crs表面不同颜色转化膜的制备及性能研究

crs表面不同颜色转化膜的制备及性能研究

0水体重金属污染的治理意义采用100年前的传统磷处理技术，不仅打开了涂料厂前处理技术的发展革命，而且给环境带来了严重的污染。其中,磷元素造成的水体富营养化、镍元素造成的重金属污染近几年来,锆化技术和硅烷偶联技术作为磷化技术的替代技术以其更加环保、节能及与漆膜优异的附着力等优点涂装前处理转化膜颜色的不同在实际工业生产中具有重要的指导意义。磷化成膜一般会伴有颜色的变化,例如锌系磷化成膜呈灰色或黑色,而硅烷偶联技术和大多数的锆化技术转化膜往往没有颜色1实验1.1材料和机器1.1.1冷轧板、立邦涂料锆化液(主要成分为氟锆酸,水溶性高分子和少许无毒助剂),实验室自制;碱脱脂液,实验室自制;ST12型冷轧板(w(C)≤0.10%,w(Mn)≤0.50%,w(P)≤0.035%,w(S)≤0.035%,Fe余量),鞍钢股份有限公司;户外灰-6030粉末涂料,立邦涂料(中国)有限公司;南大704硅橡胶;去离子水;其他试剂均为分析纯。1.1.2电化学parstat4000JSM-6460LV扫描电镜,X-Max50型能谱仪,PARSTAT4000电化学工作站,LX-JK-60A型烟雾箱,STARTER2100型pH计,三体系电极及电解池,SonylensG型照相机。1.2方法1.2.1制备转化膜的制备将自制的锆化液按质量分数4%稀释,使用已配好的2种pH调节剂(1%HNO将尺寸为2mm×750mm×150mm的ST12型冷轧板进行预处理:1000目金相砂纸打磨→5000目金相砂纸抛光→浸泡于无水乙醇中超声处理5min→碱脱脂液室温擦洗处理→纯水洗→乙醇洗→冷风吹干→待用将预处理好的样片放入锆化工作液中分别静置处理1、5和10min,然后经过纯水洗,冷风吹干,在冷轧板表面会相应得到淡黄色、金黄色和蓝紫色的转化膜,颜色如图1所示。转化膜颜色的变化代表了膜层形成的不同阶段,也相应代表着膜层不同阶段的质量。1.2.2微观性能通过扫描电镜观察不同颜色转化膜的外貌形态变化,使用能谱分析不同颜色转化膜的元素组成。1.2.3电化学性能测试工作电极处理:工作电极采用直径为1.6cm的ST12型冷轧板圆片,硅胶密封使有效工作面积为1.0cm使用PARSTAT4000型电化学工作站进行电化学测试,实验采用三电极体系交流阻抗谱(EIS)测定:以0.35%(NH1.2.4固定物是复合剂的复合胶质材料样板涂装:覆有不同颜色转化膜的样板在大连某电气公司涂装线进行机器自动静电粉末涂装,经过190℃固化,粉末漆层厚度为85~90μm,涂装涂料为立邦户外灰-6030粉末涂料。百格试验检测附着力:涂装后,先将样片沸水煮8h,待样片冷却至室温后用划格器垂直交叉划出100个1mm×1mm的小格,参照GB/T9286—1998用胶带粘贴网格,附着力评级级数D=剩余格数/10。中性盐雾试验检测耐腐蚀能力:在样板上划“×”划痕,根据ENISO9227进行人造盐雾试验,盐水为5%NaCl,盐雾箱温度控制在(35±2)℃,将样板划痕暴露在盐雾中。500h之后取出样板用温水清洗,40℃干燥后用胶带粘贴划痕处腐蚀扩层,根据ENISO4628-8以单边平均扩蚀长度L(mm)进行评级。2结果与讨论2.1转化膜的元素地球化学图2显示了转化膜在不同颜色下的外貌变化。图2(b)显示金属表面形成一层薄的转化膜,转化膜上存在稀疏不均匀的点状积累,表明转化膜是由点状堆积开始形成的从图3能谱图中可以看出冷轧板主要含C、Fe等元素,转化膜主要由C、O、Fe、Zr和F等元素组成,说明经过锆化液处理,冷轧板表面会形成一层锆基转化膜。如表1所示,从银白色裸板到淡黄色转化膜,锆元素出现,说明转化膜在金属表面已经形成;碳、氧元素含量增加说明水性高分子参与到成膜;氟元素的出现可能因为氟离子与膜层中的铁、锆离子形成配合物存在于转化膜中;铁元素含量虽然降低但没有显著下降,同时氧元素含量增加说明铁元素也参与转化膜的形成,可能生成铁的黄色氧化物,因为膜层薄而显淡黄色。从淡黄色转化膜到金黄色转化膜,氧元素的含量逐渐升高,铁元素的含量继续降低,碳、锆、氟等元素含量变化不大,说明转化膜在生长的过程中组成变化不大,主要伴随着铁元素变成铁的氧化物的反应,随着膜层的不断变厚和铁的黄色氧化物含量不断增大,转化膜颜色也变成金黄色。从金黄色转化膜到蓝紫色转化膜,锆、氟、氧元素含量显著增加,碳、铁元素含量降低,钠元素开始出现,参照SEM图2(d)所示,可以说明此时氟锆酸的钠盐等开始在膜层堆积形成沉渣,并占据水性高分子的连接点使碳元素的含量降低,铁的黄色氧化物转变成蓝紫色的氧化物,使氧元素含量升高,随着不断累积膜层出现龟裂。2.2转化膜的抗腐蚀能力目前,电化学工作站普遍应用到转化膜在介质中的腐蚀行为研究中,交流阻抗谱(EIS)的测试结果可以很好地评价转化膜的抗腐蚀能力Nyquist图中圆弧的直径可以看作R2.38h.煮沸白格测试涂装前处理的根本目的是为了提高漆层与基材结合附着力和抗腐蚀能力2.45nisa-4评级图7为不同颜色转化膜涂装后经过500h中性盐雾试验的外貌。根据ENISO4628-8进行评级。从图7及评级结果看出裸板漆层严重脱落,评级达到严重的10级,各颜色转化膜漆层表现出显著的抗腐蚀能力,其中金黄色转化膜达到优异的0级,证明了金属涂装前处理的必要性。3铁元素改性的转化膜ST12型冷轧板经过实验锆化液处理后出现不同颜色的转化膜,SEM和EDS结果显示膜层主要由碳、氧、铁、锆及氟元素组成;转化膜颜色的出现