本文通過配置不同游離酸度的磷化液溶液對鍋爐用鋼12Cr1MoVG基體進行磷化處理以獲得磷化膜膜層,采用成膜OCP曲線(電位-時間曲線)測試并分析12Cr1MoVG磷化成膜過程,采用掃描電鏡觀察磷化膜的表面形貌及膜層截面微觀形貌,采用磷化膜測厚儀測量膜層厚度,采用EDS能譜檢測磷化膜的主要成分及其含量,采用XRD手段進行磷化膜物相分析,采用動電位極化曲線、人工鹽霧加速腐蝕試驗、自然環(huán)境放置試驗等手段對不同游離酸度下成膜試樣的耐腐蝕性能進行研究。研究結果表明:12Cr1MoVG基體經(jīng)過不同游離酸度的磷化液磷化處理后,磷酸鹽晶粒的微觀結構呈顆粒狀堆垛分布。隨著游離酸度的提高,磷酸鹽晶粒尺寸變小,分布也呈現(xiàn)不均勻性。隨著磷化液游離酸度的提高,鍋爐用鋼12Cr1MoVG磷化膜膜層的致密度、細膩性、厚度等均有明顯的下降趨勢,并且呈現(xiàn)一定的規(guī)律性。磷化處理后,試樣表面的磷化膜主要含有Zn、Ca、Fe、P及O等元素。隨著磷化液游離酸度的提高,磷化膜內(nèi)各元素的含量呈現(xiàn)不同的變化趨勢。磷化液游離酸度對磷化膜內(nèi)各元素含量的分布規(guī)律沒有明顯影響。不同游離酸度磷化處理后的磷化膜主要由化合物Zn_2Ca(PO_4)_2及Zn_2Fe(PO_4)_2構成。基體材料的腐蝕電流密度較大,磷化處理后腐蝕電位略有提高,腐蝕電流密度大幅降低膜層試樣的腐蝕速度低于基體。磷化處理后基體材料因膜層的保護作用使得其耐蝕性能提高。較低游離酸度下成膜試樣的腐蝕電位略高,腐蝕電流密度略低,此時成膜試樣的腐蝕速率更低,耐蝕性能更好。較低游離酸度時12Cr1MoVG磷化膜的耐蝕性最好,鹽霧試驗達到1248小時才發(fā)生銹蝕,隨著游離酸度的提高,耐蝕性能呈下降趨勢。不同游離酸度下12Cr1MoVG磷化樣管在自然環(huán)境下均未發(fā)生明顯銹蝕,耐大氣腐蝕性能差異不明顯,均表現(xiàn)出優(yōu)良的耐大氣腐蝕性能。同時也說明游離酸度對磷化膜的耐大氣腐蝕性能影響甚微。不同游離酸度下12Cr1MoVG磷化膜對漆膜附著力影響較大。隨著游離酸度的提高,漆膜附著力減弱。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TG174.4
【部分圖文】：

圖 1-1 亞硝酸根的促進反應機理[24] 磷化機理化反應過程復雜，其反應原理尚存爭論，目前比較認同的原理指出應或電化學反應交織的過程，其過程主要包含四個步驟，磷化膜生如下[25-27]：1） 鋼鐵材料浸入磷酸液中發(fā)生腐蝕，使金屬基體界面 H+濃度降，所示所示：陽極氧化反應：Fe-2e→Fe2+（陰極還原反應：2H++2e→2[H]→H2↑ （2） 磷化液中加入的氧化劑或促進劑與溶液中的氫原子及亞鐵離子，使界面的 H+濃度降低，溶液中的亞鐵離子轉化成鐵離子，反應過氧化劑+[H]→還原產(chǎn)物+HO （

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文H3PO4→H2PO4-+H+→HPO42-+H+→PO43-+3H+4） 當金屬表面離解出的 PO43-與溶液中的 Zn2+、Mn2+、Ca2+及 Fe2到濃度積常數(shù)時就會形成磷酸鹽，磷酸鹽經(jīng)過沉淀后最終結晶為磷程如下所示：2PO43-+2Zn2++Fe2++4H2O→Zn2Fe(PO4)2·4H2O↓ 2PO43-+3Zn2++4H2O→Zn3(PO4)2·4H2O↓ 成的磷酸鹽沉淀與水分子形成磷化晶核，晶核長大后生成晶粒，這即形成了磷化膜。生成的磷酸鹽沉淀會發(fā)生副反應，最終形成磷化程如下所示：PO43-+Fe3+→FePO4述理論不僅可以解釋磷化成膜過程，還可以指導磷化配方與工藝設理反應過程如圖 1-2 所示[28]。

同時產(chǎn)生更高的能耗。3 磷化工藝的研究現(xiàn)狀有關研究在常溫下對鋼鐵材料進行磷化處理[36]，制備出一種特殊的磷化膜磷化膜表面呈黑色，且膜層均勻，膜層和基體的結合力較強，膜層的耐蝕性好，作為鋼鐵材料黑色裝飾防護是非常理想的磷化膜。通過對該黑色磷化膜成及結構進行分析后發(fā)現(xiàn)，中溫磷化過程中會產(chǎn)生膜層的特殊結構，這是常黑磷化膜高結合力的來源；磷化膜的特殊結構可直接影響其耐蝕性能，磷化有雙層保護膜交錯的結構，此雙層結構使得原來單層保護膜中存在的直線形轉變?yōu)檎劬�形間隙，因此可起到改善磷化膜耐蝕性的作用；常溫發(fā)黑磷化膜細致的原因主要在于磷化時亞鐵離子的生成行為受到限制，因此可保持較小離度，以上說明常溫發(fā)黑劑可用來作為理想的磷化過程表調(diào)劑。常溫發(fā)黑磷生成的全過程示意圖如圖 1-3~圖 1-5 所示[36]。a) b)
【參考文獻】

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本文編號：2863185