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镀锌层表面形成具有自愈性的高耐蚀磷化复合膜层的方法

信息来源:paintkey.com  时间:2008-07-23  浏览次数:159

  铬酸盐钝化和磷化是钢铁镀锌后的两种主要后处理方式。
  铬酸盐钝化可以提高产品的耐蚀性能,防止产品在储存运输过程中产生白锈。铬酸盐钝化处理可形成铬/基体金属的混合氧化物膜,膜层中铬主要以三价铬和六价铬的形式存在,其中三价铬为骨架组成网络,六价铬分散其中并与凝胶物形成薄膜,三价铬具有较高的稳定性,使钝化膜具有一定的厚度和较好的机械强度;六价铬具有自愈性,因而钝化膜的耐蚀性能很好。此外,铬酸盐成本低廉,工艺简单,故而铬酸盐钝化在航空、电子和其他部门得到了广泛的应用。但是,六价铬毒性高且易致癌,随着环保意识的增强,六价铬的使用和排放受到了极其严格的限制或禁止。
  磷化是提高金属耐蚀性的另一种有效的保护方法。由于其工艺简单,成本低廉,在众多的领域中已得到了广泛的应用。然而,磷化膜具有一定的孔隙,且不具有自愈能力。至今为止,在金属的腐蚀防护上,磷化膜几乎都是被用作漆膜等有机物的底层,或者金属的短期保护。
  针对上述问题,由华南理工大学孔纲,卢锦堂,林碧兰提出一种能在镀锌层表面形成具有自愈性和高耐蚀磷化复合膜层的方法,包括如下步骤和工艺条件:
  1 磷化处理:钢铁工件镀锌后,采用浸渍法将工件置于磷化液中对其磷化30~600s后取出,磷化处理温度为30~50℃;磷化液组分包括成膜剂组分ZnO和H3PO4,其含量分别为0.8~1.5g/L和5~20g/L;成膜氧化促进剂组分NaNO3,含量为5~20g/L;NaOH或者KOH调整磷化液的pH值为2.8~3.0;
  2 钼酸盐封闭:磷化后的工件直接浸入钼酸盐封闭液中20~60s后取出,钼酸盐封闭处理的温度为50~70℃,置于空气中自然干燥,钼酸盐封闭液组分包括成膜剂组分钼酸盐和磷酸盐,其含量分别为10~20g/L和5~15g/L;磷酸调整钼酸盐溶液的pH为2~5。
  磷化处理过程利用H3PO4可与ZnO发生化学反应,生成各种含量大为不同的可溶、微溶的磷酸锌盐,使ZnO溶解;磷化液还剩余一些游离的H3PO4,随后使镀锌层溶解,促使一系列化学、电化学过程的错综进行,便发生了磷酸锌晶体的结晶、成核、生长,形成了磷化膜;成膜氧化促进剂组分NaNO3可除去成膜反应的有害 副产物如氢元素,还可加速成膜速度、降低沉渣、充分利用化学药品、提高工作效率;加入pH调整剂组分NaOH的目的是调整磷化液的pH值。
  镀锌工件经上述的磷化液磷化处理后,表面有针状的磷酸锌晶体形成,使得晶体之间存在无法消除的残余孔隙,从而影响了膜层的耐蚀性能。而磷化后的镀锌工件经钼酸盐溶液封闭后,原有的磷酸锌晶体孔隙被钼酸盐膜所填补,形成结合牢固、延续完整且颜色均匀的灰色磷化复合膜。
  相对于现有技术,本发明的有益效果是:选择无毒的环境友好的钼酸盐溶液对磷化的镀锌工件进行封闭处理,所获得的磷化复合膜与基体锌层结合牢固、连续完整、且具有自愈能力,其耐蚀性能优于铬酸盐钝化膜的耐蚀能。这一无毒的、高性能的复合膜克服了常规磷化膜存在孔隙以及常规钼酸盐钝化膜较薄、易开裂脱落的缺陷,发挥了常规磷化膜附着力好和钼酸盐钝化膜无孔隙的优点,在两者的协同作用下,磷化复合膜的耐蚀性能得到了显著提高。与其它有机类无铬钝化相比,该方法无需烘干工序。
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