热浸镀锌层表面三价铬钝化的研究

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1、摘要摘要本文系统地研究了热浸镀锌钢镀层上三价铬钝化以及三价铬加入丙烯酸树脂的钝化处理工艺，采用电化学测试、中性盐雾试验、盐水浸泡等方法，分析了钝化液中三价铬盐的浓度、钝化液的pH、钝化温度和钝化时间对钝化膜的耐蚀性能的影响，并选择出最佳钝化工艺。采用金相显微镜和扫描电镜、电子探针和XPS等方法观察这两种钝化膜层的组织形态、分析了膜层微区成分以及相应的元素价态。研究三价铬以及三价铬加丙烯酸树脂的钝化膜的耐蚀性能，并对这两种钝化膜成膜以及耐蚀机理进行探讨。通过大量的工艺研究试验，确定了三价铬钝化膜最佳的配方是Cr03被焦亚硫酸钭还原所得的三价铬

2、盐为成膜盐，HN03为氧化剂，硫酸和硼酸为添加剂。最佳的工艺范围是Cr03的浓度为25～459／l、pH为2．5～3．5、钝化温度为60～70℃和钝化时间40～50s。三价铬加丙烯酸树脂钝化膜是7～119／l的Cr2(S04)3，次磷酸钠为络合剂，HN03为氧化剂，硫酸和硼酸为添加剂。再加入与水的最佳体积比为1：3的丙烯酸树脂，最佳工艺为pH6．5～7．0，处理时间30～50s，处理温度60～70。C。金相和扫描电镜分析发现，三价铬钝化膜表面出现干裂“河床”状应力释放性的微裂纹；而三价铬加丙烯酸树脂钝化膜的表面呈网状的胞状组织覆盖于镀锌层之

3、上。由于丙烯酸树脂与三价铬盐的交联作用，能够抑制钝化膜微裂纹的扩展，而且钝化膜的致密度高，化学稳定性好，这些对于耐蚀性大有裨益。微区成分分析表明，三价铬和三价铬加丙烯酸树脂的钝化膜主要成分都是Cr、Zn、O，除此之外三价铬加丙烯酸树脂钝化膜还含有C、N、0的丙烯酸高聚物。XPS分析结果表明，三价铬钝化膜和三价铬加丙烯酸树脂钝化膜表面上的铬是以Zn(Cr02)2·ZnO、Cr(OH)3或者是CrOOH三价存在，而三价铬加丙烯酸树脂钝化膜成分中还含有四价的c、五价的N、二价的O。热镀锌层采用这两种三价铬钝化处理均可以大大推迟镀锌层出自锈的时间，

4、显著提高热浸镀锌层的耐蚀性。三价铬钝化膜是以ZnO和Cr203三价化合物为骨架并夹杂其它分子，它能够抑制腐蚀电化学反应的阴极过程，增大阴极极化，使腐蚀电流下降。加丙烯酸树脂的三价铬钝化膜是以丙烯酸树脂为连续相，三价铬作为分散相，其在腐蚀过程中，阴极去极化过程被阻抑程度更大，腐蚀电流比单一的三价铬钝化膜大大减少，极化电阻增大，缓蚀效率达到92．3％，接近于铬酸盐的97．2％的缓蚀效率。显著提高了热浸镀锌层的耐腐蚀性能。关键词热浸镀锌钢；三价铬钝化；丙烯酸树脂华南理丁大学硕士学位论文AbstractAtrivalentchromeandatri

5、valentchromewithacrylicresinpassivationtreatmentforhot-dipgalvanizingsteelhasbeensystematicallydevelopedinthispaper．TheeffectofthetrivalentchromeconcentrationandpHofpassivationsolution，passivationtimeandpassivationtemperatureonthecorrosionresistancepropertiesofpassivatonco

6、atingwerestudiedbymeansofelectrochemicaltest，theneutralsaltsprayanddippingin5％NaClsolutiontests．ThemorphologyofpassivationfilmswasobservedbySEM，EDSandXPS．Thefilmcompositionandstuetuewerealsoanalysised．Besides，themechanismsoftrivalentchromepassivationformationandenhancingco

7、rrosionresistancewerealsodiscussed．Afteraseriesofexperiments，thebesttechniqueofthetreatmentwasacquired．WiththeCr0325～45∥lbeingreducedbyK2S205，theHN03aspassivationoxidizer，theH2S04andHB03asadditives，theprocessinpH2．5～3．5，thetimeofthetreatment40～50s，thetemperatureoftreatment

8、60～70℃，thebestresultiSabtained．Inaddition，withtheCr2(S04)374llg／l，theNaH2P03ascomplexinga