鍍鋅層無(wú)鉻鈍化研究的進(jìn)展

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1、鍍鋅層無(wú)鉻鈍化研究的進(jìn)展鍍鋅是提高鋼鐵抗大氣腐蝕的有效方法.但在潮濕環(huán)境中,鍍鋅層容易發(fā)生腐蝕,表面形成白色疏松的腐蝕產(chǎn)物或變成灰暗的顏色,影響外觀,因此,必須進(jìn)行鈍化處理.目前使用最廣泛的是鉻酸鹽鈍化處理.該鈍化工藝簡(jiǎn)單、成本低、抗蝕性能好.但經(jīng)鉻酸鹽處理后形成鉻/基體金屬混合氧化物膜層,膜層中鉻主要以六價(jià)和三價(jià)形式存在.由于六價(jià)鉻是致癌物質(zhì),對(duì)人體及環(huán)境都有嚴(yán)重危害.隨著人們環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng),政府嚴(yán)格限制鉻酸鹽的使用、排放,因而必須研究一種取代有毒鉻酸鹽鈍化的方法.本文綜述了國(guó)內(nèi)外鍍鋅層上的無(wú)鉻鈍化研究進(jìn)展.1無(wú)機(jī)物無(wú)鉻鈍化研究進(jìn)展111鉬酸鹽鈍化鉬、鉻同屬VIA族,鉬酸鹽已廣泛用作鋼

2、鐵及有色金屬的緩蝕劑[1]和鈍化劑.鉬酸鹽鈍化處理的方法主要有陽(yáng)極極化處理、明極極化處理和化學(xué)浸泡處理等.英國(guó)Loughborough大學(xué)研究了鉬酸鹽鈍化處理過(guò)程中的電化學(xué)性質(zhì)[2～6],還研究了鋅表面的化學(xué)浸泡處理[7].結(jié)果表明,盡管鉬酸鹽鈍化處理的效果不如鉻酸鹽鈍化,但可以明顯提高鋅、錫等金屬的耐蝕性.日本神戶(hù)鋼鐵公司研究出一種提高鍍鋅鋼抗白銹能力的鉬酸鹽鈍化方法,并取得專(zhuān)利[8].鈍化液中含鉬酸或鉬酸鹽,24h鹽霧試驗(yàn)(按照標(biāo)準(zhǔn)JISZ2371)后,耐蝕性最好的達(dá)到5級(jí),即出白銹面積0～1%.用鉬酸鹽/磷酸鹽體系處理后電鍍鋅層表面,在無(wú)添加劑的情況下可以產(chǎn)生與深黃色鉻酸鹽鈍化相似

3、的耐蝕效果,而有添加劑時(shí)則可縮短最佳鈍化時(shí)間使之小于5min[9].Tang等[10,11]研究出一種用鉬酸鹽/磷酸鹽體系處理鋅的工藝,申請(qǐng)了專(zhuān)利[12],鈍化處理液含鉬酸鹽,以Mo計(jì)219g/L～918g/L,用可與鉬酸鹽形成雜多酸的酸(如磷酸)調(diào)節(jié)pH值.這種處理方法在鋅層表面形成0105μm～1100μm厚的膜層,膜厚與鉻酸鹽鈍化膜同數(shù)量級(jí),并可產(chǎn)生相應(yīng)的裝飾效果.膜的顏色與厚度有關(guān),據(jù)報(bào)道是從紅到黃再到藍(lán)的干涉色[12].在腐蝕試驗(yàn)中,使用該方法處理形成的鉬酸鹽鈍化膜在堿性和中性環(huán)境中(如鹽霧試驗(yàn))耐蝕性不及格酸鹽鈍化膜,酸性環(huán)境中強(qiáng)于鉻酸鹽鈍化膜,而室外暴露試驗(yàn)結(jié)果相當(dāng)[10]

