摘 要

本文以有机物单宁酸为主，复配以氟钛酸钾、磷酸二氢钠等几种表面处理剂，对锌在这些溶液中的电化学钝化进行了研究探讨。本文的主要目的是探寻出一种理想的有机酸体系钝化工艺，并将钝化效果与铬酸盐钝化进行对比，证实锌在有机酸体系中电化学钝化的可行性。

通过测量锌片在不同有机酸钝化液中的极化曲线，根据钝化曲线选出较优的钝化液配方。采用计时电流法进行不同电位区段的电化学钝化并测量锌片钝化后的开路电位-时间曲线，从而对不同钝化处理得到的钝化效果进行比较。实验结果表明本文探究出的最佳钝化方案得到的钝化膜耐蚀性优于传统铬酸盐钝化。使用40 g/L单宁酸 30 g/L钼酸铵组成的钝化液，采用计时电流法，施加0.6-1.2 V的电压钝化600 s，可以获得良好的钝化效果。

关键词： 锌；钝化；有机酸；电化学

Abstract

In this paper, , electrochemical passivation of zinc in solutions of organic tannins, compounded with fluorine potassium titanate, sodium dihydrogen phosphate and other types of surface treatment agent were studied. The main purpose of this paper is to find out an ideal organic acid system passivation process. The passivation effect were compared with that of chromate passivation. Feasibility of the zinc electrochemical passivation in organic acid system was confirmed.

By measuring the polarization curves of zinc plates in different organic passivation solution, optimum formula of passivating solution were obtained. Experimental results show that the passivation effect of the optimum passivation scheme explored in this paper is superior to that of the traditional chromate passivation. , ,Good passivation effect can be obtained in 40 g / L tannic acid and 30 g / L ammonium molybdate passivation solution by excerting 0.6-1.2 V voltage for 600 s .

Key Words： zinc; passivation; organic acids; electrochemistry

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 铬酸盐钝化简介 1

1.2.1 高铬钝化 2

1.2.2 低铬钝化 2

1.3 无铬钝化简介 3

1.3.1 钼酸盐钝化 3

1.3.2 硅酸盐钝化 4

1.3.3 稀土金属盐钝化 5

1.3.4 有机钝化 6

1.4 本文的研究目的及其意义 7

第2章 实验部分 9

2.1 实验材料 9

2.2 实验仪器与试剂 9

2.3 实验方法 9

2.3.1 前处理 10

2.3.2 钝化 10

2.3.3 耐蚀性测量 11

第3章 结果与分析 12

3.1 未钝化锌开路电位 12

3.2 铬酸盐三酸钝化 12

3.3 单宁酸浓度的确定 13

3.4 添加剂种类的确定 14

3.5 添加剂钼酸铵浓度的确定 15

3.6 钝化电位区段与钝化时间的确定 15

3.7 锌片钝化前活化与否 17

3.8 耐蚀性对比 18

第4章 总结与展望 22

参考文献 23

致 谢 25

绪论

1.1 研究背景

钢铁制品在我们日常生活中发挥着不可替代的作用，而钢铁的腐蚀也是我们不得不面对的一个重要问题，虽说已经有各种不锈钢产品可以做到较好的耐腐蚀，但是基于经济和技术方面的因素，还是需要一些其他技术来应对钢铁的腐蚀，其中镀锌就是一种优秀的防腐蚀技术。锌是一种在干燥的空气中几乎不会发生变化的两性金属，但是在潮湿的空气中，锌表层会生成一层碱式碳酸锌膜。但是在含硫或海洋性环境中，锌的耐蚀性较差，这就需要对锌进行钝化或其他处理从而提高其耐蚀性甚至装饰性。

锌的出产量和使用量在有色金属中仅次于铝和铜。凭借其较好的耐大气腐蚀性和价格相对便宜的特点，锌被广泛应用于各行业。例如，碳钢镀锌就是因为镀锌后锌层与基体形成原电池时牺牲阳极保护基体，其耐蚀性比碳钢本身好得多。许多金属在大气中能形成保护膜，但是锌不会，高氧潮湿情况下，锌的腐蚀首先会形成氧化物或氢氧化物，锌表面的膜层的主要成分为Zn(OH)₂，而表面膜层在接触到中性或接近中性的溶液时，就会与空气中的CO₂反应，生成碳酸锌或碱式碳酸锌^【1】。为了解决上述问题，人们探寻出许多效果显著的方法。这些方法中以磷化处理和钝化处理最具代表性。磷化处理是指在特定条件下，金属与含有锌、锰、铁等金属离子的单磷酸盐溶液发生反应，使其表面生成难溶于水的磷酸盐保护膜的方法。钝化处理是指在特定条件下，金属和钝化液发生反应，使其表面生成难溶于水的保护膜的方法。钝化膜层呈网状结构，与金属基体牢固结合，具有良好的化学稳定性和耐蚀性，能够对基体起到较好的保护作用。通过判断钝化液中是否含有六价铬，可将钝化处理分为铬酸盐钝化和无铬钝化。

钝化的方法多种多样，有比较成熟的铬酸盐钝化方法，但由于其对环境的伤害较大而受到限制，也有利用硅酸盐、稀土金属盐进行钝化研究的，但终因技术条件限制或钝化效果不够理想而未得到广泛推广。

1．2 铬酸盐钝化

铬酸盐钝化时主要发生氧化还原反应，反应发生在金属锌镀层与钝化液中铬酸之间。反应中，锌作为还原剂，将铬酸中的六价铬还原成三价铬，从而在锌镀层表面形成主要组分为氢氧化铬及锌、水合铬酸锌和其他金属氧化物的胶体膜^【2】。氧化还原反应的主要反应方程如下：

酸性较强的高铬钝化：

Cr₂O₇^2- 3 Zn 14 H = 3 Zn² 2 Cr³ 7 H₂O

酸性较弱的低铬和超低铬钝化：