發(fā)布時間：2018-05-19 11:27

  本文選題：熱浸鍍鋅 + 鑭鹽轉(zhuǎn)化膜　； 參考：《華南理工大學》2016年博士論文

【摘要】：傳統(tǒng)的鉻酸鹽鈍化可有效提高金屬的耐蝕性,但由于鉻酸鹽對健康和環(huán)境危害較大而逐漸被限制使用,各種環(huán)境友好型無鉻鈍化技術(shù)的研發(fā)受到日益重視。目前,各種無鉻鈍化的效果與鉻酸鹽鈍化相比仍有較大差距,所以對無鉻鈍化膜進行改性成為新的研究焦點。本文利用掃描電鏡(SEM),能譜儀(EDS),X射線光電子能譜(XPS),電化學阻抗譜(EIS)等手段分析研究熱浸鋅層表面硅酸鹽轉(zhuǎn)化膜和鑭鹽轉(zhuǎn)化膜的生長特點及微觀結(jié)構(gòu),對改性膜層的生長過程、裂紋或孔隙的消除、膜層的均勻性、疏水性及自愈性進行了研究,從而獲得組織結(jié)構(gòu)致密、耐蝕性好的膜層。研究結(jié)果表明:由不同形態(tài)的二氧化硅(微米或納米級粉體、硅溶膠)配制相同成分(SiO2濃度和SiO2:Na2O摩爾比)的硅酸鈉溶液,通過透射電鏡(HRTEM)和核磁硅譜(29SiNMR)分析表明,相同成分的溶液中不同聚合度的硅酸鹽負離子的比例分布會存在明顯差異,主要存在叢聚態(tài)的粒徑0.5-1.5納米的硅酸鹽負離子和單體的硅酸鹽負離子。要在鋅層上獲得較致密的硅酸鹽轉(zhuǎn)化膜,硅酸鈉溶液中不同聚合度的硅酸負離子的適當?shù)谋壤�范圍�?中聚合度的硅酸鹽負離子占大部分(Q2和Q3約74%),低聚合度的硅酸鹽負離子占小部分(Q0和Q1約23%);高聚合度的硅酸鹽負離子很少(Q4約3%)。這是因為低中聚合度離子提供大量交聯(lián)成膜必須的的Si-OH鍵,而存在適量的較高聚合度離子團可減少成膜過程的脫水和膜層的孔隙。在鋅層硅酸鹽轉(zhuǎn)化膜中引入甲基疏水性基團,研究結(jié)果顯示,在硅酸鈉溶液中添加少量甲基硅酸鈉,甲基硅酸鈉參與成膜反應,且疏水基團Si-CH3在膜層表面富集,使得膜層具有疏水性。但由于改性溶液中起交聯(lián)作用的Si-OH鍵減少,導致膜層致密度和耐蝕性變差。對硅酸鹽轉(zhuǎn)化膜作甲基硅酸鈉后處理,可獲得由內(nèi)層結(jié)構(gòu)緊密硅酸鹽膜和外層疏水性甲基硅酸鹽膜組成的硅酸鹽復合膜,膜層的接觸角達103.8°,交流阻抗值超過100 kΩ·cm2.,具良好的疏水性和耐蝕性。提出了熱浸鋅層常規(guī)鑭鹽轉(zhuǎn)化膜生長過程的模型。成膜初期,鑭鹽膜在鋅層表面高活性的鋅晶界處生長較快,裂紋首先在晶界處出現(xiàn);生長后期,膜層表面出現(xiàn)棒狀粒子并逐漸增多覆蓋膜層。不同生長階段的鑭鹽轉(zhuǎn)化膜的電化學阻抗譜(EIS)和等效電路分析表明,裂紋的出現(xiàn)導致膜層中出現(xiàn)與氧的擴散有關的韋伯阻抗,擴散場出現(xiàn)在鋅層和轉(zhuǎn)化膜的界面附近;鑭鹽膜生長后期,表面附著的大量疏松腐蝕產(chǎn)物形成另一個特性不同的膜層,即出現(xiàn)“雙層膜結(jié)構(gòu)”。熱浸鋅層經(jīng)低濃度硅酸鹽溶液處理后,在表面生成少量硅酸鹽沉積物可覆蓋原鋅層表面的高活性區(qū),并引導鑭鹽膜均勻生長而不再優(yōu)先生長于鋅晶界處,獲得的膜層組織更均勻致密,裂紋的出現(xiàn)也明顯推遲了。電化學阻抗譜和等效電路分析表明,經(jīng)預處理的改性鑭鹽膜的擴散阻抗(韋伯阻抗)消失,表明膜層中孔隙和裂紋減少,其耐蝕性提高。此外,劃痕腐蝕試驗表明,和常規(guī)鑭鹽轉(zhuǎn)化膜不同,改性鑭鹽膜具有自愈性,在腐蝕過程中,膜層中有可溶性鑭化合物遷移到膜層損傷處重新生成鑭鹽膜。用硅酸鹽或硅烷溶液封閉鑭鹽膜的裂紋,研究結(jié)果表明,由于鑭鹽轉(zhuǎn)化膜和高堿性硅酸鹽溶液不相容,鑭鹽膜試樣經(jīng)硅酸鹽溶液處理后并不能生成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)致密的復合膜,耐蝕性反而變差;鑭鹽轉(zhuǎn)化膜試樣經(jīng)硅烷溶液處理后,可獲得組織結(jié)構(gòu)緊密的由內(nèi)層鑭鹽膜和外層硅烷膜組成的復合膜。電化學阻抗譜和等效電路分析結(jié)果表明:鑭鹽/硅烷復合膜的阻抗并不因底層鑭鹽膜出現(xiàn)裂紋而下降,顯示了硅烷的封閉處理消除了裂紋對膜層的影響;鑭鹽/硅烷復合膜的阻抗值比兩種單層膜的阻抗值之和大一倍以上,表明復合膜發(fā)揮了兩層膜的協(xié)同作用。
[Abstract]:This paper studies the growth characteristics and microstructure of silicate conversion film and lanthanum salt conversion film with different degrees of polymerization in the solution with different degrees of polymerization . The results of electrochemical impedance spectroscopy and equivalent circuit show that the resistance of lanthanum salt / silane composite membrane is less than that of conventional lanthanum salt conversion film .
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG174.4

【參考文獻】

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1 盧錦堂;吳海江;孔綱;車淳山;許喬瑜;;Growth and corrosion behavior of rare earth film on hot-dip galvanized steel[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2006年06期

2 W. J. van Ooij,M. Stacy,A. Seth,T. Mugada,J. Gandhi,P. Puomi;Corrosion Protection Properties of Organofunctional Silanes ——An Overview[J];Tsinghua Science and Technology;2005年06期

3 徐溢,滕毅,徐銘熙;硅烷偶聯(lián)劑應用現(xiàn)狀及金屬表面處理新應用[J];表面技術(shù);2001年03期

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本文編號：1909919