4、.112鎢酸鹽鈍化鎢與Cr、Mo同族,鎢酸鹽在作為金屬緩蝕劑方面與鉬酸鹽有相似性,因而對(duì)鎢酸鹽鈍化也有研究.D1Bijimi等[2～6]主要研究了鋅、錫等在鎢酸鹽中明陽(yáng)極極化特征,24h鹽霧試驗(yàn)表明在鋅表面生成的。第15卷第5期2003年9月腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)CORROSIONSCIENCEANDPROTECTIONTECHNOLOGYVol115No15Sep12003鈍化膜中,鎢酸鹽鈍化膜的耐蝕性要遜于鉻酸鹽鈍化膜.另外,Cowieson等[13]研究了鎢酸鹽鈍化Sn-Zn合金的方法,并研究了其抗鹽霧和抗?jié)駸嵝?試驗(yàn)結(jié)果表明,鎢酸鹽鈍化膜抗鹽霧性能和抗?jié)駸嵫h(huán)試驗(yàn)性能差于鉬酸鹽和鉻酸

5、鹽的鈍化膜.113稀土金屬鹽稀土金屬鈰、鑭和輪等的鹽被認(rèn)為是鋁合金等在含氯溶液中的有效緩蝕劑.Hinton等[14]和Ping等[15]對(duì)含鈰溶液處理鋅表面做了研究.Hiton等[14]認(rèn)為,CeCl3能在鋅表面生成一層黃色氧化膜,有效地降低011mol/LNaCl中鋅表面的陰極點(diǎn)處氧還原的速度,而Ping等[15]將電鍍鋅在含過(guò)氧化氫的40g/LCeCl3(pH值為4,溫度為30℃)中處理1min,在鋅表面形成一層金色的轉(zhuǎn)化膜,該膜含鈰的過(guò)氧化物和氫氧化物,具有很好的耐蝕性.2有機(jī)物鈍化研究進(jìn)展211二氨基三氮雜茂(BAT4)及其衍生物鈍化Z1W1Chen等[16]學(xué)者認(rèn)為,對(duì)鍍Zn層

6、來(lái)說(shuō)最有希望代替鉻酸鹽鈍化的是一些特別的Zn的有機(jī)整合處理,因?yàn)樗茉赯n表面形成一層不溶性有機(jī)復(fù)合物薄膜,膜內(nèi)分子以配位形式與金屬基體相結(jié)合,構(gòu)成屏蔽層,使膜致密,增強(qiáng)了膜的抗蝕性.K1wippermann等[17]在這一方面也進(jìn)行了具體研究,它利用多種二氮雜茂衍生物(triazolederibative)來(lái)抑制鋅的腐蝕,如二氨基三氮雜茂BAT4(bis2minotriazole,縮寫(xiě)為BAT4)、BT、AHT及其衍生物等在不同的PH、電勢(shì)E、抑制劑濃度CINH、Zn離子濃度CZn2+及浸漬時(shí)間t的條件下進(jìn)行試驗(yàn),通過(guò)電流電勢(shì)及失重測(cè)量法發(fā)現(xiàn)AHT在酸和弱堿溶液中是極好的抑制腐蝕劑,B

7、AT4則具有最好的抗腐蝕效率,尤其是在PH=9和低CxINH條件下.相對(duì)而言,條件相同的情況下以AHT可以使用的場(chǎng)合最為廣泛.另外,它還通過(guò)電容電位曲線法和XPS分析發(fā)現(xiàn)Zn鍍層上生成了一層最大厚度為3nm的保護(hù)性三氮雜茂Zn膜(Zn-BAT4),加強(qiáng)了有機(jī)物三氮雜茂的緩蝕性能,膜中Zn和三氮雜茂環(huán)的化學(xué)計(jì)量比為1∶2.進(jìn)一步分析還得到三氮雜茂分子的溶解性,吸附性和排水性以及Zn-三氮雜茂復(fù)合物膜層的穩(wěn)定性是影響三氮雜茂衍生物抑制腐