了得網工業技術_鍍鋅無鉻鈍化技術

編輯推薦

本書既適合從事電鍍、腐蝕與防護、電化學工程等領域的工程技術人員及技術工人使用，也可供大專院校相關專業的師生參考。

內容簡介

本書編寫的內容主要分為三個部分共六章：部分無鉻鈍化的國內外發展現狀，包括無機物鈍化、有機物鈍化等。第二部分硅酸鹽鈍化、稀土鈍化等無鉻鈍化技術，內容包括無鉻鈍化的工藝及機理。第三部分是無鉻鈍化技術的應用，並加以實例說明。

作者簡介

張英傑昆明理工大學大學校長、黨委副書記。中共雲南省第八屆和第九屆省委候補委員，雲南省第十屆人大代表，雲南省婦女第九次、第十次代表大會代表。雲南省青年聯合會兩屆常委。榮獲國務院特殊津貼專家、全國三八紅旗手、雲南省三八紅旗手稱號，被聘為國家科技進步獎和技術發明獎評審專家及*本科教學工作水平評估專家，雲南省有突出貢獻專家，雲南省中青年學術技術帶頭人，雲南省高等學校教學名師。兼任雲南省女高級知識分子協會會長、哈爾濱工業大學雲南校友會會長。

目錄
篇理論研究
第1章金屬防護發展
1.1金屬的大氣腐蝕
1.1.1大氣腐蝕的定義
1.1.2大氣腐蝕的危害性
1.1.3大氣腐蝕的分類
1.1.4金屬大氣腐蝕機理
1.2化學鈍化膜簡介
1.2.1化學鈍化膜的定義
1.2.2化學鈍化膜的分類方法
1.2.3化學鈍化膜的處理方式
1.2.4化學鈍化膜的防護性能
1.3鍍鋅板鉻酸鹽鈍化的歷史目錄

