合金元素对机械镀锌层耐蚀性能的影响

论文摘要

机械镀（Mechanical Plating）是一种以无结晶方式形成金属镀层的防腐工艺。近几年来,随着科技进步和社会的发展,机械镀工艺在表面处理领域发展迅速。目前机械镀的研究主要以镀锌工艺和镀层的形层机理为研究,对镀层的耐蚀性能的研究也只是单一合金元素对镀层的影响,而不同的合金元素对机械镀锌层耐蚀性能影响的研究较少见。因此本文重点研究RE、Al、Sn合金元素对机械镀锌基镀层的耐腐蚀性能的影响及镀层的腐蚀机制。本文综述了机械镀锌工艺、机械镀锌基镀层的合金化与腐蚀性能的关系以及机械镀在国内外发展现状；采用机械镀锌少锡盐沉积工艺制备了所优选的Zn、Zn-2%RE、Zn-3%Al、Zn-3%Al-1%RE、Zn-25%Sn镀层,然后借助中性盐雾腐蚀试验、全浸试验、极化曲线技术、交流阻抗技术、电子扫描显微镜及XRD等手段,对比研究五种镀层在5%NaCl溶液环境中的耐蚀性能。根据试验结果分析RE、Al、Sn合金元素对机械镀锌层在5%NaCl溶液中的耐蚀性能的影响及原因,并探讨机械镀锌镀层在该环境中的腐蚀行为。通过分析试验现象与相关数据,可以得出以下结论：添加RE、Al、Sn合金元素的机械镀锌基镀层在5%NaCl腐蚀溶液中的耐蚀性能明显优于Zn镀层的耐蚀性能,各镀层的耐腐蚀性规律为：Zn-25%Sn> Zn-3%Al-1%RE> Zn-2%RE > Zn-3%Al> Zn。这表明添加适量的RE、Al、Sn合金元素能够明显改善镀层的耐蚀性能。合金元素改善镀层耐蚀性能的原因为：稀土能够改善镀液中金属微粉的吸附-沉积方式,致密度明显增加；提高镀层表面氧化膜的粘附性和自愈能力；吸收镀层形层时产生的氢,起到净化镀层的作用；从而使镀层的耐蚀性能得到提高。添加适量的Al使镀锌层在腐蚀过程中其表面形成致密的β-Al2O3·3H2O钝化膜,导致反应电阻增大,延滞腐蚀的进行；此外,铝具有自愈能力,并且在镀层腐蚀过程Al与Zn之间反应生成非晶态锌铝化合物“屏蔽层”,这进一步起到保护镀层作用,明显改善镀层的耐蚀性能。Sn在镀层中具有粘接剂作用,使镀层具有更大的致密度；在中性水溶液中Sn很稳定,腐蚀时生成十分稳定具有保护性的Sn02氧化物；由于Sn的标准电位为（?）osn2+/sn=-0.136V,根据表面富集阴极性合金元素说,加入适量的阴极性合金元素Sn,合金化镀层的腐蚀电位正移,促使镀层表面的氧化膜保持稳定性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 金属耐腐蚀性研究的意义
• 1.2 金属腐蚀的分类
• 1.2.1 根据腐蚀机理的分类
• 1.2.2 根据腐蚀环境的分类
• 1.2.3 腐蚀的形态分类
• 1.2.4 腐蚀温度分类
• 1.3 金属电化学腐蚀倾向的判据
• 1.3.1 腐蚀反应自由能变化与腐蚀倾向热力学判据
• 1.3.2 金属电化学腐蚀倾向判断与电动序
• 1.4 机械镀锌工艺及镀层防腐蚀原理
• 1.4.1 机械镀锌工艺
• 1.4.2 机械镀锌合金镀层防腐蚀原理
• 1.5 国内外机械镀锌合金镀层的研究现状
• 1.5.1 国外机械镀锌合金镀层研究现状
• 1.5.2 国内机械镀锌合金镀层研究现状
• 1.6 本课题研究的背景
• 1.7 本课题研究的目的、内容及技术路线
• 1.7.1 研究目的
• 1.7.2 研究内容
• 1.7.3 技术路线
• 第二章 试样制备及腐蚀试验理论
• 2.1 试验镀层的制备
• 2.1.1 待镀工件的选用
• 2.1.2 金属微粉的选用
• 2.1.3 镀层制备工艺
• 2.1.4 配料的计算
• 2.2 腐蚀试验设备及条件
• 2.3 实验的基础理论及方法
• 2.3.1 实验室加速腐蚀试验
• 2.3.2 电化学腐蚀试验
• 2.3.3 腐蚀产物的分析
• 第三章 合金镀层的耐蚀性能研究
• 3.1 镀层耐蚀性能检测
• 3.1.1 中性盐雾试验
• 3.1.2 全浸浸泡试验
• 3.1.3 极化曲线试验
• 3.1.4 交流阻抗谱试验
• 3.1.5 盐雾腐蚀后各镀层的SEM的检测
• 3.1.6 盐雾腐蚀后各镀层的XRD分析
• 3.2 本章小结
• 第四章 合金元素对镀锌层耐蚀性能的影响
• 4.1 合金元素对镀层的耐蚀性能的影响
• 4.1.1 各合金元素的性质
• 4.1.2 合金元素对镀层的耐蚀性能的影响
• 4.2 机械镀锌镀层的腐蚀行为
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 作者在攻读学位期间发表的学术论文
• 附录B 作者在攻读学位期间参加的科研项目