使钝化膜的结构被进一步的强化。硅烷、高分子以及无机强化成分之间的协同作用,使复合钝化膜与镀锌层紧密结合在一起,增大了电子和O2的通过阻力,从而提高了复合钝化膜的耐蚀性,使它的耐蚀性能与铬酸盐钝化膜相当。