磷化时间对常温锌系磷化膜防腐蚀性能的影响

针对碳钢材料采用某常温锌系磷化工艺进行磷化加工的优化问题,文章分析了磷化时间对磷化膜形貌(表面形貌和横截面形貌),磷化膜化学状态(元素含量和分布,结晶情况和亲水性),耐腐蚀特性(盐水浸泡实验和Tafel曲线实验)的影响。发现15~20 min该工艺磷化膜生长速度较快,而20~30 min磷化膜生长速度显著下降。该研究为碳钢材料在该工艺中磷化时间的选择提供了参考。

锌系磷化膜的电子显微结构分析

采用ＥＰＡ和ＴＥＭ等测试手段研究锌系磷化膜的形貌、晶体结构、化学成分和Ｚｎ／Ｐ值之间的关系。

钢铁表面免水洗锌系磷化膜的常温制备与性能表征

Q235钢铁试片在以磷酸、氧化锌、钼酸铵等材料组成的锌系磷化液中常温快速磷化后,自然干燥2 h以上,生成免水洗的彩色锌系磷化膜。用XPS对膜层的化学组成及结构进行表征,用SEM和EDS对膜层的形貌和元素含量进行分析,探讨磷化机理。研究结果表明:免水洗的磷化膜,由Fe3+和Zn2+的磷酸盐及少量的钼酸盐等组成,膜晶粒尺寸≤2μm,膜连续、致密,膜重≥0.9 g/m2,耐3%的NaCl溶液腐蚀约2.0 h,喷涂铁红环氧底漆后检验涂层的附着力达1级,比传统工艺(磷化后水洗)形成的磷化膜质量更好。

中温锌系磷化膜及皂化膜的组织结构研究

为深入研究磷化皂化润滑机理及改进磷化皂化工艺,利用扫描电镜(SEM)、电子探针(EP-MA)、X射线衍射(XRD)等手段对中温锌系磷化膜及硬脂酸钠皂化膜的表面形貌、截面形貌、组织结构以及成分组成进行了研究。结果表明:中温锌系磷化膜主要以磷酸锌(H膜)为主,并有少量磷酸锌铁(P膜),磷化膜表面有棒状和球状两种形貌结构,磷化膜厚度约为20μm。经过皂化后膜层分为磷酸锌、硬脂酸锌和硬脂酸钠三层,硬脂酸锌和硬脂酸钠具有很好的润滑效果,皂化膜表面为棉絮状形貌。

不同表面活性剂对锌系磷化膜的影响

通过测试膜重、结合力和耐碱性,研究了表面活性剂对锌系磷化膜的影响。结果表明,在磷化液中添加表面活性剂,锌系磷化膜的膜重减轻,所形成的磷化膜更加致密,晶粒更小,其结合力和耐碱性得到增强。

镁合金表面锌系磷化膜及硅酸盐封闭工艺与性能

为提高镁合金的耐蚀性能,在镁合金表面制备锌系磷化膜,并对磷化膜进行封闭。比较了未封闭磷化膜、浸油封闭磷化膜、铬酸盐封闭磷化膜和硅酸盐封闭磷化膜的表面形貌、元素组成、厚度和耐蚀性能,结果表明:浸油封闭、铬酸盐封闭和硅酸盐封闭对镁合金表面磷化膜的厚度基本没有影响,但封闭前后磷化膜的表面形貌和元素组成有所不同。Cr、Na和Si元素分别通过形成化学转化膜、胶体状膜或物理填充孔隙被引入封闭后磷化膜中。硅酸盐封闭磷化膜的致密性相对较好,使镁合金的耐蚀性能得到有效提高。在铬酸盐封闭逐渐被弃用的趋势下,效果较好并且低污染环保的硅酸盐封闭在磷化膜封闭中具有应用潜力。

