不銹鋼酸洗鈍化液-無鉻鈍化技術(shù)的研究進(jìn)展
發(fā)布時間：2014.11.22 新聞來源：不銹鋼酸洗鈍化液-不銹鋼酸洗鈍化膏-天長市俊武不銹鋼表面處理材料廠 瀏覽次數(shù)：
1含氧酸鹽取代鉻酐的鈍化作用
能夠取代鉻酸鹽在膜層中起到鈍化作用的主要有含氧酸鹽，即磷酸鹽、鉬酸鹽、釩酸鹽、高錳酸鹽、硅酸鹽和鎢酸鹽等等。
鉬、鉻同屬VIB族，鉬酸鹽已廣泛用作鋼鐵及有色金屬的緩蝕劑和鈍化劑。從化學(xué)結(jié)構(gòu)上看MoO2-4中鉬呈六價，常以八面配位體聚合成同多酸或雜多酸離子，這些絡(luò)合負(fù)離子在一定條件下具有固定的分子量與結(jié)構(gòu)。
由大量含氧酸鹽轉(zhuǎn)化膜的研究可以看出，利用無鉻含氧酸鹽所獲得的膜層耐蝕性大多不如鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜，且膜層不具備自修復(fù)性，需采用適當(dāng)?shù)姆忾]處理進(jìn)一步提高膜層的耐蝕性。
2硅烷偶聯(lián)劑的交聯(lián)作用 不銹鋼酸洗鈍化液
硅烷化處理技術(shù)工藝過程簡單，無毒性無污染，有機硅烷偶聯(lián)劑幾乎可以用于所有的金屬表面預(yù)處理，代替磷化和鈍化；并可用作腐蝕抑制劑。即使沒有有機涂層，也能起到很好的保護(hù)作用。
硅烷偶聯(lián)劑要發(fā)揮作用，須***發(fā)生兩步反應(yīng)：水解和縮合。水解是一個逐步的過程，在水的作用下，硅烷的烷氧基轉(zhuǎn)變?yōu)楣璐蓟⑶疑闪烁碑a(chǎn)物醇，然后，縮合過程把硅醇基轉(zhuǎn)變成硅氧的聚合物。
金屬表面硅烷化處理的防腐蝕效果既與硅烷的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有關(guān)，又與金屬表面的性質(zhì)有關(guān)，因此受到金屬基體預(yù)處理、硅烷溶液的制備、硅烷膜老化工藝等因素影響。在重防腐涂料的工業(yè)化應(yīng)用中，偶聯(lián)劑和涂料的長期穩(wěn)定性是較突出的問題。
3稀土轉(zhuǎn)化膜的自修復(fù)作用
早在1989年，Hinton和Wilson就報道了稀土鹽(CeCl3)對鋅層鈍化作用的研究結(jié)果，認(rèn)為：稀土轉(zhuǎn)化膜的存在尤其是膜對陰極反應(yīng)活性部位的覆蓋，阻礙了氧氣和電子在金屬表面和溶液之間的轉(zhuǎn)移和傳遞。對于工藝的研究普遍認(rèn)為攪拌及溶解氧的含量對于成膜過程很重要。
到目前為止，人們已在有色金屬鋁、鋅、鎂、錫或其合金以及碳鋼和不銹鋼等多種金屬材料上制備得到了稀土轉(zhuǎn)化膜，并取得了******的防蝕效果，顯著地提高了金屬材料的抗腐蝕能力。隨著取締高污染Cr6+的要求不斷高漲，綠色環(huán)保高性能的稀土處理工藝得到了越來越多的關(guān)注，處理工藝也日趨完善。
稀土鹽鈍化技術(shù)工藝簡單，無毒環(huán)保，生產(chǎn)操作安全。盡管稀土鈍化技術(shù)目前還存在一些不足之處，如部分處理工藝所耗時間過長以及有些稀土轉(zhuǎn)化膜的耐蝕性和穩(wěn)定性尚不夠理想等，但是隨著對該技術(shù)研究工作的深入和工藝的逐漸改進(jìn)和優(yōu)化，這些問題將會得到解決。
4其他無鉻轉(zhuǎn)化膜處理
4.1鋯鹽轉(zhuǎn)化膜
含鋯溶液代替鉻酸鹽用于鐵、不銹鋼和鋁基表面的預(yù)處理已被確認(rèn)，但還較少用于鋅基金屬的處理。一般來說，鋯基無鉻鈍化液也可處理鋅基礎(chǔ)工業(yè)表面，作為涂漆的前處理，而一般不作為***終處理。鋯基無鉻鈍化液主要含有H2ZrF6，提供Zr和F。另外，常需加入少量的HF。近來開發(fā)的鋯基鈍化液還包括一些高分子化合物，形成有機無機雜化體系。
