基本信息
- 項目名稱：
- 鋅鍍層的無鉻藍白鈍化液及鈍化工藝的開發(fā)
- 小類：
- 能源化工
- 簡介：
- 本項目為解決電鍍鋅材料的傳統(tǒng)鉻酸鹽鈍化工藝對人和環(huán)境造成嚴重危害的問題，探索了一種耐蝕性能好又對環(huán)境友好的鍍鋅層無鉻鈍化處理工藝。采用鉬酸鈉與有機酸復(fù)配，該鈍化液穩(wěn)定性好且成本較低，鈍化處理工藝簡單，能夠在鍍鋅鋼板上形成光亮均勻的藍白鈍化膜。通過測試發(fā)現(xiàn)鈍化膜性能優(yōu)異。該鈍化工藝有望替代嚴重污染的六價鉻鈍化工藝。
- 詳細介紹：
- 本項目為解決電鍍鋅材料的傳統(tǒng)鉻酸鹽鈍化工藝對人和環(huán)境造成嚴重危害的問題，探索了一種耐蝕性能好又對環(huán)境友好的鍍鋅層無鉻鈍化處理工藝。 主要研究內(nèi)容： 1鍍鋅液組成及鍍鋅工藝的確定 通過查閱電鍍手冊，找到了實驗中可行的堿性鍍鋅工藝，通過赫爾槽實驗、單因素分析實驗等，確定了較優(yōu)的鍍鋅工藝。 2 無機鈍化體系的研究 (1) 熟悉實驗研究過程，先以單一無機鈍化體系作為研究對象，通過查閱文獻，對鉬酸鹽、硅酸鹽、鈦鹽、稀土金屬鹽等鈍化體系進行了研究，并且比較了各種鈍化工藝的優(yōu)缺點。 (2) 單一的無機鈍化體系生成的鈍化膜在外觀和耐蝕性方面都遠不及鉻酸鹽鈍化的效果。鉬和鉻為同族元素，鉬酸鹽和鉻酸鹽具有較為接近的性質(zhì)，且從實驗結(jié)果可知，鉬酸鹽能夠形成藍色鈍化膜，故考慮在鉬酸鹽體系的基礎(chǔ)上進行研究。查閱文獻可知，鉬酸鹽和磷酸鹽在酸性條件下形成磷鉬雜多酸，鈍化效果較好，故以磷鉬體系為基礎(chǔ)進行研究。 3無機/有機復(fù)合無鉻鈍化體系的研究 (1) 確定了較優(yōu)的無機物鈍化體系，在此基礎(chǔ)上，在其中加入不同的有機物，如植酸、檸檬酸、丙二酸等，比較各鈍化膜的外觀和耐蝕性能，篩選出較優(yōu)的無機/有機復(fù)合無鉻鈍化體系組成。 (2) 通過正交試驗，考查了無鉻鈍化液各組分用量對鈍化效果的影響，對鈍化液組成進行了優(yōu)化，并且通過進一步的實驗，篩選了較優(yōu)的鈍化工藝條件，最終得出了最佳的無機/有機復(fù)合無鉻鈍化液組成及工藝。 4復(fù)合無鉻鈍化膜性能測試及耐蝕機理分析 采用掃描電鏡(SEM)對無機/有機復(fù)合無鉻鈍化膜的表面形貌進行了表征；采用X射線光電子能譜(XPS)分析了鈍化膜的成分；通過硫酸銅點滴實驗、氯化鈉浸泡實驗、塔菲爾曲線測試研究了復(fù)合無鉻鈍化膜的耐蝕性，并與鉻酸鹽鈍化膜相比較；在查閱文獻的基礎(chǔ)上，通過電化學(xué)交流阻抗(EIS)測試對鈍化膜的耐蝕機理進行初步分析。 采用鉬酸鈉與有機酸復(fù)配的鈍化液穩(wěn)定性好且成本較低，鈍化處理工藝簡單，能夠在鍍鋅鋼板上形成光亮均勻的藍白鈍化膜。通過測試發(fā)現(xiàn)鈍化膜性能優(yōu)異。該鈍化工藝有望替代嚴重污染的六價鉻鈍化工藝。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 本項目為解決電鍍鋅材料的傳統(tǒng)鉻酸鹽鈍化工藝對人和環(huán)境造成嚴重危害的問題，探索了一種耐蝕性能好又對環(huán)境友好的鍍鋅層無鉻鈍化處理工藝。采用無機/有機協(xié)同鈍化技術(shù)，以鉬酸鈉和磷酸鈉作為鈍化液的主鹽，并與有機物進行復(fù)配。
科學(xué)性、先進性及獨特之處
- 此鈍化液中不含劇毒物質(zhì)六價格，環(huán)境友好；鈍化液的穩(wěn)定性很好，其穩(wěn)定時間超過30天。此鈍化工藝能夠在鍍鋅鋼板上形成與鉻酸鹽耐蝕性相當(dāng)?shù)拟g化膜，且外觀呈現(xiàn)藍白色。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 鋼鐵件鍍鋅后的藍白鈍化膜外表美觀，具有良好的耐蝕性，被廣泛應(yīng)用于汽車、五金等產(chǎn)品的生產(chǎn)中。本項目研究的無鉻藍白鈍化工藝可以替代傳統(tǒng)的鉻酸鹽鈍化工藝，不僅解決了Cr6+對環(huán)境造成的嚴重污染問題，而且工藝簡單，操作靈活，成本較低，具有很大的實用價值，并可為后續(xù)電鍍鋅層的藍白無鉻鈍化工藝的研究提供有力的理論指導(dǎo)。