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镀锌层表面有机物无铬钝化研究报告
 
慧聪网   2005年8月3日9时52分      


1、引言

    镀锌是提高钢铁抗大气腐蚀的有效方法。但在潮湿环境中镀锌层容易发生腐蚀,使锌层表面形成白色疏松的腐蚀产物或变成灰暗色,影响外观,必须进行钝化。目前使用最广泛的是铬酸盐钝化处理。

    主要原因是该、工艺简单、成本低、抗蚀性能好。

    经铬酸盐处理后形成铬/基体金属混合氧化物膜层,膜层中铬主要以六价和三价形式存在。由于六价铬是致癌物质,对人体及环境都有严重危害,随着人们环境意思的增强,必须研究一种取代铬酸盐钝化的方法。

    多年来,对无毒或低毒得的无机物缓蚀剂作为钝化剂进行了大量的研究,如钼酸盐、酸盐、稀土盐等。但由于这类无机物缓蚀剂形成的膜较薄,使用的剂量大,抗蚀效果不令人满意,所以人们把目光转向了有机物保护层方面。

2、有机物钝化研究进展

2.1 二氨基三氮杂茂(BAT4)及其衍生物钝化

    Z.W.Chen等认为,对镀锌层来说最有希望代替铬酸盐钝化的是一些特别的锌的有机鳌合处理,因为它能在锌表面形成一层不溶性有机复合物薄膜,膜内分子以配位形式与金属基体相结合,构成屏蔽层,使膜致密,增强了膜的抗蚀性。K.Wippermann等在这一方面也进行了具体研究,它利用多种三氮杂茂衍生物来抑制锌的腐蚀,如二氮基三氮杂茂BAT4(biminotriazole)、BT、AHT及其衍生物等在不同的pH值、电势、抑制剂浓度、锌离子浓度及浸渍时间下进行试验,通过电流电势及失重测量发现AHT在酸和弱碱溶液中是极好的抑制剂,BAT4则具有最好的抗腐蚀效率,尤其是在pH=9和CINH条件下。相对而言,条件相同的情况下AHT可以使用的场合最为广泛。另外,它还通过电容电位曲线和XPS分析,发现锌镀层上生成了一层最大厚度为3nm的保护性三氮杂茂的缓蚀性能,膜中锌和三氮杂茂环分子的溶解性、吸附性和排水性以及Zn-三氮杂茂复合物膜层的稳定性是影响三氮杂茂衍生物抑制腐蚀效率。

2.2、 丙烯酸树脂钝化

    美国专利5662967中发明的一种金属基的表面镀锌处理的钝化方法。该钝化方法中所用处理液为一种无毒和低蒸汽压溶液,含有一种烷基甲基丙烯酸酯聚合物,特别是甲基-丁基丙烯酸酯的共聚物。在该溶液里共聚物中的甲基/丁基之比介于9:1~1:9时较好,分子量可以在1000到1000000变化,这种共聚物在水中不溶,但可溶解在一系列有机溶剂中,由于它有相当低毒性和蒸汽压力(200℃约为5005Pa),故建议使用氧-醚混合体作溶剂,浓度可以从1%~25%变化,该处理方法可使聚合物在无毒低蒸汽压和无水的溶剂里分解。从而在金属表面上形成均一和透明的薄膜钝化层,该钝化膜的耐蚀性很好。

2.3 环氧树脂钝化

    欧洲专利0792922 发明了一种新型额钝化液,经该钝化液处理的镀锌-合金或镀锌层,可在镀层上形成一层由无铬混合物成分所形成的涂层。涂层混合物成分包括:选自有机聚合物成分所形成的连续相,即冻胶凝胶相,以及散布于整个连续相中的分散相,冻胶凝胶是一种有机聚合物,包括水溶聚合物和那些可以溶解在无水的溶剂里的聚合物,在选用聚合物时要求所选聚合物在镀层上能形成薄胶片。一般选用环氧树脂,也可选用丙烯酸聚合物、聚亚胺酯等。无铬盐的混合物包含有两种盐,第一种是来自稀有金属酯,诸如铯和镧的草酸盐和乙酸盐,以及碱和碱土金属的钒酸盐,诸如钡的亚硼酸盐,有时一种盐中还会有稀有金属的氯化物或多种氯化物混合物。

 
 
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