锡金属表面的稀土钝化研究

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1、378第十三届全国缓蚀剂学术讨论会论文集锡金属表面的稀土钝化研究钟赵江蔡兰坤*周毅斌（华东理工大学资源与环境工程学院，上海，200237）摘要：初步研究了锡的三价铈盐钝化处理，及钝化膜在中性0.5mol/LNaCl和1000ppm－Cl溶液中的电化学行为，并与重铬酸钾、钼酸钠钝化比较。结果表明，铈盐与钼酸盐复配效果较好，在0.1mol/L钼酸钠中加入不同浓度的铈盐，发现在铈盐含量≤100ppm时，其钝化效果优于单一的钼酸钠钝化效果。本文还对铈盐钝化后锡表面的扫描电镜和能谱图进行分析，以探讨其钝化作用机理。关键词：

2、锡，稀土，无铬钝化1引言金属材料广泛应用于社会生产和生活中的各个方面。为了改善性能，提高表面质量和延长其耐久性，金属产品一般都要进行适当的表面处理。钝化处理作为一种重要的表面防腐处理手段，普遍运用在许多金属，尤其是铝、锌、锡、镁等金属及其合金材料上。传统的钝化处理大多以铬酸和铬酸盐等六价铬化合物为处理剂，称为铬酸盐钝化，经处理后在金属表面上形成的铬酸盐转化膜对基体金属具有良好的防腐保护作用。然而，铬酸盐为有毒且会致癌的物质，排出的废水严重污染环境。因此，世界各国近年来已开始在环保法规中对铬酸盐的使用和废水排放作出

3、日益严格的限制，从而在金属表面处理领域中铬酸盐最终将被禁止使用已成为必然趋势。为此，采用新的对环境友好的无铬钝化技术来取代铬酸盐钝化法已迫在眉睫。目前国内外在这方面的研究已取得很大进展，其中所开发的稀土钝化技术因具有无毒无污染，防蚀效果好的特[1~7]点而倍受关注。本文利用铈盐对锡金属进行钝化处理，并研究其电化学行为，分析钝化机理，用重铬酸钾和钼酸钠及铈盐与钼酸钠复合钝化作对比实验。[基金项目]上海市科技发展基金资助项目，编号022312193通讯地址：上海市梅陇路130号379信箱华东理工大学资源与环境工程学院

4、（Tel：021－64253321）锡金属表面的稀土钝化研究3792实验方法2.1试验材料及表面钝化处理材料处理工艺：：锡（含量高于99.5％）。取样后进行打磨，用热碱洗除油，再用蒸馏水冲洗，吹干，进行稀土化学转化（钝化）处理，再用蒸馏水清洗，热风吹干，放于干燥器中。稀土钝化液为Ce（NO3）3·6H2O溶液，浓度为0.1mol/L，用NaOH和HNO3调pH值，钝化时间为30～60s，同时另外用重铬酸钾和钼酸钠作钝化液处理，进行比较。复合钝化液为0.1mol/L的钼酸钠中添加不同浓度的硝酸铈，用NaOH和HNO

5、3调pH值，钝化时间为60s，进行比较。2.2动电位扫描－将经钝化处理的锡金属作为研究电极，置于中性的和1000ppmCl或者0.5mol／LNaCl溶液中，用ZF系列装置控制,进行动电位极化测量：首先在—1600mV(SCE)下预极化1min，然后以50mV/min的速率正向扫描。以铂电极为辅助电极，参比电极为饱和甘汞电极，所有溶液均由分析纯试剂和二次蒸馏水配制。2.3开路电位的测量经钝化处理后的锡电极置于中性的0.5mol／LNaCl溶液中，测量其开路电位，与空白进行比较。2.4扫描电镜与能谱分析对钝化处理的

6、锡金属进行扫描电镜SEM和能谱EDAX研究，观察其表面的钝化状况和元素成分。3结果与讨论3.1膜的形成将置于稀土盐镕液中的金属工件作为阴极，进行阴极极化处理，能够在较短时间内在金属表面形成稀土转化膜。但阴极极化处理时有大量气泡析出，使得转化膜微孔洞多，结合强度较低。3.2动电位极化曲线2在常温下，钝化电流密度为i＝30mA/cm时对锡电极分别用硝酸铈、钼酸钠和重铬－酸钾进行钝化后，置于中性0.5mol/LNaCl和1000ppmCl溶液中作动电位极化测量，阴极极化曲线如图1。380第十三届全国缓蚀剂学术讨论会论文

7、集12001200115011501100110010501050空白SCE)1000空白V/SCE)钼酸钠钼酸钠1000硝酸铈950-E(m重铬酸钾-E(mV/硝酸铈950900重铬酸钾850900800-6.0-5.5-5.0-4.5-4.0-3.5-3.0-2.5-2.0-6.0-5.5-5.0-4.5-4.0-3.5-3.0-2.5-2.02lgi(A/cm)2lgi(A/cm)－（a）中性0.5mol/LNaCl溶液中极化（b）中性1000ppmCl溶液中极化图1常温下不同钝化膜的阴极极化曲线由图1可知

8、，加入硝酸铈、钼酸钠、重铬酸钾后锡电极的极化曲线阴极支明显－变化，自腐蚀电位基本不变，腐蚀电流变小，在1000ppmCl溶液中硝酸铈的钝化效果明显优于钼酸钠和重铬酸钾，而在0.5mol/LNaCl溶液中3者效果接近。说明在－低浓度的Cl浓度中，锡金属用铈盐钝化效果更佳。考虑到钼酸盐和铈盐都对锡电极的钝化有作用，故采取在钼酸钠中加入不同浓度的硝酸铈，进行极化曲线分析。但由于