环保型钢铁钝化耐蚀性及成膜机理

钢铁腐蚀的现象越发普遍,工业上常用磷化作为防止钢铁腐蚀的方法,但磷化对环境污染严重。为了减少磷污染,以Q235钢为基体材料,研发了一种以植酸溶液为基础的环保型钢铁钝化工艺,利用硫酸铜点滴试验和电化学方法测试了环保型钢铁钝化膜的耐蚀性;利用扫描电镜(SEM)观测了钝化膜的成分和微观形貌。结果表明:环保型钢铁钝化后的样品硫酸铜点滴的平均时间达到了107 s,腐蚀电流只有4.3×10^(-3)mA,环保型工艺处理后的钝化膜的阻抗直径和阻抗模量大,其耐腐蚀性能较高。扫描电镜下的环保型钝化膜完整无裂纹,具有良好的耐蚀性能。最后简要分析了环保型钝化膜的成膜机理。

Zn-Fe-SiO_2复合镀层的耐蚀性

采用电沉积的方法 ,制备了Zn -Fe-SiO2 复合镀层 ,对比了该镀层与Zn -Fe合金镀层及Zn镀层的耐蚀性 ,并研究了镀层成分对镀层耐蚀性的影响 ,发现该复合镀层无需钝化处理即具有很高的耐蚀性 ,而且镀层在酸性溶液中的耐蚀性随着镀层中Fe含量的增大而提高 ,在中性溶液中的耐蚀性随着镀层中SiO2 含量的增大而提高 .

复合电沉积的影响因素

根据国内外电沉积金属基复合镀层的研究结果,综述了微粒特性、镀液组成、工艺条件以及其它因素对复合电沉积的影响。提出今后应继续加强在复合电沉积机理方面的研究,以便更深刻、更准确地理解和掌握复合电沉积的各种影响因素,从而更好地对复合电沉积的工艺研究和应用给予指导。

镀液组成对Zn-Fe-SiO_2合金复合镀层成分的影响

采用电沉积的方法,制备了Zn Fe SiO2合金复合镀层,并研究了镀液组成对镀层成分的影响,发现主盐浓度是影响Zn Fe SiO2复合镀层铁含量的主要因素;导电盐(NH4)2SO4的添加有利于提高镀层的铁含量,但影响比较小;配合剂C6H8O7·H2O的添加有利于降低镀层的铁含量,但影响比较小;SiO2的添加量增大时,在一定限度内有利于提高镀层的SiO2含量,但基本上不影响镀层中锌铁的含量。

镀锌层无铬硅酸盐彩色钝化成膜机理及性能

针对镀锌层可显著提高钢铁零件的耐蚀性能,但在潮湿的环境中其表面易被腐蚀产生白锈,从而失去对基体的保护作用的问题,制备了A3钢镀锌层表面的无铬硅酸盐彩色钝化膜,以进一步提高其耐蚀性能,并使用X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、中性盐雾试验和电化学工作站,研究了膜层的组分、成膜的过程及耐蚀性能.研究结果表明:钝化膜的主要成分为Zn4Si2O7-(OH)2·2H2O,Si O2,Zn O和Zn(OH)2,其中性盐雾试验出白锈时间能够达到75 h,与市场上广泛应用的三价格(Cr3+)钝化膜相当.

镀锌层硅酸盐彩色钝化工艺

镀锌层无铬彩色钝化已成为重要的研究方向。研究了硅酸盐无铬彩色钝化工艺条件对钝化膜性能的影响,确定了最佳钝化工艺:30.0 g/L Na2SiO3,25.0 g/L H2SO4,25.0 g/L H2O2,0.1 g/L CuSO4,pH值1.5～2.5,钝化时间10～100 s。最佳工艺条件下,分别对酸性和碱性镀锌件进行硅酸盐彩色钝化,并与六价铬盐钝化层的性能进行了对比。结果表明:镀锌层硅酸盐钝化可以在表面获得彩色、光亮、均匀的钝化膜,膜层的颜色是由膜的化学组成和光的干涉共同作用的显现;耐蚀性能与六价铬盐钝化膜相当,耐中性盐雾腐蚀可达到200 h,且用于碱性镀锌的钝化效果明显优于酸性镀锌;该工艺成本低,无污染,有望代替传统铬酸盐彩色钝化工艺。

镀锌层硅酸盐无铬黑色钝化工艺

硅酸盐环境友好、成本低、性能稳定,用于镀锌件无铬黑色钝化,目前尚无报道。以硅酸为主盐对镀锌件进行了无铬黑色钝化,研究了钝化液各组分、钝化工艺条件对钝化膜外观及耐蚀性能的影响,获得了最优的钝化工艺。结果显示:镀锌件钝化膜外观乌黑、光亮,色泽均匀;耐5%NaCl盐雾腐蚀达160 h,优于现有的三价铬盐钝化工艺。

