电镀锌层无铬钝化工艺的研究

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电镀锌钢板上有机膜无铬钝化的研究

电镀锌钢板上有机膜无铬钝化的研究

第29卷第4期上海第二工业大学学报 V ol.29 No.4 2012年12月 JOURNAL OF SHANGHAI SECOND POLYTECHNIC UNIVERSITY Dec. 2012文章编号:1001-4543(2012)04-0266-05电镀锌钢板上有机膜无铬钝化的研究高桂兰1,胡滢2(1. 上海第二工业大学城市建设与环境工程学院,上海 201209;2. 宝钢股份公司厚板品种部,上海 201900)摘 要:介绍了国内外电镀锌钢板钝化技术的发展,对无铬钝化处理的研究现状进行了概述。

结合近年来导电聚合物有机膜钝化的研究应用现状,综述了导电聚合物的结构与性能、防腐蚀机理和制备方法,同时指出导电聚合物的研究发展方向。

关键词:电镀锌钢板;无铬钝化;导电聚合物中图分类号:TQ153.1 文献标志码:A0 引言电镀锌钢板因其良好的耐腐蚀性及便宜的价格被广泛应用于汽车、航空、电力、建筑、机械等领域。

但由于镀锌钢板在潮湿的环境中容易发生腐蚀,表面形成白色疏松的腐蚀产物或变成灰暗色,影响外观质量及镀层耐腐蚀性,因此必须对镀锌层进行钝化处理。

1 电镀锌钢板的铬酸盐钝化处理目前普遍采用的是铬酸盐钝化处理,其工艺简单、成本低。

经铬酸盐钝化处理后,在金属表面形成致密、稳定性较高的铬/基体金属混合氧化物膜层,不仅可以大大提高锌镀层的抗蚀性能,延长镀锌钢板的贮存和使用寿命,而且还可以起到增加表面光泽性和抗污染能力的作用。

膜层中铬主要以六价和三价形式存在。

其中三价铬是膜层的骨架,它不溶于水且具有较高的稳定性,并使膜有一定的厚度和良好的机械强度,因而镀层能得到良好的保护。

六价铬的化合物分布于膜的内部,起填充空隙的作用,能溶于水。

通常人们认为铬酸盐钝化膜既有隔离保护作用,又有“自修复”的性能[1],原因是其中六价铬化合物在潮湿的环境中从膜中渗出,溶于膜表面凝结的水而形成铬酸,使镀层具有了再钝化的性能,故耐蚀性好。

对镀锌层无铬钝化技术的研究进展探讨

对镀锌层无铬钝化技术的研究进展探讨

对镀锌层无铬钝化技术的研究进展探讨文章首先对无铬钝化类别进行总结和分析,对无铬钝化技术的应用进行研究,以期对镀锌层无铬钝化技术的快速推广,起到一定的促进作用。

标签:镀锌层;无铬钝化;研究;进展1 概述现阶段,利用铬酸盐钝化的方式对镀锌产品进行处理,使得镀层具备一定的耐腐蚀性能,然而铬酸盐的使用不可避免对人体及自然环境产生严重的影响。

世界范围内已经开始限制六价铬产品的应用。

基于绿色环保的理念,对无铬钝化工艺技术进行研发,逐渐成为镀锌层钝化技术的重要方向。

基于此,文章对镀锌层无铬钝化技术进行研究,不足之处,敬请指正。

2 无铬钝化类别2.1 无机钝化2.1.1 钼酸盐钝化镀锌层进行钼酸盐钝化处理,会在其表面形成钼酸盐钝化膜。

因为钼酸盐具有较低的毒性,因此被看作是铬酸盐钝化处理的替代方式。

现阶段,对其开展的研究项目较多,适当添加一些有机物和无机物添加剂,利用复合获取一定的协同效应,从而促进钝化膜的耐腐蚀性能的提升。

目前来说,这种方式和铬酸盐钝化膜相比效果较差,而且钼酸盐的价格昂贵,因此还无法应用到大规模生产中。

2.1.2 钨酸盐钝化钨酸盐在发挥金属缓蚀剂的作用时,较为类似于钼酸盐,钨酸盐钝化处理的方式得到的钝化膜耐腐蚀性能较低,而且钨酸盐的价格偏高,所以针对钨酸盐钝化的应用较少。