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 采用鉬酸鈉與有機酸復(fù)配，研究了電鍍鋅層的藍白無鉻鈍化液組成及鈍化工藝。該鈍化液穩(wěn)定性好且成本較低，鈍化處理工藝簡單，能夠在鍍鋅鋼板上形成光亮均勻的藍白鈍化膜。通過CuSO4點滴試驗、鹽水浸泡試驗、電化學(xué)測試對鈍化膜的耐蝕性能進行了研究，結(jié)果一致表明鉬酸鈉與有機酸復(fù)配所形成的鈍化膜的耐蝕性與鉻酸鹽鈍化膜相當(dāng)；掃描電鏡測試結(jié)果表明，鉬酸鹽復(fù)合鈍化膜均勻、細致，不存在微孔及裂紋。該鈍化工藝有望在電鍍鋅層的鈍化中替代鉻酸鹽使用。
獲獎情況
- 發(fā)表文章：電鍍與環(huán)保（已錄用）, 稿號：10-118 申請專利：電鍍鋅層的藍白無鉻鈍化液及采用藍白無鉻鈍化液鈍化電鍍鋅層的方法,申請?zhí)? 201010247476.7 2010年9月，哈爾濱工業(yè)大學(xué)，大學(xué)生創(chuàng)新性試驗計劃項目一等獎 2010年9月，哈爾濱工業(yè)大學(xué)，首屆“祖光杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽二等獎
鑒定結(jié)果
- 專利已受理，文章已被錄用。
參考文獻
- 專利檢索目錄:楊培霞，崔瑩，劉磊，張錦秋，安茂忠. 電鍍鋅層的藍白無鉻鈍化液及采用藍白無鉻鈍化液鈍化電鍍鋅層的方法：中國：201010247476.7 [P]. 2010.12.08.
同類課題研究水平概述
- 電鍍鋅是目前國內(nèi)外廣泛采用的鋼鐵防護手段，廣泛地應(yīng)用于造船工業(yè)、機械工業(yè)、航空、建筑等許多領(lǐng)域。但在潮濕的環(huán)境中，尤其在不通風(fēng)的濕熱環(huán)境中，鍍鋅層易發(fā)生腐蝕，使鋅層表面形成暗灰色或白色疏松的腐蝕產(chǎn)物，不僅影響外觀質(zhì)量，而且也不能滿足鍍層的防護性要求。為了進一步提高鋅及鋅合金鍍層的耐蝕性，必須對其進行鈍化處理。鈍化處理一般按其鈍化液是否含有鉻而分為鉻酸鹽鈍化和無鉻鈍化。目前普遍采用的是鉻酸鹽鈍化處理工藝，這種處理方法具有工藝簡單、膜結(jié)合力好、外觀美觀、耐蝕性高、有自修復(fù)能力等優(yōu)點。因此，鉻酸鹽鈍化受到眾多用戶的青睞，用鉻酸鹽鈍化處理的涂鍍鋼板占據(jù)著約99%以上的市場。雖然鉻酸鹽鈍化技術(shù)成熟可靠，但由于鉻酸鹽鈍化液中含有致癌物質(zhì)六價鉻，對人和環(huán)境存在著嚴重的危害，各國政府已嚴格限制鉻酸鹽的使用和排放，歐盟頒布的《電子電器產(chǎn)品中有害物質(zhì)限制使用的指令》(RoHS)中明確規(guī)定，自2006年7月1日起，投放歐盟市場的電器電子產(chǎn)品不得含有汞、鎘、鉛、六價鉻、聚溴聯(lián)苯(PBB)、聚溴二苯醚(PBDE)6種有害物質(zhì)，我國現(xiàn)行相關(guān)法律也已對排放水中六價鉻的含量提出了明確要求。因此，研究一種具有良好外觀又耐蝕性良好的無鉻鍍鋅鈍化工藝具有極其重要的現(xiàn)實意義。 近年來，世界各國都在鍍鋅層的無鉻鈍化問題上做了大量研究，先后出現(xiàn)了多種無鉻鈍化工藝。目前，國內(nèi)外鍍鋅層的無鉻鈍化工藝主要有三類：無機物鈍化、有機物鈍化和無機/有機復(fù)合鈍化。無機類鈍化工藝主要有鉬酸鹽鈍化、鎢酸鹽鈍化、硅酸鹽鈍化、稀土金屬鹽鈍化等；有機類鈍化工藝主要有植酸鈍化、單寧酸鈍化、二氨基三氮雜茂(BAT4)及其衍生物鈍化、丙烯酸樹脂鈍化等；無機/有機復(fù)合鈍化工藝主要有鉬酸鹽與丙烯酸樹脂復(fù)配、鋁鹽和草酸與稀土鹽混合預(yù)涂配方并配以硅酸鋰封閉工藝等。但這些鈍化工藝在鈍化膜的性能上(主要是外觀及耐蝕性)仍無法完全取代鉻酸鹽鈍化工藝。 此外，從實用角度出發(fā)，鉻酸鹽藍白鈍化是一種被廣泛應(yīng)用的經(jīng)典鍍鋅鈍化工藝，它可以得到類似鍍鉻的透亮藍白鈍化膜，其耐蝕性優(yōu)于銀白鈍化，在汽車、五金等產(chǎn)品中獲得了大量應(yīng)用。