篇理論研究

第1章金屬防護發展

1.1金屬的大氣腐蝕

1.1.1大氣腐蝕的定義

1.1.2大氣腐蝕的危害性

1.1.3大氣腐蝕的分類

1.1.4金屬大氣腐蝕機理

1.2化學鈍化膜簡介

1.2.1化學鈍化膜的定義

1.2.2化學鈍化膜的分類方法

1.2.3化學鈍化膜的處理方式

1.2.4化學鈍化膜的防護性能

1.3鍍鋅板鉻酸鹽鈍化的歷史

第2章無鉻鈍化新技術進展

2.1無鉻鈍化技術研究進展

2.1.1無機物鈍化處理

2.1.2有機物鈍化處理

2.1.3硅酸鹽鈍化工藝

2.2鈍化成膜機理

2.2.1成相膜理論

2.2.2吸附理論

2.2.3兩種理論的區別與聯繫

第3章硅酸鹽鈍化工藝

3.1概述

3.2試驗材料

3.3試驗試劑

3.4試驗儀器

3.5試驗方法

3.5.1基礎鍍鋅工藝的選擇

3.5.2鈍化工藝的選擇

3.5.3工藝流程

3.6鈍化膜中性鹽霧耐蝕性測試試驗方法

3.7正交試驗確定鈍化液組成

3.7.1正交試驗結果極差分析

3.8鈍化液各成分的單因素試驗

3.8.1SiO32-濃度對鈍化膜耐蝕性的影響

3.8.2SO42-濃度對鈍化膜耐蝕性的影響

3.8.3NO3-濃度對鈍化膜耐蝕性的影響

3.8.4H2O2濃度對鈍化膜耐蝕性的影響

3.8.5成膜促進劑濃度對鈍化膜耐蝕性的影響

3.9正交試驗鈍化工藝條件

3.9.1正交試驗結果極差分析

3.10單因素試驗考察各工藝條件的影響

3.10.1pH值對耐蝕性的影響

3.10.2鈍化時間對耐蝕性的影響

3.10.3鈍化溫度對耐蝕性的影響

3.11本章小結

第4章硅酸鹽鈍化膜成膜機理

4.1概述

4.2鍍鋅層在硅酸鹽鈍化液中的化學反應

4.3硅酸鹽鈍化膜成膜量子化學計算

4.3.1界面pH值上升反應的模擬

4.3.2Zn(OH)2脫水反應的模擬

4.3.3ZnSiO3生成反應的模擬

4.4成膜過程電化學反應

4.4.1開路電位-時間曲線

4.4.2成膜時間對Tafel曲線的影響

4.5鈍化膜金相圖、SEM圖和EDAX能譜分析

4.5.1微觀形貌及能譜分析

4.5.2斷面形貌

4.6硅酸鹽鈍化膜X射線光電子能譜分析（XPS）

4.6.1素分析

4.6.2鈍化膜成分分析

4.7硅酸鹽鈍化膜的成膜機理

4.8本章小結

第5章硅酸鹽鈍化膜耐腐蝕機理

5.1概述

5.2鍍鋅硅酸鹽鈍化膜的腐蝕熱力學

5.2.1Zn-H2O繫電位-pH圖

5.2.2Si-H2O繫電位-pH圖

5.2.3Zn-Si-H2O繫電位-pH圖

5.3硅酸鹽鈍化膜的腐蝕速率

5.3.1醋酸鉛點滴試驗

5.3.2中性鹽霧試驗

5.3.3鹽水浸泡試驗

5.4鈍化膜的附著力

5.5鈍化膜的硬度

5.6鈍化膜表面粗糙度

5.7硅酸鹽鈍化膜的孔隙率

5.8電化學方法考察鈍化膜的耐蝕性

5.8.1Tafel極化曲線的測量

5.8.2硅酸鹽鈍化膜的交流阻抗譜特征

5.8.3掃描電化學顯微鏡的測量

5.9掃描電鏡觀察微觀形貌

5.9.1表面形貌

5.9.2腐蝕產物形貌

5.10硅酸鹽鈍化膜的耐蝕機理分析

5.11本章小結

第二篇工程實踐

第6章示範工程建設及經驗

6.1概述

6.2鍍鋅硅酸鹽鈍化膜的用途及市場分析

6.2.1鍍鋅硅酸鹽鈍化膜的用途

6.2.2鍍鋅硅酸鹽鈍化膜的市場分析

6.3經濟、社會及生態效益分析

6.3.1經濟效益分析

6.3.2社會及生態效益

6.3.3硅酸鹽鈍化工藝的市場競爭力

6.4電鍍鋅硅酸鹽鈍化技術的意義

第7章工業化生產

7.1生產應用的主要內容

7.2生產應用前期準備工作

7.2.1生產中用到的設備

7.2.2硅酸鹽鈍化液的配制流程

7.3硅酸鹽鈍化液穩定性考察

7.3.1鈍化膜外觀

7.3.2鈍化膜耐蝕性測試

7.3.3鈍化膜耐鹽霧試驗均勻性測試

7.3.4鈍化液中硫酸根濃度的變化

7.3.5鈍化液pH值變化

7.3.6鈍化液中硅酸根含量的變化

7.3.7鈍化液中硝酸根含量的變化

7.3.8鈍化液中鋅離子含量的變化

7.4硅酸鹽鈍化液的維護與管理

7.5生產中部分零部件產品外觀

7.6生產應用實現的主要技術經濟指標

7.7生產總結

參考文獻

前言

前言
長期以來，鍍鋅鋼板的鈍化處理往往采用六價鉻酸鹽鈍化液，但鉻酸鹽毒性高、易致癌，對人體及環境造成極大的危害。隨著人們環保意識的增強，鉻酸鹽的使用受到嚴格的限制，無鉻鈍化工藝的應用已成為發展的必然趨勢。硅酸鹽鈍化是一種無毒、無污染的鈍化技術，但其工藝不穩定、成膜效率不高。為解決這一問題，課題組開發了一種新型成膜促進劑，在提高成膜速率的同時有效改善了產品的耐蝕性。本書對硅酸鹽鈍化工藝進行了繫統的研究，深入探討了鍍鋅層硅酸鹽鈍化膜的成膜機理與耐蝕機理，並在電鍍廠中進行了使用，取得了一定的經濟效益。前言

長期以來，鍍鋅鋼板的鈍化處理往往采用六價鉻酸鹽鈍化液，但鉻酸鹽毒性高、易致癌，對人體及環境造成極大的危害。隨著人們環保意識的增強，鉻酸鹽的使用受到嚴格的限制，無鉻鈍化工藝的應用已成為發展的必然趨勢。硅酸鹽鈍化是一種無毒、無污染的鈍化技術，但其工藝不穩定、成膜效率不高。為解決這一問題，課題組開發了一種新型成膜促進劑，在提高成膜速率的同時有效改善了產品的耐蝕性。本書對硅酸鹽鈍化工藝進行了繫統的研究，深入探討了鍍鋅層硅酸鹽鈍化膜的成膜機理與耐蝕機理，並在電鍍廠中進行了使用，取得了一定的經濟效益。

