钢铁件无磷无铬锆盐处理的研究现状

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1、钢铁件无磷无铬锆盐处理的研究现状  频道：表面处理节能减排服务平台  发布时间：2011-08-26钢铁件无磷无铬锆盐处理的研究现状陆飚（1）黄清安（2）（1、武汉迪赛高科技研究发展有限公司；2、武汉大学化学与分子科学学院）摘要：本文介绍了钢铁件（或镀锌钢板）上无磷、无铬，锆盐预处理技术。该技术是以氟锆酸（盐）为主要原料的、环保型表面化学转化膜技术。其发展趋势是将锆盐预处理技术与硅烷偶联剂成膜技术结合起来，形成耐蚀性优良，与后续涂层的附着力强的有机/无机杂化膜层，可用于涂装前处理。关键词：钢铁、无磷、无铬、氟锆酸、有机/无

2、机杂化膜层。前言环保、节能减排以及可持续发展的要求，促使人们寻找替代钢铁件涂装前的磷化处理的新工艺；摒弃铬酸盐钝化处理，开发出无铬钝化处理新工艺。综合文献资料可知：基于纳米级ZrO2的锆盐处理技术；有机硅烷偶联剂为基础的转化膜技术；以稀土金属盐为基础的成膜技术；以及有机/无机杂化转化膜技术等，在无磷化、无铬化转化膜技术中显现各自的优点，展现出强大的生命力，成为替代磷化、铬化处理的几路主力军。本文将重点介绍锆盐（以氟锆酸（盐）为主要原料）的处理技术在钢铁件或镀锌（或镀铝）的钢铁件防腐蚀处理中的应用，供同仁参考。   1.锆盐

3、处理技术在钢铁件涂装前处理中的应用采用氟锆酸（盐）为主要原料，通过涂覆（或浸渍、或喷淋等）方法在被保护的基体上：如钢铁件、镀锌或镀铝件、镁合金、铝合金，乃至塑料制件上，形成纳米—陶瓷质的ZrO2转化膜，被称之为锆盐处理，简称锆化处理。其工艺特点是：环保、节能、减排、转化膜质量较高、操作简便、成本低等。钢铁件涂装前处理以前多用磷化处理或铬酸盐钝化处理，它们可以提供较好地防腐蚀性，与后续涂层有较好地附着力，因此一直沿用下来。由于环保要求，人们采用锆盐处理来替代磷化或铬化处理。下面将分别介绍用锆盐处理钢铁件或镀锌（铝）的钢铁件的

4、现状。1．1钢板表面陶瓷膜的制备及其性能王双红等人【1】在家用电器用的冷轧板上，以氟锆酸盐为锆化溶液，在冷轧板上获得纳米—陶瓷ZrO2膜。报道的锆化液如下：应用氟锆酸1.00─3.00g/LpH3.8─4.8；硝酸铜0.01─0.05g/L；氟化氢铵0.20─0.60g/L；0P─10表面活化剂少量，采用碱性脱脂剂脱脂→自来水洗→去离子水洗→锆化处理（16─18℃20min）→干燥(120℃20min)，可获得蓝色的纳米、无磷陶瓷膜，其耐蚀性如下。  表1、陶瓷膜的极化曲线参数t(处理)/minEcorr./vJcorr.

5、/(μA·cm-2)Rp/（Ω）Nss(16℃120h)0-0.73613.371347严重腐蚀5-0.69210.142260未见明显的腐蚀现象10-0.64110.002823未见腐蚀现象从表1可知，锆化处理后，自腐蚀电位Ecorr.正移、自腐蚀电流密度下降、极化电阻增大。表明钢铁件经锆化处理后耐腐蚀性能提高了。膜与环氧树脂漆层或聚氨酯漆层的结合力为0级（优异），因而锆化处理技术能满足涂装的要求。文献【2】报道在45#钢上进行锆化处理，锆化液的主要成分是氟锆酸和硝酸。经优化选择，氟锆酸为160mg/L,pH=4(用Na

6、OH或36%HNO3调整)，控制pH在3.8─4.8之间为宜。操作如下：在35℃时浸渍5min，取出冷风吹干，然后在100℃保温10min。获得的锆化转化膜的耐蚀性好，与未处理的基体相比，锆化处理的膜的极化电阻（Rp）约增加1倍。自腐蚀电流密度Jcorr.为57.12μA/cm2,而裸钢的Jcorr.为97.55μA/cm2；自腐蚀电位Ecorr.也正移了。此结果也证明锆化处理可以提高钢的防腐蚀能力。为了进一步提高钢铁件的防腐蚀性能，近年来将锆盐（化）处理与硅烷处理结合起来，形成有机/无机杂化膜。Kiruthika,P等人

7、【3】报道在低碳钢上用溶胶—凝胶法获得有机/无机杂化膜。采用3—缩甘油氧基丙基三甲氧基硅烷（3—Glycidoxypropyltrimethoxysilane,简称为3-—GPTS）。同锆—n—丙氧化物生成溶胶，把低碳钢浸渍在上述溶胶液中，在一定条件下，形成有机/无机杂化膜。再用紫外光固化，在250℃温度下热处理2h，可获得纳米复合涂层（简称为GZ）。电化学测量数据如表2.表2、不同的复合涂层浸渍1小时后的试样在3.5%Nacl中电化学数据样品表面处理Ecorr.(v,vs.SCE)Jcorr./(A·cm-2)Poros

8、ity%基体未0.8392.11E-6-─GZ---─I未0.4896.34E-79.30GZ---─I用等离体处理0.7383.72E-90.04由表2可知：经过锆盐与硅烷联合形成的复合涂层的耐蚀性有较大的提高：Ecorr.正移分别是350mv和101mv，自腐蚀电流密度Jcorr.下降1─3个数量级