發(fā)布時(shí)間：2017-08-11 06:58

  本文關(guān)鍵詞：硅酸鈉溶液濃度、溫度及甲基硅酸鈉對(duì)熱鍍鋅層硅酸鹽轉(zhuǎn)化膜的影響

  更多相關(guān)文章： 硅酸鹽轉(zhuǎn)化膜 濃度 溫度 甲基硅酸鈉 耐蝕性

【摘要】：熱鍍鋅能夠提高鋼鐵制品在大氣中的耐蝕性,應(yīng)用廣泛。為了克服其在存儲(chǔ)運(yùn)輸過程中容易發(fā)生腐蝕、產(chǎn)生白銹的問題,通常在鍍鋅后進(jìn)行六價(jià)鉻鈍化處理。但是六價(jià)鉻劇毒,目前已逐步被禁止,從而需要尋求一種新的取代六價(jià)鉻鈍化的鈍化工藝。硅酸鹽鈍化具有諸多優(yōu)點(diǎn),比如鈍化液無毒無污染,鈍化液穩(wěn)定,成本低廉等,成為取代六價(jià)鉻鈍化的研究熱點(diǎn)。課題組前期研究表明,硅酸鈉溶液的Si O2:Na2O摩爾比對(duì)鋅層上形成的硅酸鹽轉(zhuǎn)化膜有較大影響,對(duì)于室溫下含5wt.%Si O2的溶液,當(dāng)Si O2:Na2O摩爾比為3.50時(shí),能形成致密、耐蝕性好的硅酸鹽轉(zhuǎn)化膜。在此基礎(chǔ)上,本文設(shè)定硅酸鈉溶液的Si O2:Na2O摩爾比為3.50,進(jìn)一步研究改變二氧化硅濃度及溶液溫度,以及溶液中加入甲基硅酸鈉,對(duì)硅酸鹽轉(zhuǎn)化膜的影響。將熱鍍鋅鋼分別浸入不同二氧化硅濃度(2wt.%、5wt.%和8wt.%)、不同溶液溫度(室溫(RT)、40℃和60℃)且溶液的Si O2:Na2O摩爾比為3.50的硅酸鹽鈍化溶液中,在鋅層上獲得硅酸鹽轉(zhuǎn)化膜。對(duì)獲得的硅酸鹽轉(zhuǎn)化膜試樣的中性鹽霧試驗(yàn)(NSS)、塔菲爾極化(Tafel polarization)和電化學(xué)阻抗譜(EIS)測(cè)試。結(jié)果表明,在試驗(yàn)條件范圍內(nèi),隨濃度和溫度的升高,硅酸鹽轉(zhuǎn)化膜的耐蝕性均有所提高,在有些工藝條件下(5%-60、8%-40和8%-60)的極化電阻Rp達(dá)100k以上。對(duì)硅酸鈉溶液進(jìn)行透射紅外(FT-IR)和核磁硅譜(29Si NMR)分析的結(jié)果表明,不同二氧化硅濃度的硅酸鈉溶液具有不同的溶液結(jié)構(gòu),即溶液中硅酸負(fù)離子的Si-O連接類型和分布存在差異。隨著硅酸鹽溶液中二氧化硅濃度的增加,溶液中聚合度大的硅酸負(fù)離子增多,簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)(Q1、Q2)減少而復(fù)雜結(jié)構(gòu)(Q3、Q4)增多。用能譜儀(EDS)和X射線光電子能譜儀(XPS)對(duì)硅酸鹽轉(zhuǎn)化膜膜層進(jìn)行成分分析,結(jié)果顯示,膜層中含有Si、O、Zn、Na等元素。當(dāng)溶液中二氧化硅濃度或溶液溫度升高,膜層中Si含量增加,表明提高二氧化硅濃度或溶液溫度均能促進(jìn)硅酸鹽轉(zhuǎn)化膜成膜。將甲基硅酸鈉添加到硅酸鈉溶液(5wt.%Si O2,摩爾比M=3.50)中進(jìn)行改性。結(jié)果表明,當(dāng)甲基硅酸鈉的添加量為溶液質(zhì)量的2%時(shí),獲得的轉(zhuǎn)化膜致密而耐蝕性明顯提高;過多時(shí)則成膜不好,形成的膜層疏松且耐蝕性較差。XPS分析結(jié)果表明,該轉(zhuǎn)化膜內(nèi)層主要是Si-O-Si、Si-O-Zn鍵連接的硅酸鹽轉(zhuǎn)化膜,而表層則含有較多的Si-CH3官能團(tuán),令膜層表面具有疏水性,對(duì)水滴的接觸角顯著增大。
【關(guān)鍵詞】：硅酸鹽轉(zhuǎn)化膜 濃度 溫度 甲基硅酸鈉 耐蝕性
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-26
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 硅酸鹽及硅烷鈍化研究進(jìn)展13-24
• 1.2.1 無機(jī)硅鈍化13-17