本書通過熱力學和量化計算，結合電化學、SEM及XPS等測試手段分析了硅酸鹽鈍化膜的成膜機理。鈍化膜的形成包括二氧化硅膠狀物的生成、鍍鋅層的溶解、堿性薄層的形成和鈍化膜形成四個過程。由於鍍鋅層表面存在晶體缺陷，這些晶體缺陷屬於能量較高的電化學不均勻的區域，在含有H2O2的酸性鈍化液中易形成眾多微電池，陽極發生鋅的溶解，生成Zn2+，陰極發生H2O2的極化還原反應，以OH-的形式吸附在兩相界面上，引起鍍鋅層表面pH值上升，形成堿性膜層，為成膜反應提供必要條件。在有OH-吸附於界面的情況下，溶液中的Zn2+可與OH-結合生成Zn(OH)2，繼而脫水形成ZnO；pH值在1.5~2.5的鈍化液中硅酸根首先生成SiO2膠狀物，在OH-的作用下，SiO2、OH-和Zn2+共同形成ZnSiO3。生成的ZnO、ZnSiO3等含鋅化合物沉積在鍍鋅層表面，微細的膠態SiO2粒子填充膜層的孔隙，終形成硅酸鹽鈍化膜。

鈍化膜成膜過程分為三個階段：反應初期(0~30s)鈍化膜快速成長，但膜層還不完整，表面有小孔分布；反應中期(30~120s)鈍化膜生長速率降低，鈍化膜的結構不斷完善，表面平整光滑，表現出良好的外觀和耐蝕性；當鈍化時間大於120s，膜層出現堆積現像其耐蝕性降低。

耐蝕機理研究表明，腐蝕過程中硅酸鹽鈍化膜是通過機械隔離和電化學緩蝕作用而對基體產生保護。采用場發射電鏡觀察硅酸鹽鈍化膜的微觀形貌發現，鈍化膜由無數細微粒子緊密排列而成，均勻致密的結構可將鍍鋅層表面與腐蝕介質隔離開來，有效地阻擋外界氯離子和氧等腐蝕介質對鍍鋅層的侵蝕。電化學研究表明，在NaCl腐蝕溶液中，高頻區硅酸鹽鈍化膜的電化學反應阻抗遠遠大於鍍鋅層，達到780 Ωcm2，較大的交流阻抗可以有效地阻礙電荷自由傳輸，腐蝕電流密度由2.0062×10-5 Amp/cm2降至6.1561×10-6 Amp/cm2，腐蝕速率僅為0.0183 gm-2h-1。采用掃描電化學顯微鏡技術對鈍化膜的電化學特性研究也表明，硅酸鹽鈍化膜的電化學活性不高，能夠有效地降低鍍鋅層表面電子的傳遞速率，微電池的腐蝕反應發生傾向明顯降低，從而抑制了腐蝕過程，顯著提高了鍍鋅層的耐腐蝕性能。硅酸鹽鈍化膜對腐蝕過程陰極、陽極過程均有不同程度的控制，陽極極化度為180.663 mV，明顯大於陰極極化度98.579 mV，其腐蝕過程表現為陽極控制型。

對鍍鋅硅酸鹽鈍化工藝進行了工業生產應用，生產所得各種形狀零部件的外觀光亮，膜層均勻，無脫膜現像產生，其耐蝕性完全達到生產的要求。鈍化液的穩定性好，方便維護，在長時間連續使用過程中，鈍化液的pH值變化不大；隨著生產量的增加，鈍化液中硅酸根、硫酸根、硝酸根含量有所減少，為了保證產品的質量，在生產一段時間後，可以通過添加硅酸鈉、硫酸和硝酸鈉的方式來調節鈍化液的組成。操作過程中采用合適的鈍化液配制方法、攪拌方式、鈍化溫度、浸漬時間、干燥溫度等，可以有效地延長鈍化液使用壽命。

本書的內容主要分為兩個部分共七章：部分理論研究，包括無鉻鈍化新技術的進展，硅酸鹽鈍化技術的工藝研究，硅酸鹽鈍化技術的成膜機理及耐蝕機理研究。第二部分工程實踐，並加以實例說明，包括示範工程建設及經驗。

由於作者水平有限，寫作過程中難免有一些疏漏和不當之處，敬請讀者批評指正。

媒體評論

本書對硅酸鹽鈍化工藝進行了繫統的闡述，並通過熱力學和量化計算，結合電化學、SEM及XPS等測試手段，分析了硅酸鹽鈍化膜的成膜機理。作者結合多年來的教學、科研和技術實踐，並查閱了國內外大量參考文獻，結合無鉻鈍化*技術撰寫而成。書中介紹了國內外應用較為廣泛、性能穩定的成熟工藝，內容涉及新技術、新工藝和清潔生產工藝等。

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