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1、在无铬钝化液研究中的几个基本概念,1 SEM 扫描电子显微镜的简称2 极化曲线法（method of polarization curve）又称塔菲尔（Tafel）线外推法。一种测定腐蚀速率的方法。做法是将金属样品制成电极浸入腐蚀介质中，测量稳态的伏安（EI）数据，作log|I|E图，将阴、阳极极化曲线的直线部分延长，所得交点对应的即为logIcor,由腐蚀电流Icor除以事先精确测量的样品面积S0，即得腐蚀速率。此法快速省时，适用于金属均匀腐蚀的测量。,3 硅溶胶 硅溶胶为纳米级的二氧化硅颗粒在水中或溶剂中的分散液。由于硅溶胶中的SiO2含有大量的水及羟基，故硅溶胶也可以表述为SiO2.nH
2、2O。细微的颗粒，对基层有较强的渗透力，能通过毛细管渗透到基层内部，并能与混凝土基层中的氢氧化钙反应生成硅酸钙，使涂料具有较强的粘结力。但硅溶胶在成膜过程中体积收缩较大，涂膜易开裂。硅溶胶能与丙烯酸酯、醋酸乙烯等乳液任意相溶。两者的特性相互补充，可以配制出性能优良的有机、无机复合涂料。,4 钝化液（1）概念能使金属表面呈钝态的溶液。一般用于镀锌、镀镉和其他镀层的镀后处理。目的是在镀层表面形成能阻止金属正常反应的表面状态，提高其抗蚀性，并增加产品美观。常用的钝化液主要成分是铬酸、硝酸、硫酸。但由于铬酸造成环境污染，近年来采用低浓度或中浓度铬酸钝化液，也能满足一般产品要求。在某些场合，产品要求银白
3、色或蓝白色，则经三酸钝化处理后生成的彩虹色钝化膜，还可以再经过碱液漂白处理(白色钝化)，但镀层的耐蚀性能下降。（2）作用第三代钝化液除继承了第二代钝化液中具有三价铬和酸以外，还增加了硅的成分，一般是加入湿态的胶体二氧化硅，其主要作用有以下几个方面：(1)提高钝化膜的附着力。二氧化硅加入钝化液中后形成胶体溶液，在涂敷到镀锌板上并烘干后，会使钝化液固化成凝胶，与镀锌板有较强的附着力。(2)保持六价铬。二氧化硅能将六价铬凝聚在其凝胶内，延迟了六价铬流失的速度，延长了其发挥自愈修复的时间。(3)起到辅助防腐作用。二氧化硅所形成的凝胶本身也有一定的隔离作用，防止外部的水分和气体渗入到镀锌层表面，发挥一定
4、的辅助防腐作用。(4)提高产品的涂装性能。二氧化硅在凝胶中是以极性颗粒存在的，因而除能将钝化层中的其他成分吸附在镀锌板表面以外，它还能起到媒介的作用，能与钝化层外涂层紧密结合，一改钝化后的镀锌板不能彩涂的不足，使钝化后的镀锌板不但能够继续涂装，而且涂装性能更好。事实上，加入二氧化硅以后的钝化液更接近于彩涂预处理液的成分。所以钝化后的产品既可以直接使用，也可作为彩涂基板。(5)改善产品的耐指纹性。加入二氧化硅以后，硅胶的作用使钝化后的产品表面钝化膜更为均匀，形成了很淡很均匀的淡黄色，即使对指纹的吸附量较多也不易被人们察觉，故在一般目测情况下产品的耐指纹性能得到改善。(6)二氧化硅与磷酸起到相辅相
5、成的作用。二氧化硅的作用与磷酸相比应该说是相反的，二氧化硅是极性的，磷酸是非极性的，磷酸属于反应型的添加剂，二氧化硅属于附着型的添加剂。但二者之间并不相互排斥，不会削弱另一方的作用，而是相互取长补短。综合作用的结果使产品的外观、耐蚀性、涂装性均处于比较好的水平，比两者其中之一单独使用都好。,实验,11工艺流程试样为热镀锌钢板，尺寸50 mm X50 mm X3 mm，锌层厚度08 mm。其钝化处理工艺为：热镀锌试样除油_水洗_室温风干-浸渍钝化一烘干。钝化液采用正交优选法确定，钝化条件为40下浸渍60 s，80 oC烘干40 min。12主要试剂硅溶胶：SiO：质量分数21，pH值9一lo，密
6、度116 gem3。水性丙烯酸树脂：固含量455，pH值78，其他所用试剂均为分析纯。13中性盐雾腐蚀试验按GB 101251997进行，采用连续喷雾方式。盐雾箱型号为Yw-20，以试样表面腐蚀面积百分比随时间的变化来评价钝化膜的耐蚀性。,14钝化膜的极化曲线极化曲线测试采用三电极体系，在CHl600B系列电化学工作站测得。辅助电极为铂电极，参比电极为饱和甘汞电极(SCE)，钝化处理前后的镀锌试样为研究电极。测试介质为室温下pH值为7的5NaCl溶液，以稀盐酸或NaOH溶液调节pH值，测试面积为05cm X05 cm。试样测试前需稳定10 rain，起始电位为自腐蚀电位，扫描速度为001 Vs
7、。,15钝化膜的形貌采用扫描电镜(PHILIPSXL 30 TMP)观察镀锌层钝化膜的表面形貌，并利用EDX进行膜层成分分析。21钝化液组成对钝化膜耐蚀性能的影响在前期试验基础上，确定钝化液的成分为：钼酸盐、磷酸盐、硅溶胶、植酸、丙烯酸树脂及表面活性剂。因素设计三因素三水平正交试验，因素水平和试验的极差分析分别见表1和表2。,由表1及表2可知：因素C极差最大，即硅溶胶浓度是影响膜层耐蚀性能好坏的主要因素；而钼酸盐的含量在515 gL内及乳液的用量在100200 mLL对膜层耐蚀性能影响不大。比较K1，K2，K3可知，优选方案为A。B，C，与正交试验中的3号试验相一致。因此，优化后的最佳处理液配方为：515L钼酸钠、100200 mLL丙烯酸树脂、40 mLL硅溶胶(Si02质量分数为21)、植酸适量、1020 gL磷酸盐。,