表调工艺条件对冷轧汽车板锌系磷化膜耐腐蚀性能的影响

以耐硫酸铜点滴时间作为评判冷轧汽车板锌系磷化膜耐腐蚀性能的依据,通过单独分析表调液温度、表调液浓度和表调时间对耐硫酸铜点滴时间的影响,得到最佳表调工艺条件为:表调液温度30℃、表调液浓度4 g/L、表调时间35 s。结果表明:在最佳表调工艺条件下的磷化膜耐硫酸铜点滴时间达到185 s,较未表调处理的磷化膜耐硫酸铜点滴时间(142 s)明显延长。在最佳工艺条件下进行表调处理延长了磷化膜耐盐雾时间,磷化膜表现出较强的耐盐雾腐蚀能力,优于未表调处理的磷化膜。盐雾试验前后,磷化膜的主要成分没有明显变化。

无铬封闭对冷轧汽车板锌系磷化膜耐蚀性能的影响

为了提高冷轧汽车板锌系磷化膜的耐腐蚀性能,使用硅酸钠溶液对磷化膜进行封闭处理。以硅酸钠浓度、溶液温度和封闭时间作为影响因素,以变色时间作为评判磷化膜耐腐蚀性能的指标,通过正交试验设计与分析得到最佳封闭工艺条件为:硅酸钠浓度10 g/L、溶液温度80℃、封闭时间16 min。在最佳封闭工艺条件下封闭后磷化膜的致密度较高,主要成分为Zn、P、O、Na和Si元素,其耐腐蚀性能明显优于封闭前磷化膜。硅酸钠填充了晶粒间的缝隙,使磷化膜的致密度提高,阻挡了腐蚀介质向磷化膜内部渗透,从而提高磷化膜的耐腐蚀性能。

铝合金锌系磷化膜防护失效机理探讨

为加深对磷化膜防护失效机理的认识,采用电化学方法和扫描电镜(SEM)考察了铝合金锌系磷化膜在不同溶液中的腐蚀与防护特性。结果表明:磷化膜的活性溶解出现在酸性和中性溶液里;钝化出现在碱性溶液里。磷化膜的防护性能主要依靠于其机械屏障作用,化学溶解是磷化膜防护失效的主要形式。

锌系磷化膜疲劳损伤过程的研究

用系统分析的方法,通过三点弯曲疲劳试验,结合扫描电镜等观测手段,定量跟踪锌系磷化膜在循环载荷作用下疲劳损伤的产生与发展过程。试验结果表明,在循环加载过程中,因基体材料受循环载荷作用而产生表面滑移塑性变形时,锌系磷化膜以不断开裂的损伤方式发展,而非通常认为在很短的循环周期里大规模开裂过程,表现为一种损伤的过程,因而磷化膜呈现出一定的韧性。试验结果还显示,锌系磷化膜是在循环载荷作用到一定的循环周数才出现逐步开裂的过程,说明锌系磷化膜具有一定的疲劳强度。

汽车油漆锌系磷化膜物证鉴定指标体系研究

应用SEM-EDS对常见汽车防锈底漆锌系磷化膜晶体形态特征进行分析研究,提出了根据物证的微观形态特征点分类的图像数据处理方法 ,建立了锌系磷化膜物证鉴定的指标体系,对目前交通事故中汽车油漆鉴定方法进行新的重要补充。

工艺参数对Q345钢锌系磷化膜耐腐蚀性能的影响

在Q345钢表面制备了锌系磷化膜,研究了磷化温度和时间对磷化膜耐腐蚀性能的影响。结果表明,磷化温度和时间都对磷化膜的耐腐蚀性能有较大影响。磷化膜耐腐蚀性能的改变与其组织致密性、表面粗糙度和厚度随着磷化温度升高和磷化时间延长发生明显变化有关。磷化温度为60℃、磷化时间为20 min时,磷化膜表现出良好的耐腐蚀性能,其容抗弧半径最大,耐硫酸铜点滴时间最长达208 s,优于其它工艺参数下制备的磷化膜。