2.1.3 硅酸盐钝化硅酸盐钝化处理方式不仅处理成本低,而且钝化液具有良好的稳定性,使用起来也很方便,毒性较小,然而却存在一个致命问题,就是耐腐蚀性能比较差。

为促进钝化膜耐腐蚀性能的提升,必须要在钝化液中添加有机促进剂,比如说硫脲及水溶性阴离子型丙烯酸胺等化合物。

现阶段,针对硅酸盐钝化应用也比较少。

2.1.4 钛盐钝化为达到环境保护有关标准及要求,一些地区电镀厂开始采用过钛盐钝化工艺。

钝化液的具体成分包括硫酸氧钛、硝酸、磷酸、单宁酸等,采用羟基喹啉作为稳定剂,pH 大约是1 到1.5的范围,常温下操作,具有良好的耐腐蚀性能。

2.2 有机钝化2.2.1 有机硅烷钝化硅烷分子能够在醇、水溶液中发生水解而形成一定数量的硅烷醇基团(SiOH),基团在硅烷与金属的界面上发生化学反应,而生成金属硅氧烷键(SiOMe),未参与化学反应的硅烷醇基团形成胶联的硅烷膜结构SiOSi网络结构,以上结构一方面能够有效地避免侵蚀性介质侵入其中,另一方面可以形成稳定的膜层,此特征使得有机硅烷钝化处理成为近些年研究的重要方向。

镀锌钢板的无铬钝化研究

镀锌钢板的无铬钝化研究

南昌航空大学硕士学位论文镀锌钢板的无铬钝化研究姓名:杨柳申请学位级别:硕士专业:金属材料学指导教师:刘光明20070501摘要镀锌钢板经过铬酸盐钝化处理后,可获得具有良好外观和耐蚀性的钝化膜。

但六价铬是剧毒物质,对人体和环境有极大危害。

为了消除六价铬的不利影响,须找到一种锌层铬酸盐钝化的替代产品。

本文采用低铬酸盐钝化作为比较,通过硫酸铜点滴试验,失重法,以及在0.5mol/L的NaCl溶液中测试极化曲线,交流阻抗谱等试验方法研究了单一的稀土铈盐,钼酸盐,植酸,单宁酸对镀锌钢板耐蚀性能的影响,并在相同试验条件下,重点研究了植酸,单宁酸分别加入两种金属无机盐钝化溶液中(即植酸+铈盐钝化,单宁酸+铈盐钝化;植酸+钼酸盐钝化,单宁酸+钼酸盐钝化)对镀锌钢板耐蚀性能的影响。

主要的内容如下:1.研究稀土铈盐钝化对镀锌钢板的耐蚀性能影响。

试验结果表明:稀土铈盐钝化能够抑制镀锌钢板的腐蚀,其耐腐蚀性能接近低铬酸盐钝化。

2.通过有机-无机复合钝化,在优化的稀土铈盐钝化液中分别加入适量植酸,单宁酸,研究其对镀锌钢板的耐蚀性能影响,并采用单一的植酸,单宁酸钝化试样比较。

实验结果表明:植酸和单宁酸加入铈盐钝化液中,都能提高镀锌层的耐蚀性能,且复合后的钝化膜对镀锌钢板的耐腐蚀性能比单一的铈盐钝化液耐蚀性能好,说明植酸,单宁酸都与稀土铈离子存在协同效应,这种协同效应能够提高镀锌钢板的耐腐蚀性能。

