【摘要】：鍍鋅板被廣泛應(yīng)用于交通、建筑和家電等行業(yè),但是在潮濕的環(huán)境中鍍鋅板容易發(fā)生腐蝕,為了提高鍍鋅板的耐蝕性能,經(jīng)常用高價(jià)鉻鹽對鍍鋅板進(jìn)行鈍化,而高價(jià)鉻元素對人體具有致癌性,并且對環(huán)境污染嚴(yán)重,因此被禁止使用。為了尋找環(huán)境友好型的鈍化工藝,鍍鋅板的無鉻鈍化得到了人們的重視,現(xiàn)在研究的無鉻鈍化工藝主要包括磷酸鹽鈍化、硅酸鹽鈍化、鉬酸鹽鈍化、植酸鈍化和硅烷鈍化。本文以鍍鋅板為鈍化基材,研究了有機(jī)膦高聚物的鈍化處理技術(shù),鈍化液的組分包括有機(jī)膦高聚物、有機(jī)硅烷KH560、氟鋯酸和硫酸氧釩,其中有機(jī)硅烷KH560為成膜劑,氟鋯酸和硫酸氧釩為緩蝕劑,有機(jī)膦高聚物既是成膜劑又是緩蝕劑。通過DOE正交試驗(yàn)得到了最優(yōu)配方組合為:3.5%KH560、0.3%有機(jī)膦高聚物、0.2%H2ZrF6、0.005%VOSO4,最優(yōu)工藝參數(shù)為:pH值為2.5,鈍化溫度60℃、鈍化時(shí)間60s、固化溫度150℃、固化時(shí)間90s,得到的鈍化液靜置24h以上后無沉淀出現(xiàn)。對鍍鋅板鈍化后,研究了有機(jī)膦高聚物對鈍化膜耐蝕性的影響,鈍化液中的有機(jī)膦高聚物使鍍鋅板的耐蝕性能提高了 82%,腐蝕速率降低了19%,阻抗值提高了 0.6個(gè)數(shù)量級,鍍鋅板耐蝕性的提高主要是由于有機(jī)膦高聚物中的-PO(OH)2基團(tuán)與鋅層表面的Zn-OH經(jīng)過脫水形成了共價(jià)鍵,吸附于鋅層表面形成一層轉(zhuǎn)化膜,另外-PO(OH)2中的酸性基團(tuán)也可以通過縮聚進(jìn)一步提高鈍化膜的致密性,使鋅層與外界的腐蝕介質(zhì)相隔離。漆膜附著力提高了1個(gè)等級,說明了有機(jī)膦高聚物中丙烯酸基團(tuán)的活性比較高與漆膜發(fā)生了反應(yīng),是使漆膜與鋅層的結(jié)合力增加。經(jīng)過EDS和XRD的測試發(fā)現(xiàn),鈍化膜中主要含有元素Zn、C、O、Si、Zr、F、P,經(jīng)過ATR-FTIR測試,發(fā)現(xiàn)在鈍化膜中存在-Si(OH)3、-CH3、-CH2等基團(tuán),并且硅烷與鋅層形成了共價(jià)鍵Si-O-Zn,此外還有硅醇經(jīng)過相互縮聚形成的Si-O-Si鍵,鈍化膜中所含的元素表明有機(jī)膦高聚物能夠與其他組分共同作用來提高鈍化膜的耐蝕性能。
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG174.4
【圖文】：