镀锌层硅酸盐钝化工艺及其机理

目前,镀锌层硅酸盐钝化工艺尚不成熟,对其机理的研究也不够深入。为此,通过SEM、EDAX等对镀锌层硅酸盐钝化膜进行了形貌观察和成分分析,并通过NSS试验测试了其耐中性盐雾腐蚀性能,确定了最佳的钝化时间和钝化液pH值、温度,获得了色泽均匀、耐蚀性能优良的硅酸盐钝化膜;通过XPS分析确定了硅酸盐钝化膜的主要成分为SiO2、Zn4Si2O7(OH)2·2H2O、TiCl4、TiO2、Na2SiF6、ZnCl2等化合物。通过工艺条件变化和对钝化膜的成分分析,推测出其成膜机理:在酸性条件下,镀锌层和钝化液在界面处发生锌层溶解、Zn2+与硅酸的反应、Ti3+的氧化等一系列化学反应,从而在镀锌层表面形成主要成分为SiO2、Zn4Si2O7(OH)2·2H2O、TiCl4、TiO2、Na2SiF6、ZnCl2等化合物的钝化膜。

Zn-Fe-SiO_2复合镀层的性能研究

分别采用硫酸盐体系和氯化物体系的最佳工艺条件电沉积制备了高铁(Fe mass%>1%)和低铁(Fe mass%<1%)的Zn-Fe-SiO2复合镀层,并系统测试了不同厚度Zn-Fe-SiO2复合镀层的耐蚀性、结合力、孔隙率和氢脆性等综合性能,同时与电镀Zn及Zn-Fe合金进行了对比.实验结果表明:Zn-Fe-SiO2复合镀层的耐蚀性及其它综合性能均优于Zn-Fe合金镀层和Zn镀层.因此,相对于电镀Zn及Zn-Fe合金,电沉积Zn-Fe-SiO2复合镀层技术具有先进性,应用前景良好.

钛对镀锌层硅酸盐钝化膜的影响

为了研究钛离子对硅酸钝化膜的微观形貌、化学组成及耐蚀性能的影响,在硅酸盐钝化液中加入钛离子,通过SEM、XPS、交流阻抗谱(EIS)及中性盐雾试验(NSS)进行研究.试验结果表明:钛离子的加入可控制硅酸钝化膜成膜速度,细化颗粒,使钝化膜膜层平整、致密、无裂纹,且微粒团聚物颗粒变小;同时,钛离子参与反应生成的Ti O2颗粒可填充膜层的空隙,增加膜层致密度,显著提高膜层的耐蚀性;钝化过程是复杂的多相反应,最终得到膜层的主要组成为Zn4Si2O7(OH)2·2H2O,Si O2,Zn O,Zn(OH)2和Ti O2.

电沉积Fe-P非晶镀层的受热转变

采用电沉积工艺制备了Fe-P非晶镀层,并研究了Fe-P非晶镀层在加热过程中镀层结构与硬度的变化趋势,结果表明:该镀层在300℃左右开始晶化,在330℃左右Fe-P合金开始转变为-αFe(P)固溶体,到370℃左右铁磷化合物FexP(x=1,2,3)从α-Fe(P)固溶体中脱溶析出,由于固溶强化和弥散强化的作用导致镀层硬度增大,并在370℃达到最大值,当热处理温度继续增高至460℃后,镀层中弥散相粒子逐渐长大,即发生Ostwald熟化现象,从而导致镀层硬度快速下降。

Zn-Fe-SiO2复合电沉积过程的控制步骤

为了加强金属基复合材料电沉积制备技术的基础理论研究,分别考察了硫酸盐和氯化物两种体系镀液中SiO2微粒浓度对镀层成分的影响,以研究Zn-Fe-SiO2复合材料电沉积过程的控制步骤。结果表明:Zn-Fe-SiO2复合电沉积过程存在两步吸附过程,随着镀液中微粒浓度的不断增加,将逐渐由弱吸附控制转为强吸附控制,控制步骤发生转换所对应的临界微粒浓度也不固定,硫酸盐体系为10g/L,氯化物体系为4g/L;由于流体力学因素的作用,弱吸附控制阶段并不符合Guglielmi模型;工艺优化时应针对具体的控制步骤采取不同的措施。

电镀Zn-Fe-SiO_2复合材料的性能研究(英文)

