【摘要】：鍍鋅鋼板的磷化處理相對鋼鐵材料而言,應(yīng)用的時間較短,其主要目的是用作涂裝打底以及表面的潤滑。近年來,鍍鋅鋼板被大量地應(yīng)用于汽車生產(chǎn)與家用產(chǎn)品的制造上,其表面磷化處理的類型屬于薄膜型,主要是用作增強有機涂層與鍍鋅鋼板基體間的結(jié)合力與防護性,以滿足現(xiàn)代生產(chǎn)對其涂裝的要求。21世紀(jì)倡導(dǎo)節(jié)能與環(huán)保,而傳統(tǒng)的高、中溫鋅系磷化能耗高,所以低溫鋅系磷化成為當(dāng)前研究的重點。本論文討論了鍍鋅鋼板低溫鋅系磷化液的主要組成成分及其對磷化膜膜層耐腐蝕性能的影響,運用正交試驗的方法確定了磷化液各成分的最佳配比,并研究了三種促進劑和納米顆粒TiO_2對膜層的表面形貌及耐腐蝕性能的影響。通過金相顯微鏡、場發(fā)射掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、X射線能譜儀、X射線衍射儀、開路電位-時間曲線、極化曲線、電化學(xué)阻抗、膜重-時間變化曲線、百格實驗、鹽水浸泡實驗、硫酸銅點滴實驗對鍍鋅鋼板基體表面膜層的生長過程以及性能進行表征與分析。本論文研究的主要內(nèi)容和實驗結(jié)果如下:1.以磷化膜的膜重與耐硫酸銅點滴實驗的時間為指標(biāo),通過正交試驗確定磷化液的最優(yōu)配方為:磷酸二氫鋅60 g/L,硝酸鋅80 g/L,氟化鈉4 g/L,氧化鋅6 g/L。磷化工藝條件為:游離酸度2.6,總酸度48.6,酸比18.7,磷化溫度35±1℃,磷化時間5min。2.根據(jù)開路電位-時間曲線及其表面形貌分析,將鍍鋅鋼板的磷化過程分為三個階段。階段1:金屬基體發(fā)生溶解導(dǎo)致電位顯著正移,磷化膜開始形成;階段2:發(fā)生去極化反應(yīng),加快了膜層的生長及結(jié)晶化;階段3:電位緩慢正移最終趨于一穩(wěn)定值,膜層晶體連續(xù)完整呈片狀堆積。百格實驗及鹽水浸泡實驗結(jié)果表明磷化后膜層與有機涂層間的結(jié)合力增大,附著性增強,提高了其耐腐蝕性能。3.磷化促進劑硫酸羥胺、氯酸鈉、亞硝酸鈉的添加提升了磷化膜的耐腐蝕性能,當(dāng)其添加量分別為4 g/L、1.5 g/L、2 g/L時膜層耐腐蝕性能均為最優(yōu)。新型促進劑硫酸羥胺、氯酸鈉與傳統(tǒng)型促進劑亞硝酸鈉促進作用相當(dāng),電化學(xué)測試、表面形貌分析、成分分析及硫酸銅點滴實驗得出一致結(jié)論:膜層耐腐蝕性能硫酸羥胺氯酸鈉亞硝酸鈉。4.納米TiO_2的添加不僅降低了膜層中磷酸鹽晶體的尺寸與膜層孔隙率,還提高了磷化反應(yīng)速度,在磷化反應(yīng)中充當(dāng)了成核劑和加速劑。納米TiO_2的添加使得磷化膜層變得更厚、更致密,從而提高了膜層的耐腐蝕性能。
【圖文】：

棉蘸取乙醇對磷化后的試片表面進行擦拭，待溶劑揮發(fā)后液，在室溫下觀察記錄試片表面由藍(lán)色變?yōu)榧t色的時間，，實驗中需測定三組平行試樣，取其平均值。測試試所用設(shè)備為 CHI660D 電化學(xué)工作站，采用三電極體系對間曲線、極化曲線及阻抗（EIS）曲線進行測定[60,61]。飽和電極為輔助電極，工作電極為磷化后的試片，試片工作面積10 mm），，非工作面用環(huán)氧樹脂膠封，圖 2-1 為測定開路電位圖。極化曲線與阻抗測試所用的電解溶液為 3.5%的氯化鈉率為 5 mV/s，掃描范圍為-1.7～0.5 V。電化學(xué)阻抗測量需先浸在 3.5%氯化鈉溶液中待開路電位穩(wěn)定后再進行測試，掃描振幅為 5 mV/s。

(a) (b)圖 3-2 鍍鋅鋼板基體及磷化 5 min 后的金相圖像Fig 3-2 Metallographic images of the galvanized steel substrate(a) and 5 minafter immersion in the phosphating bath(b)3.6.2 SEM 圖像根據(jù)圖 3-1 中開路電位-時間曲線的階段性，在每個階段進行膜層的選取，將選取出來的膜層進行形貌觀察，分析其生長過程，選取的時間為 1 s、2 s、6 s、60 s、18s、300 s。圖 3-3 為不同磷化時間下膜層的表面形貌圖，1 s 時鍍鋅鋼板基體表面被葉狀的薄晶體完全覆蓋，最外層的晶體不斷累積成較大的不連續(xù)晶體簇，磷化成膜速度快；2 時磷化膜底層晶體無明顯晶界，晶體連續(xù)完整，外層晶體不斷長大，數(shù)量不斷增多；
【學(xué)位授予單位】：河南師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG174.4

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本文編號：2614881