１．５．２單寧酸鈍化逡逑單寧酸，又被稱為丹寧酸或者鞣酸，分子化學(xué)式為式為Ｃ７６Ｈ５２０４６，分子量達(dá)到逡逑１７００，其分子的結(jié)構(gòu)式如圖１．３所示。丹寧酸是由多元苯酚組成化合物，無毒，易逡逑溶于水，其水溶液成酸性。在鈍化膜形成的過程中，單寧酸可以提供形成鈍化膜所逡逑需的羥基和羧基。當(dāng)用單寧酸對鍍鋅板進(jìn)行鈍化時(shí)，其羥基通過離子鍵的作用與鋅逡逑層中的鋅形成化合物，剩余的羥基以配位鍵的形式與鋅層形成致密的吸附保護(hù)膜，逡逑進(jìn)而提高鋅層的耐蝕性能。逡逑ＨＯ邋ＯＨ逡逑ＨＯ邋ＯＨ邐ＨＯ邋Ｏ邐ＯＨ逡逑ＨＱＣｆＨ逡逑圖＾單寧酸的分子結(jié)構(gòu)圖逡逑Ｆｉｇ．邋１．３邋Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｔａｎｎｉｃ邋ａｃｉｄ逡逑梁啟民等［７２１用單寧酸對鍍鋅層進(jìn)行鈍化，鈍化液的組成為：單寧酸４０ｇ／Ｌ，逡逑ＨＮ０３５ｍｌ／Ｌ，添加劑２０ｇ／Ｌ；鈍化時(shí)間為２０ｓ，鈍化溫度為６０°Ｃ，對鍍鋅板鈍化完逡逑后，在３％的ＮａＣｌ溶液中進(jìn)行浸泡，研宄其耐蝕性能，１６８ｈ時(shí)沒有腐蝕出現(xiàn)。但在中逡逑性鹽霧試驗(yàn)中，其耐蝕性不超過２４ｈ。Ｉｇｌｅｓｉａｓ丨等［７３］探討了單寧酸和金屬鐵兩者之間逡逑的相互作用

圖２．３，比較活化前的ＥＤＳ能譜（ａ）、用０．６％（ｖ／ｖ）的逡逑稀硝酸火化后的ＥＤＳ能譜（ｂ）和用高于０．６％（ｖ／ｖ）的濃度的稀硝酸活化的ＥＤＳ能逡逑譜，可知三者的鍍鋅層表面主要有Ｃ、０、Ａｌ、Ｆｅ、Ｚｎ五種元素

ｒ逡逑耐蝕性翻試＾逡逑圖２．４鈍化實(shí)驗(yàn)工藝流程圖逡逑Ｆｉｇ．邋２．４邋Ｆｌｏｗ邋ｃｈａｒｔ邋ｏｆ邋ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ邋ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑２．４鈍化膜的性能測試逡逑２．４．１中性鹽霧試驗(yàn)逡逑在鍍鋅板鈍化完成后，用膠帶封住鍍鋅板的邊緣以及鍍鋅板反面，根據(jù)國家標(biāo)逡逑準(zhǔn)ＧＢ／Ｔ１０１２５－１９９７金屬覆蓋層鹽霧腐蝕實(shí)驗(yàn)方法，對鍍鋅板進(jìn)行中性鹽霧（ＮＳＳ）逡逑試驗(yàn)測試，采用的鹽霧試驗(yàn)箱的型號是ＫＬＳＰ－１００。用去離子水和ＮａＣｌ邋（分析純）配逡逑制Ｓ％ＮａＣｌ腐蝕溶液，溶液的ｐＨ值為６．５￣７．２之間，鹽霧箱內(nèi)的溫度保持在３Ｓ±２°Ｃ，逡逑鹽霧箱內(nèi)鹽霧的沉降量保持在１．５±０．５邋ｍｌ／８０ｃｎ＾ｈ。鍍鋅板在鹽霧箱內(nèi)放置時(shí)應(yīng)與豎逡逑直方向保持１５°￣３０°的角度。然后以連續(xù)噴霧２４ｈ為一周期，對鍍鋅板的腐蝕情況進(jìn)逡逑行記錄和拍照。逡逑２．４．２電化學(xué)阻抗（ＥＩＳ）測試逡逑金屬的腐蝕性能可以用電化學(xué)阻抗來研究，其研究原理是讓小幅度的正弦交流逡逑信號對電極系統(tǒng)進(jìn)行擾動(dòng)，在系統(tǒng)發(fā)生響應(yīng)時(shí)測量對應(yīng)頻率下的阻抗，因?yàn)橥獠渴╁义霞拥臄_動(dòng)信號比較小

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本文編號：2756452