• 1.2.2 有機(jī)硅鈍化17-18
• 1.2.3 復(fù)合硅酸鹽鈍化18-19
• 1.2.4 硅酸鈉溶液結(jié)構(gòu)的研究19-23
• 1.2.5 硅酸鹽及硅烷鈍化機(jī)理討論23-24
• 1.3 研究?jī)?nèi)容24-26
• 第二章 實(shí)驗(yàn)方法26-31
• 2.1 試驗(yàn)材料及試劑26
• 2.2 熱鍍鋅試樣的制備26-27
• 2.3 硅酸鹽鈍化液的配制27
• 2.4 硅酸鹽鈍化液的研究方法27
• 2.5 硅酸鹽轉(zhuǎn)化膜的制備27-28
• 2.6 膜層的研究方法28
• 2.6.1 膜層組織形貌的觀察28
• 2.6.2 膜層化學(xué)成分的檢測(cè)28
• 2.6.3 膜層接觸角的測(cè)試28
• 2.7 膜層耐蝕性的研究28-29
• 2.7.1 中性鹽霧試驗(yàn)28
• 2.7.2 電化學(xué)測(cè)試28-29
• 2.8 所用儀器型號(hào)及參數(shù)29-30
• 2.9 本章小結(jié)30-31
• 第三章 溶液濃度和溫度對(duì)硅酸鹽轉(zhuǎn)化膜的影響31-51
• 3.1 前言31
• 3.2 實(shí)驗(yàn)方法31-32
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果32-49
• 3.3.1 二氧化硅粉末分析32-33
• 3.3.1.1 二氧化硅粉末XRD分析32-33
• 3.3.1.2 二氧化硅粉末FT-IR分析33
• 3.3.2 硅酸鈉溶液的分析33-36
• 3.3.2.1 硅酸鈉溶液的觀察33-34
• 3.3.2.2 硅酸鈉溶液的FT-IR譜分析34-35
• 3.3.2.3 硅酸鈉溶液的 29Si NMR譜分析35-36
• 3.3.3 硅酸鈉膜層的表面形貌36-41
• 3.3.3.1 SEM及EDS分析36-37
• 3.3.3.2 膜層紅外分析37-38
• 3.3.3.3 XPS分析38-41
• 3.3.4 硅酸鈉膜層的耐蝕性41-49
• 3.3.4.1 中性鹽霧試驗(yàn)41-42
• 3.3.4.2 塔菲爾極化曲線42-43
• 3.3.4.3 電化學(xué)阻抗譜43-49
• 3.4 分析討論49-50
• 3.5 本章小結(jié)50-51
• 第四章 添加甲基硅酸鈉對(duì)硅酸鹽轉(zhuǎn)化膜的影響51-67
• 4.1 前言51
• 4.2 添加甲基硅酸鈉的前期探索研究51-57
• 4.2.1 甲基硅酸鈉的結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)51-52
• 4.2.2 甲基硅酸鈉單獨(dú)成膜研究52-56
• 4.2.2.1 甲基硅酸鈉膜層的表面形貌52-53
• 4.2.2.2 甲基硅酸鈉膜層的耐蝕性能53-56
• 4.2.3 硅酸鈉溶液中添加甲基硅酸鈉的探索及結(jié)果56-57
• 4.3 甲基硅酸鈉改性硅酸鈉鈍化的研究57-66
• 4.3.1 改性硅酸鈉溶液的分析57-58
• 4.3.1.1 改性硅酸鈉溶液的外觀及pH57-58
• 4.3.1.2 改性硅酸鈉溶液的的FT-IR分析58
• 4.3.2 改性硅酸鈉膜層的研究58-63
• 4.3.2.1SEM及EDS分析58-59
• 4.3.2.2 膜層紅外分析59-60
• 4.3.2.3 XPS分析60-62
• 4.3.2.4 接觸角測(cè)試62-63
• 4.3.3 改性膜層的耐蝕性63-66
• 4.3.3.1 中性鹽霧實(shí)驗(yàn)63
• 4.3.3.2 塔菲爾極化曲線63-64
• 4.3.3.3 電化學(xué)阻抗譜64-66
• 4.4 本章小結(jié)66-67
• 結(jié)論67-68
• 參考文獻(xiàn)68-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果75-76
• 致謝76-77
• 附件77

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：654715