镀锌与Zn-Fe合金广泛用于钢铁零件的防护,但是仍存在钝化液毒性大、环境污染严重、耐蚀性低、氢脆高等不足。本文采用无氰电镀技术制备了Zn-Fe-SiO2复合材料,并测试了Zn-Fe-SiO2复合材料的耐蚀性、孔隙率和氢脆性等综合性能,同时与电镀Zn及Zn-Fe合金进行了对比。实验结果表明:电镀Zn-Fe-SiO2复合材料的耐蚀性及其它综合性能均优于镀锌与Zn-Fe合金,无需钝化处理,环境友好,应用前景广阔。

ZFS共沉积促进剂在复合电沉积过程中的作用机理

将阳离子型ZFS促进剂与SiO2微粒加入Zn-Fe合金镀液中，制备了Zn-Fe-SiO2复合镀层，研究了ZFS共沉积促进剂对镀层中SiO2微粒沉积量的影响，并分析了促进剂的作用机理。结果表明：ZFS共沉积促进剂可以明显提高SiO2微粒在镀层中的沉积量，并且无需对SiO2微粒进行镀前特殊处理。其原因是该促进剂吸附在SiO2微粒表面，使微粒表面呈正电性，在电场引力的作用下，SiO2微粒容易吸附在阴极表面并与还原金属实现复合共沉积。

稀土铈对锌铁合金镀层耐蚀性的影响

研究了铈盐对电沉积锌 铁合金镀层耐蚀性的影响,通过失重法、浸泡实验、电化学腐蚀参数的测量,得出在镀液中添加一定量的铈盐能显著改善镀层的耐蚀性能。扫描电镜测定镀层表面形貌的结果表明,定量铈盐参与下,可获得更加致密的镀层,这正是提高镀层耐蚀性的原因。

热镀锌层硅酸盐钝化膜的耐蚀性

热镀锌层的硅酸盐钝化体系无毒无污染、成本低,且使用方便、寿命长,但pH值不稳定,易形成凝胶。研制了一种pH值易于控制的硅酸盐钝化体系对热镀锌层钝化,采用扫描电镜(SEM)和能谱仪分析了镀锌层硅酸盐钝化前后的形貌和成分,通过中性盐雾试验、5%NaCl浸泡试验和极化曲线测试研究了镀锌层、硅酸盐钝化试样、铬酸盐钝化试样的耐蚀性,并分析了硅酸盐钝化膜的耐蚀机理。结果表明:镀锌层表面的硅酸盐钝化膜可抑制镀锌层腐蚀的阳极和阴极过程,阻碍腐蚀反应的进行,同时可对镀锌层机械隔离,提高镀锌层的自腐蚀电位,从而显著改善了镀锌层的耐蚀性能,其防腐蚀效果与铬酸盐钝化膜的相当。

锌-铁合金镀液中锌、铁的测定

采用邻菲口罗啉分光光度法 ,能简便、准确的测定出电镀 Zn- Fe合金镀液中的铁含量 ,采用EDTA滴定法测定镀液中的锌和铁总量 ,由此建立了一种快速、准确的锌 -铁合金镀液的分析方法。经加标回收实验验证 :Fe( )加标回收率在 98.0 %～ 98.5%之间 ,Zn( )加标回收率为 1 0 0 .3%～1 0 1 .4% ,表明该法准确可靠。

稀土在硫酸盐体系电镀锌镍合金中的应用

研究了稀土在硫酸盐体系电镀锌镍合金中的作用。通过实验发现,镀液中加入稀土后,能增大锌镍合金电沉积的阴极极化,使镀层变得更为平整光亮,同时能改善镀层的耐蚀性能,最后讨论了稀土的作用机理。

电沉积Zn-Fe-SiO_2复合镀层的阴极极化

为了更深入地探讨Zn Fe SiO2复合镀层的电沉积机理,采用三电极体系下的动电位法测定了电沉积Zn Fe SiO2复合镀层的阴极极化曲线,并研究了镀液成分对阴极极化的影响。结果表明,Zn Fe SiO2复合镀层的沉积属于异常共沉积,而且SiO2微粒的加入对Zn Fe SiO2镀层复合电沉积的阴极极化行为影响不大。

工艺条件对Zn-Fe-SiO_2复合镀层成分的影响

采用电沉积的方法 ,制备了Zn -Fe -SiO2 复合镀层 ,并研究了工艺条件对镀层成分的影响。结果表明 ,镀液pH值对镀层成分的影响最大 ,pH值的上升可以导致镀层铁含量下降 ,但有利于提高SiO2 含量 ;电流密度对镀层成分的影响也很大 ,铁含量在电流密度为 6 .0A/dm2 时最高 ;温度对镀层铁含量的影响比较小 ,而且没有规律性。