4.2鈦鹽轉(zhuǎn)化膜
鈦是與鉻性質(zhì)非常相似的元素，鈦在幾乎所有的自然環(huán)境中都不腐蝕。鈦******的腐蝕阻力源于在其表面上所形成的連續(xù)穩(wěn)定、結(jié)合牢固和具有保護(hù)性能的氧化膜層。
以鋅基表面用鈦酸鹽處理為例來說明鈦鹽轉(zhuǎn)化膜防護(hù)的機理。在由TiCl4、H2SiF6等組成的pH值為3左右的成膜液中，鋅會發(fā)生溶解，相應(yīng)的陰極過程為析氫或氧的還原，界面處局部pH值的上升導(dǎo)致鈦、鋅及硅發(fā)生氫氧化物的沉淀，隨后，這些氫氧化物失水形成氧化物。由此可見，在鍍鋅板表面的鈦酸鹽轉(zhuǎn)化膜形成過程中，主要有兩步，一是氫氧化鋅和氫氧化鈦失水分別形成氧化鋅和二氧化鈦，二是形成復(fù)硅酸鹽。
4.3植酸轉(zhuǎn)化膜
植酸全稱為1，2，3，4，5，6二氫磷酸肌醇(IU-PAC)。植酸分子中有能同金屬絡(luò)合的24個氧原子、12個羥基和6個磷酸酯基，所以植酸可以在很寬的pH值范圍內(nèi)與金屬離子形成多個螯合環(huán)，對Zn2+的絡(luò)合物穩(wěn)定常數(shù)達(dá)15以上。
植酸分子中有4個磷酸基處于同一平面上，植酸分子可以同時與多個金屬離子絡(luò)合，未反應(yīng)磷羥基之間可通過氫鍵或者脫水反應(yīng)而連接，進(jìn)而可以形成高交聯(lián)密度的空間網(wǎng)狀植酸(鹽)鈍化膜，能有效地阻止腐蝕介質(zhì)滲入金屬表面，從而減緩了金屬的腐蝕。同時，經(jīng)植酸處理后的金屬表面形成的單分子有機膜層同有機涂料具有相近的化學(xué)特質(zhì)，而且，膜層中含有的磷羥基和酯基等活性團，可與有機涂料中的極性基團形成氫鍵或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，故植酸處理過的金屬表面與有機涂層粘接性更好。
能夠取代鉻酸鹽在膜層中起到鈍化作用的主要有含氧酸鹽，即磷酸鹽、鉬酸鹽、釩酸鹽、高錳酸鹽、硅酸鹽和鎢酸鹽等等。
鉬、鉻同屬VIB族，鉬酸鹽已廣泛用作鋼鐵及有色金屬的緩蝕劑和鈍化劑。從化學(xué)結(jié)構(gòu)上看MoO2-4中鉬呈六價，常以八面配位體聚合成同多酸或雜多酸離子，這些絡(luò)合負(fù)離子在一定條件下具有固定的分子量與結(jié)構(gòu)。
由大量含氧酸鹽轉(zhuǎn)化膜的研究可以看出，利用無鉻含氧酸鹽所獲得的膜層耐蝕性大多不如鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜，且膜層不具備自修復(fù)性，需采用適當(dāng)?shù)姆忾]處理進(jìn)一步提高膜層的耐蝕性。
2硅烷偶聯(lián)劑的交聯(lián)作用 不銹鋼酸洗鈍化液
硅烷化處理技術(shù)工藝過程簡單，無毒性無污染，有機硅烷偶聯(lián)劑幾乎可以用于所有的金屬表面預(yù)處理，代替磷化和鈍化；并可用作腐蝕抑制劑。即使沒有有機涂層，也能起到很好的保護(hù)作用。
硅烷偶聯(lián)劑要發(fā)揮作用，須***發(fā)生兩步反應(yīng)：水解和縮合。水解是一個逐步的過程，在水的作用下，硅烷的烷氧基轉(zhuǎn)變?yōu)楣璐蓟⑶疑闪烁碑a(chǎn)物醇，然后，縮合過程把硅醇基轉(zhuǎn)變成硅氧的聚合物。
金屬表面硅烷化處理的防腐蝕效果既與硅烷的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有關(guān)，又與金屬表面的性質(zhì)有關(guān)，因此受到金屬基體預(yù)處理、硅烷溶液的制備、硅烷膜老化工藝等因素影響。在重防腐涂料的工業(yè)化應(yīng)用中，偶聯(lián)劑和涂料的長期穩(wěn)定性是較突出的問題。