3.研究了多聚磷酸盐/钼酸盐体系钝化对热镀锌钢板的耐蚀性能影响。

结果表明:多聚磷酸盐/钼酸盐钝化具有较好的耐蚀性能,在相同条件下,其耐蚀性能与低铬酸盐相当。

4.在优化的多聚磷酸盐/钼酸盐钝化液中分别加入适量的植酸,单宁酸,研究其对热镀锌钢板的耐蚀性能影响。

结果表明:植酸加入钼酸盐钝化液中,能够提高热镀锌板的耐蚀性能;但单宁酸加入钼酸盐钝化液中,不能提高热镀锌板的耐蚀性能,钼酸盐+单宁酸钝化所得钝化膜上面有裂纹,对镀锌层的耐蚀性能有影响,因此,单宁酸加入钼酸盐钝化液中,不能提高热镀锌板的耐蚀性能。

对镀锌层无铬钝化技术的研究进展探讨

对镀锌层无铬钝化技术的研究进展探讨

对未来研究的建议和展望
进一步研究无铬钝化技术在不同环境条件下的耐 腐蚀性能和粘附性。
探讨无铬钝化技术在提高锌涂层耐腐蚀性能的同 时,对其他性能如硬度、耐磨性等方面的影响。
针对不同基材和镀锌工艺,研究开发适用于各种 情况的无铬钝化剂。
开展绿色制造和环保方面的研究,优化生产工艺 ,降低能耗和废弃物排放。
《对镀锌层无铬钝化技术的研究 进展探讨》
xx年xx月xx日
目录
• 研究背景和意义 • 镀锌层无铬钝化技术的研究现状 • 无铬钝化技术的理论基础 • 无铬钝化技术的实验研究 • 无铬钝化技术的工业应用 • 研究结论和展望
01
研究背景和意义
镀锌层无铬钝化技术的应用领域
汽车工业
镀锌钢板在汽车工业中广泛应用于提高防腐蚀性能。无铬钝化技术可以替代传统的铬酸盐 钝化,以减少对环境和健康的危害。
05
无铬钝化技术的工业应用
工业应用的主要领域和实例
汽车制造业
在汽车制造过程中,镀锌零件需要进行无铬钝化处理以增强防腐 蚀性能。例如,汽车轮毂、发动机零件和底盘等。
家电制造业
在家电制造中,镀锌材料被广泛应用于金属外壳和内部结构部件 。无铬钝化处理可提高其耐腐蚀性能和外观质量。
建筑行业
在建筑领域,镀锌钢材广泛应用于桥梁、高速公路、建筑结构和管 道系统。无铬钝化技术可以提高其耐腐蚀性能和延长使用寿命。
工业应用的潜力和未来发展趋势
潜力
随着环保意识的不断提高和技术的不断发展,无铬钝化技术的工业应用前景广阔 。未来,无铬钝化技术将在更多领域得到广泛应用,如新能源、海洋工程和航空 航天等。
发展趋势
未来,无铬钝化技术将朝着提高耐蚀性、增强稳定性和降低成本的方向发展。同 时,随着新材料的不断涌现,无铬钝化工艺将不断优化,以满足不同材料和工况 的需求。

