论文部分内容阅读
锌镀层是钢铁制件防腐蚀中应用最多的一种镀层。为了增加耐蚀性,锌镀层常常需要进行钝化处理。锌镀层的传统钝化工艺是采用六价铬钝化液,六价铬是一种致癌物质,危害人类健康和污染环境而将被禁止使用。研究三价铬钝化液或无铬钝化液替代传统六价铬钝化液进行锌镀层的钝化处理具有十分重要的科学意义和现实意义。
锌酸盐镀锌的锌镀层在最佳工艺条件下处理得到的钝化膜蓝色均匀,可通过中性盐雾实验84h。
酸性氯化钾镀锌、碱性锌酸盐镀锌和碱性氰化物镀锌得到锌镀层的结构和质 量不同,进行钝化处理后得到的耐蚀性能也不同。实验研究表明,氰化物镀锌得 到的锌镀层经过三价铬钝化液(CX体系)进行钝化处理后的耐蚀性能最好,可 通过中性盐雾实验96h;锌酸盐镀锌和酸性氯化钾镀锌稍次之。在5%NaCl溶液、3%H<,2>SO<,4>溶液和3%NaOH溶液中测得不同锌镀层经过三价铬钝化液(CX体系) 进行钝化处理后的Tafel曲线表明,氰化物镀锌得到的锌镀层经过三价铬钝化液 (CX体系)进行钝化处理后的腐蚀电流最低。
三价铬钝化液(CX体系)对锌镀层进行钝化处理后的耐蚀性能优于六价铬 钝化液。三价铬钝化液(CX体系)对锌镀层进行钝化处理后的中性盐雾试验时 间(NSS)更长;Tafel曲线测得腐蚀电流更小。三价铬钝化液(CX体系)对锌 镀层进行钝化处理后的耐蚀性能与国外三价铬钝化液(同类产品)相差不大。
实验采用扫描电镜对锌镀层采用三价铬钝化液(CX体系)和六价铬钝化液 进行钝化处理后形成的钝化膜进行了表面形貌研究。研究结果表明,采用三价铬
钝化液(CX体系)对锌镀层进行钝化处理后形成的钝化膜致密无孔,经过150℃高温处理1h后表面形貌改变也不大;采用六价铬钝化液对锌镀层进行钝化处理后形成的钝化膜属于网状结构,经过150℃高温处理1h后起泡裂开;三价铬钝化液(CX体系)对锌镀层进行钝化处理后形成的钝化膜结构和耐高温性能优于六价铬钝化液对锌镀层进行钝化处理后形成的钝化膜。三价铬钝化液(CX体系)对锌镀层进行钝化处理后形成的钝化膜的XPS分析表明,钝化膜主要由锌、铬、氧三种元素组成。钝化膜最外层O含量最高,最里层O含量最低,而锌的相对含量正好相反;在10.30nm处三种元素的相对含量保持恒定,形成稳定的钝化膜结构。对钝化膜中的锌、铬、氧三种元素进行分析的结果表明,最外层的钝化膜由Cr(OH)<,3>、Cr<,2>O<,3>、ZnO组成,随着膜层的加深钝化膜由Cr<,2>O<,3>、ZnO和少量的单质锌组成,最里层则可能还存在着低价态的铬。
三价铬钝化液(CX体系)对锌镀层进行钝化处理时钝化膜的成膜过程可能为:锌镀层中金属锌首先与三价铬钝化液(CX体系)中的H<+>和NO<,3><->的作用生成Zn<2+>离子,消耗的H<+>使得锌与溶液界面薄层的pH值升高形成碱性区;当这一碱性区的pH值升高至一定值时Cr<3+>与Zn<2+>离子发生沉淀并形成一种胶状膜;溶液中的H<+>和NO<,3><->离子必须穿过胶状膜才能使反应继续进行;当这种胶状膜增长到一定程度后将完全阻碍离子的通过而处于一种动态平衡。这种胶状膜在空气中干燥脱水后转化为钝化膜,钝化膜由Cr<,2>O<,3>、ZnO混合氧化物和少量的金属锌组成。