發(fā)布時(shí)間：2018-05-19 11:27

  本文選題：熱浸鍍鋅 + 鑭鹽轉(zhuǎn)化膜��； 參考：《華南理工大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：傳統(tǒng)的鉻酸鹽鈍化可有效提高金屬的耐蝕性,但由于鉻酸鹽對(duì)健康和環(huán)境危害較大而逐漸被限制使用,各種環(huán)境友好型無鉻鈍化技術(shù)的研發(fā)受到日益重視。目前,各種無鉻鈍化的效果與鉻酸鹽鈍化相比仍有較大差距,所以對(duì)無鉻鈍化膜進(jìn)行改性成為新的研究焦點(diǎn)。本文利用掃描電鏡(SEM),能譜儀(EDS),X射線光電子能譜(XPS),電化學(xué)阻抗譜(EIS)等手段分析研究熱浸鋅層表面硅酸鹽轉(zhuǎn)化膜和鑭鹽轉(zhuǎn)化膜的生長特點(diǎn)及微觀結(jié)構(gòu),對(duì)改性膜層的生長過程、裂紋或孔隙的消除、膜層的均勻性、疏水性及自愈性進(jìn)行了研究,從而獲得組織結(jié)構(gòu)致密、耐蝕性好的膜層。研究結(jié)果表明:由不同形態(tài)的二氧化硅(微米或納米級(jí)粉體、硅溶膠)配制相同成分(SiO2濃度和SiO2:Na2O摩爾比)的硅酸鈉溶液,通過透射電鏡(HRTEM)和核磁硅譜(29SiNMR)分析表明,相同成分的溶液中不同聚合度的硅酸鹽負(fù)離子的比例分布會(huì)存在明顯差異,主要存在叢聚態(tài)的粒徑0.5-1.5納米的硅酸鹽負(fù)離子和單體的硅酸鹽負(fù)離子。要在鋅層上獲得較致密的硅酸鹽轉(zhuǎn)化膜,硅酸鈉溶液中不同聚合度的硅酸負(fù)離子的適當(dāng)?shù)谋壤秶?中聚合度的硅酸鹽負(fù)離子占大部分(Q2和Q3約74%),低聚合度的硅酸鹽負(fù)離子占小部分(Q0和Q1約23%);高聚合度的硅酸鹽負(fù)離子很少(Q4約3%)。這是因?yàn)榈椭芯酆隙入x子提供大量交聯(lián)成膜必須的的Si-OH鍵,而存在適量的較高聚合度離子團(tuán)可減少成膜過程的脫水和膜層的孔隙。在鋅層硅酸鹽轉(zhuǎn)化膜中引入甲基疏水性基團(tuán),研究結(jié)果顯示,在硅酸鈉溶液中添加少量甲基硅酸鈉,甲基硅酸鈉參與成膜反應(yīng),且疏水基團(tuán)Si-CH3在膜層表面富集,使得膜層具有疏水性。但由于改性溶液中起交聯(lián)作用的Si-OH鍵減少,導(dǎo)致膜層致密度和耐蝕性變差。對(duì)硅酸鹽轉(zhuǎn)化膜作甲基硅酸鈉后處理,可獲得由內(nèi)層結(jié)構(gòu)緊密硅酸鹽膜和外層疏水性甲基硅酸鹽膜組成的硅酸鹽復(fù)合膜,膜層的接觸角達(dá)103.8°,交流阻抗值超過100 kΩ·cm2.,具良好的疏水性和耐蝕性。提出了熱浸鋅層常規(guī)鑭鹽轉(zhuǎn)化膜生長過程的模型。成膜初期,鑭鹽膜在鋅層表面高活性的鋅晶界處生長較快,裂紋首先在晶界處出現(xiàn);生長后期,膜層表面出現(xiàn)棒狀粒子并逐漸增多覆蓋膜層。不同生長階段的鑭鹽轉(zhuǎn)化膜的電化學(xué)阻抗譜(EIS)和等效電路分析表明,裂紋的出現(xiàn)導(dǎo)致膜層中出現(xiàn)與氧的擴(kuò)散有關(guān)的韋伯阻抗,擴(kuò)散場(chǎng)出現(xiàn)在鋅層和轉(zhuǎn)化膜的界面附近;鑭鹽膜生長后期,表面附著的大量疏松腐蝕產(chǎn)物形成另一個(gè)特性不同的膜層,即出現(xiàn)“雙層膜結(jié)構(gòu)”。熱浸鋅層經(jīng)低濃度硅酸鹽溶液處理后,在表面生成少量硅酸鹽沉積物可覆蓋原鋅層表面的高活性區(qū),并引導(dǎo)鑭鹽膜均勻生長而不再優(yōu)先生長于鋅晶界處,獲得的膜層組織更均勻致密,裂紋的出現(xiàn)也明顯推遲了。電化學(xué)阻抗譜和等效電路分析表明,經(jīng)預(yù)處理的改性鑭鹽膜的擴(kuò)散阻抗(韋伯阻抗)消失,表明膜層中孔隙和裂紋減少,其耐蝕性提高。此外,劃痕腐蝕試驗(yàn)表明,和常規(guī)鑭鹽轉(zhuǎn)化膜不同,改性鑭鹽膜具有自愈性,在腐蝕過程中,膜層中有可溶性鑭化合物遷移到膜層損傷處重新生成鑭鹽膜。用硅酸鹽或硅烷溶液封閉鑭鹽膜的裂紋,研究結(jié)果表明,由于鑭鹽轉(zhuǎn)化膜和高堿性硅酸鹽溶液不相容,鑭鹽膜試樣經(jīng)硅酸鹽溶液處理后并不能生成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)致密的復(fù)合膜,耐蝕性反而變差;鑭鹽轉(zhuǎn)化膜試樣經(jīng)硅烷溶液處理后,可獲得組織結(jié)構(gòu)緊密的由內(nèi)層鑭鹽膜和外層硅烷膜組成的復(fù)合膜。電化學(xué)阻抗譜和等效電路分析結(jié)果表明:鑭鹽/硅烷復(fù)合膜的阻抗并不因底層鑭鹽膜出現(xiàn)裂紋而下降,顯示了硅烷的封閉處理消除了裂紋對(duì)膜層的影響;鑭鹽/硅烷復(fù)合膜的阻抗值比兩種單層膜的阻抗值之和大一倍以上,表明復(fù)合膜發(fā)揮了兩層膜的協(xié)同作用。
[Abstract]:This paper studies the growth characteristics and microstructure of silicate conversion film and lanthanum salt conversion film with different degrees of polymerization in the solution with different degrees of polymerization . The results of electrochemical impedance spectroscopy and equivalent circuit show that the resistance of lanthanum salt / silane composite membrane is less than that of conventional lanthanum salt conversion film .
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG174.4

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

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本文編號(hào)：1909919