镀锌层无铬钝化

镀锌层无铬钝化

无 铬 钝 化 简 介(无机物钝化)
锆盐钝化 — 代替铬酸盐用于铝基表 面的处理已被确认, 锆基无铬钝化液也可 处理锌基表面,作为涂层的前处理。锆的 稳定化合物为氟锆酸盐,其钝化液主要含 有H2ZrF6 ,另需加入少量的HF,操作时应 予充分注意。
无 铬 钝 化 简 介(无机物钝化)
稀土金属盐稀土金属铈、镧和钇等的 盐被认为是有色金属在含氯溶液中的有效 缓蚀剂。含 CeCl3溶液处理锌表面,生成 了一层黄色转化化膜,有效地降低锌的氧 还原的速度。该膜层为含铈的氧化物和氢 氧化物,具有很好的耐蚀性。
-E(V) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
钼酸盐、单宁酸/HEDP 钝化
1.02 1.01
1 0.99 0.98 0.97 0.96
时间(s)
钝化膜溶膜曲线
钼酸盐、单宁酸/HEDP 钝化
未钝化试样(24h)
钝化试样 (72h)
盐雾试验的表面形貌
25 20 15 10
5 0
10 30 60 90 120 150 180 钝化时间(s)
钝化时间与腐蚀率
钼酸盐、单宁酸/HEDP 钝化
腐蚀率(%)
30
25
20
15
10
5
0
30
40
50
60
70
80
钝化温度(℃)
钝化温度与腐蚀率
腐蚀率(%)
钼酸盐、单宁酸/HEDP 钝化
15 14 13 12 11 10
硅酸盐、植酸/聚乙烯醇钝化
由于这种钝化膜层具有双层结构,外层是 致密的聚乙烯醇膜,表面形成隔离层,使腐蚀 介质很难通过膜层对锌层进行腐蚀。内层是硅 酸盐钝化膜,改善锌镀层与外层聚乙烯醇膜的 结合力,另外由于植酸/硅酸盐的缓蚀作用, 在钝化层表面出现划伤时也可得到保护。

热镀锌用无铬钝化剂研究进展

热镀锌用无铬钝化剂研究进展

冶金冶炼M etallurgical smelting 热镀锌用无铬钝化剂研究进展刘汇玲(河北省冶金研究院,河北 石家庄 050031)摘 要:本文对目前热镀锌用无铬钝化剂的材料进行了汇总,对无铬钝化配方及工艺进行了实验,指出了无铬钝化存在的不足以及今后主攻的方向。

关键词:镀锌;钝化;无铬中图分类号:TG174.4 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2018)10-0023-2Research progress of chromium free passivating agent for hot-dip galvanizingLIU Hui-ling(Hebei Metallurgical Research Institute, Shijiazhuang 050031,China)Abstract: In this paper, the materials of chromium free passivating agent for hot-dip galvanizing are summarized, the chromium free passivation formula and process are experimentation, the deficiency of chromium free passivation and the direction of main attack in the future are pointed out.Keywords: zinc plating; passivation; chromium free镀锌层相对于钢铁基体是阳极镀层,除对基体的机械保护外,更主要的是锌的电化学保护作用。

但在潮湿环境中锌镀层极易被腐蚀,影响外观并失去保护作用。

回顾十几年来,在寻找可替代铬的材料和应用方法方面人们做了大量工作,但仍存在种种不足至今还没有超越甚至赶上含铬钝化。

《镀锌层无铬钝化》课件

《镀锌层无铬钝化》课件
黑色家电
如电视、音响等,镀锌层无铬钝化处理可以增强其外观美观度和提高产品的整 体质量。
建筑行业
钢结构建筑
镀锌层无铬钝化处理可以提高钢结构的防腐蚀性能和延长使用寿命,保证建筑的 安全性和稳定性。
管道系统
镀锌层无铬钝化处理可以防止管道系统的腐蚀,保证供水和供暖等设施的正常运 行。
其他应用场景
医疗器械
无铬钝化的历史与发展
01 02
早期发展
在20世纪末期,含铬钝化处理因其优良的耐腐蚀性能而被广泛应用。然 而,随着环保意识的提高和人们对健康问题的关注,含铬钝化处理逐渐 被视为不环保且对人体有害。
技术进步
随着科技的发展,无铬钝化处理技术逐渐成熟。研究机构和企业投入大 量资源研发不含铬的钝化溶液和处理工艺,以满足市场需求。
03
无铬钝化处理的应用 场景
汽车行业
汽车零部件
如车架、底盘、发动机零件等,镀锌 层无铬钝化处理可以提高其防腐蚀性 能和延长使用寿命。
油箱和管道
镀锌层无铬钝化处理可以防止油箱和 管道的腐蚀,提高燃油和润滑油的安 全性。
家电行业
白色家电
如洗衣机、冰箱、空调等,镀锌层无铬钝化处理可以提高其防腐蚀性能和延长 使用寿命。
03
当前应用
目前,无铬钝化处理已成为镀锌行业的主流技术。许多国家和国际组织
已经出台相关法规和标准,限制或禁止使用含铬钝化处理,进一步推动
了无铬钝化技术的发展和应用。
02
无铬钝化的原理与技 术
原理
钝化是通过在金属表面形成一层氧化 膜,以提高金属耐腐蚀性能的过程。
无铬钝化通常采用氧化剂(如硝酸、 高锰酸钾等)与促进剂(如氟化物、 硅烷等)共同作用,在金属表面形成 一层致密的氧化膜。

