【摘 要】
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热浸镀锌铝镁钢板(ZAM)由于具有耐蚀性良好、镀层硬度高、切口保护性能良好等优点,广泛应用于我国工业生产领域。由于ZAM镀层中含有的Mg是一种十分活泼的金属元素,在空气中易氧化生成疏松的氧化物,导致耐蚀性变差,发生黑变,不能进一步保护内部的钢材料,所以对于ZAM板表面的钝化处理十分重要。本文对ZAM钢板表面钝化配方及工艺进行研究,并进一步探究了钝化膜的成膜机理及腐蚀行为。通过单因素试验探究了不同配
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热浸镀锌铝镁钢板(ZAM)由于具有耐蚀性良好、镀层硬度高、切口保护性能良好等优点,广泛应用于我国工业生产领域。由于ZAM镀层中含有的Mg是一种十分活泼的金属元素,在空气中易氧化生成疏松的氧化物,导致耐蚀性变差,发生黑变,不能进一步保护内部的钢材料,所以对于ZAM板表面的钝化处理十分重要。本文对ZAM钢板表面钝化配方及工艺进行研究,并进一步探究了钝化膜的成膜机理及腐蚀行为。通过单因素试验探究了不同配方及工艺对钝化膜性能的影响,通过正交试验进一步优化了钝化膜制备的配方及工艺。最优配方及工艺为:丙烯酸树脂含量40%、硅烷偶联剂KH-560含量8%、磷酸二氢铝含量1.5%、硝酸锌含量1.5%及部分其他添加剂混合制得钝化液,其中KH-560水解时间8 h,将钝化液调节pH=6,采用浸泡法在ZAM钢板表面制备钝化膜,在50℃条件下固化。通过激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜测试、能谱分析、红外光谱分析、X射线衍射分析、醋酸铅点滴试验和电化学测试等表征手段对此条件下制备钝化膜进行表征,结果表明制备出丙烯酸树脂-硅烷复合膜层为连续、无色透明且致密的薄膜。与ZAM钢板相比丙烯酸树脂-硅烷复合膜层的耐蚀性有显著提高,钝化膜的耐蚀性得到显著提升,阻抗达到达到14000 ohm,腐蚀电流较基体下降了一个数量级,达到1.766×10-6A·cm-2,此时钝化膜极化电阻为580.973 kΩ·cm~2。以La(NO3)3作为添加剂,制备丙烯酸树脂-硅烷-稀土复合膜层,进一步增加ZAM表面钝化膜的耐蚀性。通过单因素试验得到La(NO3)3的最佳含量为0.5%。通过扫描电镜分析可知此条件下制备的丙烯酸树脂-硅烷-稀土复合膜层表面较为平整,通过X射线衍射光谱图可知La在复合膜中主要以La2O3的形态存在,或者与Al形成Al2.12La0.88第二相。醋酸铅点滴试验及电化学测试表明La(NO3)3的添加对钝化膜耐蚀性有提升的作用,醋酸铅点滴试验时间223 s,中性盐雾试验72 h仅出现微小点蚀,腐蚀电流密度为1.11×10-6A·cm-2,腐蚀电压-1.218 V,钝化膜的极化电阻为912.151 kΩ·cm~2,与丙烯酸树脂-硅烷复合膜相比耐蚀性有所提升,与ZAM基体相比提升了一个数量级。并对丙烯酸树脂-硅烷-稀土转化膜的成膜机理进行了研究,KH-560水解反应产生硅醇,硅醇分别与ZAM基体、丙烯酸树脂、另一部分硅醇发生交联反应,形成致密网状结构薄膜,La3+填补在缝隙中形成丙烯酸树脂-硅烷-稀土复合膜层。复合膜层的腐蚀过程可以分为三个阶段:腐蚀介质对钝化面膜造成腐蚀;La3+释放,以La2O3或La(OH)3的形式填补腐蚀缝隙;La3+消耗完全,膜层继续发生腐蚀,长时间浸泡后逐渐腐蚀ZAM基体。La(NO3)3在提高钝化膜耐蚀性的基础上,还赋予ZAM表面复合膜层一定“自修复”能力。
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