3稀土轉(zhuǎn)化膜的自修復(fù)作用
早在1989年，Hinton和Wilson就報道了稀土鹽(CeCl3)對鋅層鈍化作用的研究結(jié)果，認(rèn)為：稀土轉(zhuǎn)化膜的存在尤其是膜對陰極反應(yīng)活性部位的覆蓋，阻礙了氧氣和電子在金屬表面和溶液之間的轉(zhuǎn)移和傳遞。對于工藝的研究普遍認(rèn)為攪拌及溶解氧的含量對于成膜過程很重要。
到目前為止，人們已在有色金屬鋁、鋅、鎂、錫或其合金以及碳鋼和不銹鋼等多種金屬材料上制備得到了稀土轉(zhuǎn)化膜，并取得了******的防蝕效果，顯著地提高了金屬材料的抗腐蝕能力。隨著取締高污染Cr6+的要求不斷高漲，綠色環(huán)保高性能的稀土處理工藝得到了越來越多的關(guān)注，處理工藝也日趨完善。
稀土鹽鈍化技術(shù)工藝簡單，無毒環(huán)保，生產(chǎn)操作安全。盡管稀土鈍化技術(shù)目前還存在一些不足之處，如部分處理工藝所耗時間過長以及有些稀土轉(zhuǎn)化膜的耐蝕性和穩(wěn)定性尚不夠理想等，但是隨著對該技術(shù)研究工作的深入和工藝的逐漸改進(jìn)和優(yōu)化，這些問題將會得到解決。
4其他無鉻轉(zhuǎn)化膜處理
4.1鋯鹽轉(zhuǎn)化膜
含鋯溶液代替鉻酸鹽用于鐵、不銹鋼和鋁基表面的預(yù)處理已被確認(rèn)，但還較少用于鋅基金屬的處理。一般來說，鋯基無鉻鈍化液也可處理鋅基礎(chǔ)工業(yè)表面，作為涂漆的前處理，而一般不作為***終處理。鋯基無鉻鈍化液主要含有H2ZrF6，提供Zr和F。另外，常需加入少量的HF。近來開發(fā)的鋯基鈍化液還包括一些高分子化合物，形成有機無機雜化體系。
4.2鈦鹽轉(zhuǎn)化膜
鈦是與鉻性質(zhì)非常相似的元素，鈦在幾乎所有的自然環(huán)境中都不腐蝕。鈦******的腐蝕阻力源于在其表面上所形成的連續(xù)穩(wěn)定、結(jié)合牢固和具有保護(hù)性能的氧化膜層。
以鋅基表面用鈦酸鹽處理為例來說明鈦鹽轉(zhuǎn)化膜防護(hù)的機理。在由TiCl4、H2SiF6等組成的pH值為3左右的成膜液中，鋅會發(fā)生溶解，相應(yīng)的陰極過程為析氫或氧的還原，界面處局部pH值的上升導(dǎo)致鈦、鋅及硅發(fā)生氫氧化物的沉淀，隨后，這些氫氧化物失水形成氧化物。由此可見，在鍍鋅板表面的鈦酸鹽轉(zhuǎn)化膜形成過程中，主要有兩步，一是氫氧化鋅和氫氧化鈦失水分別形成氧化鋅和二氧化鈦，二是形成復(fù)硅酸鹽。
4.3植酸轉(zhuǎn)化膜
植酸全稱為1，2，3，4，5，6二氫磷酸肌醇(IU-PAC)。植酸分子中有能同金屬絡(luò)合的24個氧原子、12個羥基和6個磷酸酯基，所以植酸可以在很寬的pH值范圍內(nèi)與金屬離子形成多個螯合環(huán)，對Zn2+的絡(luò)合物穩(wěn)定常數(shù)達(dá)15以上。
植酸分子中有4個磷酸基處于同一平面上，植酸分子可以同時與多個金屬離子絡(luò)合，未反應(yīng)磷羥基之間可通過氫鍵或者脫水反應(yīng)而連接，進(jìn)而可以形成高交聯(lián)密度的空間網(wǎng)狀植酸(鹽)鈍化膜，能有效地阻止腐蝕介質(zhì)滲入金屬表面，從而減緩了金屬的腐蝕。同時，經(jīng)植酸處理后的金屬表面形成的單分子有機膜層同有機涂料具有相近的化學(xué)特質(zhì)，而且，膜層中含有的磷羥基和酯基等活性團，可與有機涂料中的極性基團形成氫鍵或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，故植酸處理過的金屬表面與有機涂層粘接性更好。
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