浅谈镀锌无铬钝化工艺

浅谈镀锌无铬钝化工艺
价铬钝化法所替代 。 良好 的 防腐 蚀 作 用 。 [ 5 ] 然而 , 随着 当今 各 国 越 来越 意 识 到环 境 保 护 的
含六价铬的镀锌工艺将顺着 时代潮流被逐渐取代是必然趋 三价铬钝化法则主要是通过将锌溶解为锌离子导致表面溶液 重要性 , 势。 因此 , 目前主要有两条途径来取 代原有的工艺 , 其一为通过使用 的p H值上升 , 其后三价铬直接与锌离子 、 氢氧根反应生成不溶性的 化学方法将含有六价铬的钝化剂还原为低铬的钝化工艺 。 另一条途 化合物 附着在锌层表面 , 成为钝化膜 , 其钝化膜 的外观 与耐腐蚀 性 径则为镀锌无铬工艺 , 意在通过将关注点聚焦在运用与铬 同属一旗 与六价铬钝化膜相 当, 但其不具备 自愈能力 , 一旦破损很快 即被 腐 的钼 与钨 的盐 , 以及通过硅酸盐 、 稀 土盐 以及有机物来实现镀锌钝 蚀。 但总体上铬元素仍然存在 , 对环境的危害不容小觑 。 因此 , 虽 然 虽然, 单纯的钼酸盐, 硅酸盐钝化膜的耐腐蚀性与传统的 铬酸 盐钝化工艺具有 品种多样 、 流程成熟 、 费用低廉和成膜优 良等 化的工艺。 但是通过利用钼酸盐 , 硅酸盐等 优势 , 但考虑到其对环境的污染 , 以及对人体健 康的伤害 , 含铬钝化 铬酸盐钝化膜还存在一 定的差距 , 混合配方 , 借助分子间的协 同缓蚀作用可 以有效提高耐腐蚀效率【 6 】 j 的发展必 然将受 到限制 。 2 . 2钼 酸盐 与钨 酸 盐钝 化
2镀锌 钝 化 方法 概述
2 . 1 传 统 含铬 钝化
植酸运用最为 广泛。 植酸也称作肌醇 六磷酸脂( c H 0 , P ) , 植 酸的 钝化机理是通过络合作用从而形成多个螯合环 , 以起到抗腐蚀的作
传统的含铬钝化工艺所包含 的种类繁多, 按钝化膜颜色可大体 用 , 是镀层表面钝化处理 的理想螯合剂和优 良缓蚀剂 , 经过植酸处 上可 以划分为蓝 白色钝化 、 军绿色钝 化、 彩虹色钝化 、 金黄色钝化 、 理的镀件 的抗腐蚀性将 会显著提 高。 黑色钝化等。 从成膜机理上来看, 这些工艺基本 是相似相 同的 , 方法 3结 论及 展 望 均为通过六价铬作为基本成膜物质而生成含铬钝化膜保护镀锌层 , 传统 的钝化处理大多 以铬酸和铬酸盐等六价含铬化合物为处 其不仅有十分 良好的的耐腐蚀能力 , 更具有 自愈性 , 在膜层破损后 理 剂 , 经 过处 理 的 金 属表 面 上 形 成 的铬 酸 盐 转 化 膜对 基 体 金 属 具有 可快速 自我修复 。 但 由于六价铬对 人体有 致癌 作用 , 先 今 已多被 三
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2 0 07 .
图4 两 种 复 合 镀 层 磨 损 后 的形 貌
3 结 论
( 1 )微粒 的 导 电性 对 复合 镀 层 的形 貌 、 相 结 构
和显微 硬 度均有 一 定影 响 , 但对 耐磨 性 影响 不 明显 。
Байду номын сангаас
梅建庭 , 刘华. Ni — P — S i C化 学 复 合 镀 层 耐 磨 性 与 显 微 硬 度 的研
参 考 文献
唐致远, 郭 鹤桐 . 复 合 电镀 在 国内 的应 用 [ J ] . 电镀 与 环保 ,
1 99 1, 1 1( 6 ): 1 4 1 5 .
Ni — Al ( ) 。复合 镀 层 的 磨 损 率 为 1 . 5 8 , 较 Ni — A1 复合 镀层 的 1 . 6 1%几乎 无差 别 , 反 映 出两种 复合 镀
摘要 : 开 发 一 种 绿 色无 铬 的 钝 化 工 艺 , 所 得 钝 化 膜 的性 能接 近铬 酸 盐钝 化 膜 的 。研 究 了 电镀 锌 层 在 钛 磷 硅 钼 复 合 体 系 中的
钝化 工艺, 并 采 用扫 描 电 子 显 微 镜 、 硫 酸 铜 点 滴 实验 和 中性 盐 雾 实验 等 方 法 测 试 了钝 化 膜 的形 貌 和 耐 蚀 性 。 通过 正 交 实验 确 定 了钝 化 液 的 最 优 配 方 为 : 三氯化钛 t 0 mL / L , 磷酸 l _ 8 mL / L, 硅酸钠 1 8 g / L, 钼 酸钠 0 . 8 5 g / L。其 中硅 酸 钠 的 质 量 浓度 对
收稿 日期 : 2 0 1 2 - 0 3 — 2 1