法兰磷化处理及锌系磷化膜的耐腐蚀性能研究

以提高45#钢法兰的耐腐蚀性能为目标,使用含有硝酸镨的锌系磷化液对法兰进行磷化处理,并研究了硝酸镨的质量浓度对磷化处理后的法兰宏观形貌以及锌系磷化膜的微观形貌和耐腐蚀性能的影响。结果表明:硝酸镨对磷化处理后的法兰宏观形貌基本无影响,但在不同硝酸镨质量浓度下获得的磷化膜微观形貌存在差异,导致磷化膜的耐腐蚀性能发生改变。随着硝酸镨浓度从0 g/L增加到4.0×10^(-2) g/L,磷化膜的平整度和致密度逐步改善,耐腐蚀性能明显提高。随着硝酸镨质量浓度从4.0×10^(^(-2)) g/L增加到6.0×10^(-2) g/L,磷化膜的平整度和致密度转而变差,导致耐腐蚀性能下降。硝酸镨质量浓度为4.0×10^(-2) g/L时获得的磷化膜结晶更致密,其电荷转移电阻、频率为0.01 Hz时的阻抗模值以及液滴变色时间均最大,分别达到2150Ω·cm^(2)、2744Ω·cm^(2)、150 s,该磷化膜表现出良好的耐腐蚀性能。

硝酸镨对镁合金锌系磷化膜耐蚀性的影响

为提高AZ31B镁合金的耐蚀性,在其表面制备锌系磷化膜,研究硝酸镨浓度对磷化膜的形貌、成分、厚度和耐蚀性的影响。结果表明:随硝酸镨体积浓度从0增至70 mg/L,磷化膜的元素组成均为Zn、P、O,Pr未引入磷化膜,但结晶状态和平整性明显变化,厚度先增后降,导致磷化膜的耐蚀性先逐步提高后下降。硝酸镨浓度为50 mg/L制备的磷化膜厚度达10.2μm,表现出良好的耐蚀性,电荷转移电阻和对镁合金的保护效率最高,分别达5 071.8Ω·cm^(2)、79.8%,生锈区域面积较小且腐蚀后表面仍相对平整。

促进剂对建筑结构钢锌钙系磷化膜形貌和耐蚀性的影响

在含硝酸盐的基础磷化液中分别添加钼酸钠、硝酸镧以及它们的组合作为促进剂,在建筑结构钢表面制备出不同锌钙系磷化膜。研究了促进剂对不同磷化膜的形貌、成分和耐蚀性的影响。结果表明:钼酸钠、硝酸镧以及它们的组合作为促进剂都可以使磷化膜结晶致密化,进而提高磷化膜的耐蚀性。尤其是钼酸钠和硝酸镧的组合作为促进剂,可以明显改善磷化膜的形貌,获得的磷化膜具有良好的耐蚀性,其容抗弧半径最大,电荷转移电阻和低频时的阻抗值分别达到2.476 kΩ·cm^(2)、2.147 kΩ·cm^(2),表面的液滴变色时间达到165 s。硝酸镧作为促进剂不会对磷化膜的成分产生影响,而钼酸钠以及钼酸钠和硝酸镧的组合作为促进剂对磷化膜的成分有一定影响。使用含钼酸钠和硝酸镧的基础液获得的锌钙系磷化膜更适用于建筑结构钢防腐蚀保护。

建筑用16Mn钢表面制备锌系复合磷化膜及其耐腐蚀与抗污染性能

在建筑常用的16Mn钢表面制备锌系复合磷化膜,研究了磷化液中TiO_(2)颗粒分散液添加量对锌系复合磷化膜的结合力、表面形貌、TiO_(2)颗粒含量、厚度、耐腐蚀性能及表面抗污染性能的影响。结果表明:锌系复合磷化膜与16Mn钢基体结合紧密,晶体间空隙被TiO_(2)颗粒不同程度填充。TiO_(2)颗粒分散液添加量为15 mL/L时制备的锌系复合磷化膜晶体表面附着很多TiO_(2)颗粒并呈良好分散状态,厚度约为9.2μm,静态接触角接近125.0°,其电荷转移电阻和低频阻抗值较16Mn钢分别提高了约2.7倍、2.4倍,对亚甲基蓝的降解率达到26.1%。原因归结为该锌系复合磷化膜表面具有较强的疏水作用,TiO_(2)颗粒填充晶体间空隙有效地抑制了电化学腐蚀且吸收紫外光能力增强,从而表现出良好的耐腐蚀与抗污染性能,能够为16Mn钢基体提供更好的保护作用,同时有效防止16Mn钢表面污染。

