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热浸镀锌无铵助镀剂的理化性能研究

作　者: 刘福燕
导　师: 何明奕
学　校: 昆明理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 热浸镀批量热浸镀锌无铵助镀助镀剂理化性能
分类号: TG174.443
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 131次
引　用: 2次
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内容摘要

钢铁材料热浸镀锌是将钢铁制件表面经清洗、活化后浸于液态熔锌中,通过铁锌之间的界面反应和扩散反应,在工件表面形成铁锌合金层的过程。热浸镀锌具有镀层较厚,耐蚀性强,成本较低等优点,是目前钢铁材料表面防腐蚀技术的一种常用方法。以往对钢铁制件热浸镀(批量热浸镀)的研究侧重于镀层形成的冶金凝固结晶过程和组织结构、功能,对助镀过程的研究则往往限于助镀剂配方的优化,工业使用状态下热浸镀锌用助镀剂的物理、化学性能研究结果较少。但就镀覆效果而言,无论从基础理论方面还是从工程应用方面,近工况条件下热浸镀锌用无铵助镀剂的理化性能研究都具有非常重要的意义。本文主要从三个方面研究了热浸镀锌无铵助镀剂的理化性能。第一,助镀过程界面反应的研究,通过测试助镀剂在钢铁基体表面形成的盐膜成分,并通过计算推测出可能的化学反应,分析助镀过程中界面反应机理。第二,助镀剂的理化性能对热浸镀锌工艺性能的影响,通过对比测试助镀剂的物理、化学性能,总结出其对浸锌过程中界面反应的影响,进而分析其对热浸镀锌工艺性能的影响。包括：接触角、熔点、粘度、均匀性、成分等的测试。第三,无铵助镀剂理化性能影响因素的控制研究,通过大量试验及实际生产线应用情况找出影响无铵助镀剂理化性能的主要因素,并提出了无铵助镀剂的标志性指标及控制方案。本文对多种热浸镀锌用助镀剂的理化性能进行了系统的测试,总结试验规律,对比分析了其对热浸镀锌工艺性能的影响。分析试验现象和数据后,可得出以下结论：助镀剂成膜的主要成分为ZnCl2,其浓度应控制在142.8 g/L-400g/L之间,但只含有ZnCl2的助镀剂并不能形成完整的助镀剂盐膜；而无铵助镀剂中的NaCl、KCl、FeCl3、AlF3、NaF、表面活性剂等,虽然没有构成助镀剂盐膜的主要成分,但是却对助镀剂助镀过程中的物理性能和化学反应有很大的影响。添加氟化物和表面活性剂可以降低助镀剂的粘度；加入氯化物能提高助镀剂溶解度,加速氧化物的分解,提高镀层表面光亮度。提出了适于热浸镀锌用助镀剂的主要理化性能指标及控制方案：经过无铵助镀处理的钢基表面与液态熔锌的接触角应小于传统助镀剂；助镀剂的熔点应在160-240℃之间,未测出熔点的助镀剂配方不适宜做助镀剂；助镀剂溶液的pH值应调整到1.5以下,并加入适量的缓蚀剂；Fe2+可以采用加入低浓度双氧水氧化中和的除铁方法去除。论文经试验优选后得到的无铵助镀剂配方为25%ZnCl2、3%KCl(或4%NaCl)、0.04%表面活性剂,2%FeCl3、0.2%缓蚀剂。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-18
  1.1 引言  10-11
  1.2 国内外研究概况  11-15
    1.2.1 助镀剂的作用机理  12
    1.2.2 助镀剂主要成分的作用  12-13
    1.2.3 助镀剂的分类  13-15
  1.3 选题的背景及意义  15-16
    1.3.1 选题的背景  15
    1.3.2 选题的意义  15-16
  1.4 论文开展的主要研究工作  16-18
第二章热浸镀锌助镀过程中的界面反应研究  18-32
  2.1 引言  18
  2.2 界面反应推论  18-19
  2.3 试验  19-20
    2.3.1 实验条件  19
    2.3.2 工艺流程  19-20
  2.4 测试与分析  20-25
    2.4.1 SEM测试  20-21
    2.4.2 EDS测试  21-25
    2.4.3 XRD测试 #XII  25
  2.5 分析计算  25-30
    2.5.1 浸助镀剂过程中的化学反应  26-28
    2.5.2 烘干过程中的化学反应  28-29
    2.5.3 热浸镀锌过程中的化学反应  29-30
  2.6 本章小结  30-32
第三章无铵助镀剂理化性能对热浸镀锌工艺性能的影响  32-62
  3.1 引言  32
  3.2 试验  32-37
    3.2.1 助镀剂的选择  32-33
    3.2.2 样品试镀  33-34
    3.2.3 试验结果与分析  34-37
  3.3 测试  37-58
    3.3.1 润湿性  37-43
    3.3.2 熔点和沸点  43-47
    3.3.3 粘度  47-50
    3.3.4 均匀性  50-55
    3.3.5 成分  55-58
  3.4 分析与小结  58-62
第四章无铵助镀剂理化性能影响因素的控制  62-68
  4.1 助镀剂理化性能的影响因素的控制方案  62-66
    4.1.1 氯化锌含量的控制  62-64
    4.1.2 酸度的控制  64-65
    4.1.3 二价铁含量的控制  65-66
  4.2 助镀剂主要成分的分析测试方法  66
  4.3 本章小结  66-68
第五章总结与展望  68-70
  5.1 总结  68-69
  5.2 展望  69-70
致谢  70-72
参考文献  72-76
附录A 作者在攻读学位期间发表的学术论文  76-78
附录B 作者在攻读学位期间参加的科研项目  78

热浸镀锌无铵助镀剂的理化性能研究

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