【摘要】：鍍鋅板被廣泛應用于交通、建筑和家電等行業(yè),但是在潮濕的環(huán)境中鍍鋅板容易發(fā)生腐蝕,為了提高鍍鋅板的耐蝕性能,經(jīng)常用高價鉻鹽對鍍鋅板進行鈍化,而高價鉻元素對人體具有致癌性,并且對環(huán)境污染嚴重,因此被禁止使用。為了尋找環(huán)境友好型的鈍化工藝,鍍鋅板的無鉻鈍化得到了人們的重視,現(xiàn)在研究的無鉻鈍化工藝主要包括磷酸鹽鈍化、硅酸鹽鈍化、鉬酸鹽鈍化、植酸鈍化和硅烷鈍化。本文以鍍鋅板為鈍化基材,研究了有機膦高聚物的鈍化處理技術(shù),鈍化液的組分包括有機膦高聚物、有機硅烷KH560、氟鋯酸和硫酸氧釩,其中有機硅烷KH560為成膜劑,氟鋯酸和硫酸氧釩為緩蝕劑,有機膦高聚物既是成膜劑又是緩蝕劑。通過DOE正交試驗得到了最優(yōu)配方組合為:3.5%KH560、0.3%有機膦高聚物、0.2%H2ZrF6、0.005%VOSO4,最優(yōu)工藝參數(shù)為:pH值為2.5,鈍化溫度60℃、鈍化時間60s、固化溫度150℃、固化時間90s,得到的鈍化液靜置24h以上后無沉淀出現(xiàn)。對鍍鋅板鈍化后,研究了有機膦高聚物對鈍化膜耐蝕性的影響,鈍化液中的有機膦高聚物使鍍鋅板的耐蝕性能提高了 82%,腐蝕速率降低了19%,阻抗值提高了 0.6個數(shù)量級,鍍鋅板耐蝕性的提高主要是由于有機膦高聚物中的-PO(OH)2基團與鋅層表面的Zn-OH經(jīng)過脫水形成了共價鍵,吸附于鋅層表面形成一層轉(zhuǎn)化膜,另外-PO(OH)2中的酸性基團也可以通過縮聚進一步提高鈍化膜的致密性,使鋅層與外界的腐蝕介質(zhì)相隔離。漆膜附著力提高了1個等級,說明了有機膦高聚物中丙烯酸基團的活性比較高與漆膜發(fā)生了反應,是使漆膜與鋅層的結(jié)合力增加。經(jīng)過EDS和XRD的測試發(fā)現(xiàn),鈍化膜中主要含有元素Zn、C、O、Si、Zr、F、P,經(jīng)過ATR-FTIR測試,發(fā)現(xiàn)在鈍化膜中存在-Si(OH)3、-CH3、-CH2等基團,并且硅烷與鋅層形成了共價鍵Si-O-Zn,此外還有硅醇經(jīng)過相互縮聚形成的Si-O-Si鍵,鈍化膜中所含的元素表明有機膦高聚物能夠與其他組分共同作用來提高鈍化膜的耐蝕性能。
【學位授予單位】：華東理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG174.4
【圖文】：

１．５．２單寧酸鈍化逡逑單寧酸，又被稱為丹寧酸或者鞣酸，分子化學式為式為Ｃ７６Ｈ５２０４６，分子量達到逡逑１７００，其分子的結(jié)構(gòu)式如圖１．３所示。丹寧酸是由多元苯酚組成化合物，無毒，易逡逑溶于水，其水溶液成酸性。在鈍化膜形成的過程中，單寧酸可以提供形成鈍化膜所逡逑需的羥基和羧基。當用單寧酸對鍍鋅板進行鈍化時，其羥基通過離子鍵的作用與鋅逡逑層中的鋅形成化合物，剩余的羥基以配位鍵的形式與鋅層形成致密的吸附保護膜，逡逑進而提高鋅層的耐蝕性能。逡逑ＨＯ邋ＯＨ逡逑ＨＯ邋ＯＨ邐ＨＯ邋Ｏ邐ＯＨ逡逑ＨＱＣｆＨ逡逑圖＾單寧酸的分子結(jié)構(gòu)圖逡逑Ｆｉｇ．邋１．３邋Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｔａｎｎｉｃ邋ａｃｉｄ逡逑梁啟民等［７２１用單寧酸對鍍鋅層進行鈍化，鈍化液的組成為：單寧酸４０ｇ／Ｌ，逡逑ＨＮ０３５ｍｌ／Ｌ，添加劑２０ｇ／Ｌ；鈍化時間為２０ｓ，鈍化溫度為６０°Ｃ，對鍍鋅板鈍化完逡逑后，在３％的ＮａＣｌ溶液中進行浸泡，研宄其耐蝕性能，１６８ｈ時沒有腐蝕出現(xiàn)。但在中逡逑性鹽霧試驗中，其耐蝕性不超過２４ｈ。Ｉｇｌｅｓｉａｓ丨等［７３］探討了單寧酸和金屬鐵兩者之間逡逑的相互作用

圖２．３，比較活化前的ＥＤＳ能譜（ａ）、用０．６％（ｖ／ｖ）的逡逑稀硝酸火化后的ＥＤＳ能譜（ｂ）和用高于０．６％（ｖ／ｖ）的濃度的稀硝酸活化的ＥＤＳ能逡逑譜，可知三者的鍍鋅層表面主要有Ｃ、０、Ａｌ、Ｆｅ、Ｚｎ五種元素

ｒ逡逑耐蝕性翻試＾逡逑圖２．４鈍化實驗工藝流程圖逡逑Ｆｉｇ．邋２．４邋Ｆｌｏｗ邋ｃｈａｒｔ邋ｏｆ邋ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ邋ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑２．４鈍化膜的性能測試逡逑２．４．１中性鹽霧試驗逡逑在鍍鋅板鈍化完成后，用膠帶封住鍍鋅板的邊緣以及鍍鋅板反面，根據(jù)國家標逡逑準ＧＢ／Ｔ１０１２５－１９９７金屬覆蓋層鹽霧腐蝕實驗方法，對鍍鋅板進行中性鹽霧（ＮＳＳ）逡逑試驗測試，采用的鹽霧試驗箱的型號是ＫＬＳＰ－１００。用去離子水和ＮａＣｌ邋（分析純）配逡逑制Ｓ％ＮａＣｌ腐蝕溶液，溶液的ｐＨ值為６．５￣７．２之間，鹽霧箱內(nèi)的溫度保持在３Ｓ±２°Ｃ，逡逑鹽霧箱內(nèi)鹽霧的沉降量保持在１．５±０．５邋ｍｌ／８０ｃｎ＾ｈ。鍍鋅板在鹽霧箱內(nèi)放置時應與豎逡逑直方向保持１５°￣３０°的角度。然后以連續(xù)噴霧２４ｈ為一周期，對鍍鋅板的腐蝕情況進逡逑行記錄和拍照。逡逑２．４．２電化學阻抗（ＥＩＳ）測試逡逑金屬的腐蝕性能可以用電化學阻抗來研究，其研究原理是讓小幅度的正弦交流逡逑信號對電極系統(tǒng)進行擾動，在系統(tǒng)發(fā)生響應時測量對應頻率下的阻抗，因為外部施逡逑加的擾動信號比較小

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