普锌系和锌锰钙三元系磷化膜品质对比研究

文章对镀锌板的普锌系磷化膜和三元系磷化膜的品质进行了对比,分析采用了扫描电子显微镜(SEM)对晶粒形貌进行了观察和测量、X射线衍射仪(XRD)对磷化膜的P比值进行了比较,最后利用电化学方法测量了孔隙率。结果表明增加了Ca^(2+)和Mn^(2+)的三元系磷化膜更致密,结晶物更细小。普锌系磷化膜结晶物呈细长枝叶状,排列杂乱;三元系磷化膜呈粒状,排列均匀。P比结果对比可知三元系磷化膜在耐蚀性、耐热性、耐碱性等性能方面更优,在涂装性能来讲,能更好的与阴极电泳涂装结合,减少了镀锌板层的脱落。

稀土硝酸铈对油管锌钙系磷化膜形貌和性能的影响

以油管常用的材料45#钢作为基体,在添加了稀土硝酸铈的磷化液中制备锌钙系磷化膜。研究了硝酸铈质量浓度对磷化膜的元素组成、膜重、厚度和耐蚀性的影响。结果表明:硝酸铈不会改变磷化膜的元素组成,但是会改变磷化膜的形貌、膜重和厚度,从而显著影响其耐蚀性。随着硝酸铈质量浓度增加到100 mg/L,磷化膜中Zn和Ca质量分数均先升高后降低,P质量分数基本呈降低的趋势,磷化膜的晶粒形态及晶粒间隙有所不同,膜重先增加后下降,厚度先增加后减薄,与之对应的磷化膜耐蚀性先逐渐提高随后变差。当硝酸铈质量浓度为50 mg/L时,制备的磷化膜晶粒细小、均匀且致密度较高,膜重最高,达到12.45 g/m^2,厚度达到8.1μm,该磷化膜表现出良好的耐蚀性,明显优于其他磷化膜。

建筑结构钢锌钙系磷化膜的结构与耐蚀性研究

研究了磷化时间对建筑结构钢表面锌钙系磷化膜的厚度、化学成分和耐蚀性的影响,并对锌钙系磷化膜的物相结构进行了分析。结果表明:随着磷化时间延长,磷化膜厚度逐渐增加,但达到一定限度后基本不变。在不同磷化时间下获得的6种磷化膜的化学成分均为Zn、Ca、P、O和Fe元素,Zn、Ca和P的质量分数随着磷化时间延长均呈现先升高后下降的趋势,而Fe的质量分数显著下降后基本不变。6种磷化膜的耐蚀性存在一定差异。磷化24 min获得的磷化膜厚度达到8.1μm,Zn、Ca和P的质量分数均达到最高,分别为34.78%、7.74%、17.15%,电荷转移电阻和低频区的阻抗值分别达到1937Ω·cm^(2)、1157Ω·cm^(2)。该磷化膜的主要物相为CaZn_(2)(PO_(4))_(2)·2H_(2)O,耐蚀性相对较好。

锌锰系磷化膜硅烷封闭工艺研究

通过单因素对比实验研究了不同硅烷偶联剂和添加剂对磷化膜封闭的影响,并利用加速腐蚀试验方法和电化学测试技术对硅烷封闭的磷化膜进行了性能测试。结果表明,采用3%硅烷偶联剂KH-560,5g/L硝酸铈的封闭液对锌锰系磷化膜封闭处理后,磷化膜中性盐雾试验72h未见腐蚀。极化曲线测试表明阴阳极过程都受到抑制,且经硅烷封闭的磷化膜自腐蚀电流明显降低。