化 学转 化 膜 ・
电 镀 锌 层 无 铬 钝 化 工 艺 的 研 究
S t u d y o f Chr o mi u m— Fr e e Pa s s i v a t i o n Pr o c e s s f o r El e c t r O g a l V a ni z e d Co a t i ng
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一一
( a )Ni — AI ( b)Ni — A1 2 O3
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2 0 1 3年 9月
电 镀 与 环 保
第3 3卷第 5期( 总第 1 9 3期 ) ・3 3・
好 ] 。但 本 文 的 测 定 结 果 显 示 : 显 微 硬 度 偏 高 的
( 2 )添 加惰 性 微 粒 能 制 备 出形 貌 良好 、 结 构 致 密、 显微 硬度 较高 的复合 镀层 。
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嘲 嘲
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层 的耐 磨 性 几 乎 持 平 。 图 4为 Ni — Al 和 Ni — Al z O 。
两 种复 合镀 层磨 损 后 的形 貌 。 由图 4可 知 : 两 种 复
合 镀层 磨损 后 的形 貌 差 别 不 明显 , 这进一步证实 了
上 述结论 。
冯秋元 , 李廷举 , 金 俊泽 . 复 合 电镀 机 理 研 究 及 最 新 进展 [ J ] . 稀
ZHANG J i n - q i u , AN Ma o - z h o n g ”, L I C h o n g - x i n g , YANG P e i — x i a
( 1 . Sc ho ol of Ch e mi c a l Eng i ne e r i ng a nd Te c hn ol o g y,Ha r bi n I n s t i t ut e of Te c hno l o gy, Ha r bi n 15 0 0 01,Chi na;2 . St a t e Ke y La bo r a t o r y o f Ur ba n W a t e r Re s o ur c e a nd En vi r o nme n t,Ha r bi n I ns t i t ut e o f Te c hn ol o g y,Ha r bi n 1 5 0 09 0,Ch i na )
谭澄宇 , 郑子樵, 陈准. N i — Al z 03纳 米 复 合 电 镀 工 艺 的初 步 研
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