鋼鐵表面氧化鋯轉(zhuǎn)化膜電化學(xué)特性研究.pdf

1、為發(fā)展環(huán)境友好型表面膜技術(shù),采用浸漬方法在45＃鋼鐵表面制備了具有一定耐蝕性能的氧化鋯轉(zhuǎn)化膜。氧化鋯轉(zhuǎn)化膜本身可以有效地提高鋼鐵的耐蝕性,同時(shí)可以作為中間層提高有機(jī)涂層的耐蝕性,這對(duì)汽車涂裝前處理工藝設(shè)計(jì)具有現(xiàn)實(shí)的理論指導(dǎo)意義。本論文主要內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)在處理溫度為35℃和成膜時(shí)間為5min條件下,采用極化曲線法研究了Zr離子濃度和轉(zhuǎn)化液 pH兩個(gè)重要因素對(duì)膜層耐蝕性能的影響,獲得了較優(yōu)的成膜條件:Zr濃度為160mg

2、/L,轉(zhuǎn)化液 pH為4.0。采用掃描電鏡(SEM)、X射線能譜(EDX)、開路電位法和電化學(xué)阻抗譜法研究了轉(zhuǎn)化膜的組織形貌、化學(xué)成分、成膜過(guò)程電位特性以及成膜過(guò)程不同階段阻抗譜特性,結(jié)果表明:轉(zhuǎn)化膜主要由 Zr、Fe、O等元素組成,為無(wú)數(shù)納米顆粒組合而成的無(wú)定形膜;成膜過(guò)程屬于堿性陰極成膜,可以分為:基體酸蝕活化、膜快速生長(zhǎng)、膜減速生長(zhǎng)、膜動(dòng)態(tài)穩(wěn)定以及膜溶解等五個(gè)階段。
　　(2)采用開路電路法、極化曲線法和電化學(xué)阻抗法研究了加入

3、不同濃度尿素和硫脲之后的轉(zhuǎn)化膜電化學(xué)行為。結(jié)果表明:尿素作為有機(jī)添加劑可以提高成膜速率、縮短成膜時(shí)間、增強(qiáng)成膜試樣耐蝕性,而硫脲則不利于氧化鋯轉(zhuǎn)化膜的沉積。
　　(3)45＃鋼鐵先經(jīng)過(guò)氟鋯酸溶液處理,再用硝酸鈰溶液進(jìn)行封閉后處理,以提高氧化鋯轉(zhuǎn)化膜的耐蝕性能。采用掃描電鏡(SEM)、X射線能譜(EDX)、極化曲線法和電化學(xué)阻抗譜法研究了復(fù)合膜的組織形貌、化學(xué)成分和耐蝕性。結(jié)果表明:硝酸鈰封閉后處理形成的復(fù)合膜主要由 Fe、Zr、C

4、e、O等元素組成;與單一氧化鋯轉(zhuǎn)化膜相比,復(fù)合膜表面更加均勻平整,耐蝕性能明顯提高,且隨封閉處理時(shí)間的延長(zhǎng)先增強(qiáng),以后略有降低;封閉處理180s時(shí)形成的復(fù)合膜耐蝕性能最佳,陽(yáng)極極化和陰極極化阻力均顯著增強(qiáng),腐蝕電流密度明顯減小,腐蝕保護(hù)效率達(dá)到63.0％,電化學(xué)阻抗(Rcoat+Rst)達(dá)到937.3Ω·cm2。
　　(4)采用開路電路法、極化曲線法和電化學(xué)阻抗法研究了氧化鋯/硅烷復(fù)合膜和氧化鋯/鈰摻雜硅烷復(fù)合膜的電化學(xué)行為。結(jié)果

5、表明:鋼鐵表面氧化鋯轉(zhuǎn)化膜經(jīng)有機(jī)硅烷雙-[3-(三乙氧基)硅丙基]四硫化物(BTESPT)封閉處理后,可以增強(qiáng)復(fù)合膜的耐蝕性;氧化鋯轉(zhuǎn)化膜經(jīng)鈰摻雜硅烷膜封閉處理所得復(fù)合膜耐蝕性最佳,且具有腐蝕保護(hù)協(xié)同作用。
　　(5)研究了3種不同表面處理?xiàng)l件下涂層體系在3.5％NaCl腐蝕介質(zhì)中的電化學(xué)阻抗譜特征。結(jié)果表明:若以低頻阻抗模值數(shù)量級(jí)處于5以上的時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn),磷化涂層、氧化鋯涂層和裸鋼板涂層的時(shí)間分別為:1020h、330h和268h