响应面分析法在绿色快速磷化工艺研发中的应用

长期处于户外的输电杆塔容易遭受锈蚀而受损，传统的涂料涂覆处理无法起到同时除锈和防腐的作用，因此亟须探索一种适合输电杆塔的绿色磷化处理工艺。基于电化学与响应面分析法，以磷酸与氧化锌为基础磷化液，研究植酸、复合钝化剂BM1、硝酸锰三种促进剂的浓度对锌系磷化膜成膜质量的影响，以硫酸铜点滴时间评判其耐蚀性。采用扫描电子显微镜观察添加不同促进剂的磷化液所形成磷化膜的表面形貌。通过响应面分析法对磷化液的成膜耐腐蚀效果进行优化，得到硫酸铜点滴时间的二次响应方程。各因素影响次序为硝酸锌>复合钝化剂(BM1)>植酸>硝酸锰，通过优化获得硫酸铜点滴时间为101 s的磷化液配方，即氧化锌15 g/L、磷酸100 g/L、复合钝化剂BM1 1.7 g/L、植酸11.7 mL/L、硝酸锌52.4 g/L、硝酸锰5.9 g/L、OP-10乳化剂适量。通过响应面优化参数得到的磷化液配方在具有除锈功能的同时能有效提高Q235低碳钢的耐腐蚀性能，可为磷化液新配方的性能预测和浓度优化提供方法与理论指导。     

锌系磷化液成膜条件及技术改进

以自行研制的LS-408锌系磷化液为基础,从酸比、温度等方面探讨了锌系磷化液的最佳成膜条件,对柠檬酸的加入量和加入改进剂进行了试验研究,结果表明:加入2 g/L改进剂A和0.8~1.2 g/L改进剂B后,能显著提高磷化膜的致密度和一致性,在膜重没有增加的情况下,使抗蚀性提高了3~4倍。     

耐磨复合磷化的研究

传统的磷化膜主要用于耐腐蚀.主要研究一种耐磨性磷化膜,目的是提高磷化膜的耐磨性,使磷化膜可以作为一种固体润滑膜独立使用.按磷化的成膜机理,设计了耐磨复合磷化液配方.研究了磷化液主要成分的含量、温度、时间、酸比等工艺参数对磷化成膜的影响,并研究了复合磷化膜的耐磨性.结果表明:最佳磷化工艺为20g/L Zn(NO3)2、60g/L日夫盐、15g/L Mn(NO3)2、2g/L Ni(NO3)2、2g/L Ca(NO3)2、1g/L酒石酸,少量添加剂,温度60～70℃,时间10～15min.复合磷化膜为深灰黑色,细密针状结晶,孔隙分布均匀.磷化前的表面调整能提高磷化质量.复合磷化膜能有效降低摩擦副表面的摩擦因数,从原来的0.8降到0.2.提高了耐磨性.     

钡盐改性常温锌钙系磷化液

通过扫描电镜及能谱仪(SEM EDS)扫描、氯化钠溶液腐蚀试验等方法研究了硝酸钡、SO24-对常温锌钙系磷化的影响。结果表明,磷化液中的SO24-会进入磷化膜,且不能通过水洗磷化膜清除,明显影响锌钙系磷化膜的性能,甚至引起磷化液报废;添加Ba2 ≤0.9g/L可有效除去磷化液中的SO24-;改变磷化膜的组成并提高磷化膜的耐蚀性能。     

纳米SiO_2对低碳钢表面常温磷化处理的影响

在常温磷化的条件下,通过向磷化液中加入纳米SiO2,在低碳钢表面制备磷化膜。通过硫酸铜点滴试验以及腐蚀电化学测试等手段,研究磷化液中加入纳米SiO2对磷化膜结构和性能的影响。结果表明,在本试验条件下,磷化膜的膜厚随着纳米SiO2浓度的增加而增加。当纳米SiO2的加入量为1 g/L时,膜厚为7.81μm,磷化膜耐蚀性能最好,耐硫酸铜点滴腐蚀时间大于115 s,3.5%NaCl溶液中的腐蚀电流密度为0.931μA/cm2,缓蚀效率为97.9%。     

表面催化系列

BZN-99新型碱性镀锌光亮剂 该剂系淡黄色或桔红色透明液体,具有很好的分散能力和深镀能力,镀层外观光亮细致,钝化膜耐蚀性好;镀液成分简单,工艺易维护等优点。适用于碱性无氰或低氰镀锌工艺。 工艺参数及规范: ZnO 8-12g/L(最佳值7.5g/L),温度5～45℃(最佳温度24℃),NaOH 100～120g/L(最佳值110g/L),阴阳面积比1:(1.5～2.5),BZN-99 6-8ml/L,Dk 1～4A/dm~2(挂镀) 0.2-1.0A/dm~2(滚镀)     

Q235钢的化学抛光

对某锁厂生产的钥匙片,优化了硝酸体系和过氧化氢体系两种抛光体系的化学抛光工艺配方,讨论了各种因素对抛光效果的影响和作用机理,并总结了两种抛光体系各自的优缺点。对于硝酸体系和过氧化氢体系,试验确定的最佳工艺配方分别为:HNO316%(体积分数下同),H3PO450%,H2SO434%,CrO310 g/L,温度100~140℃,时间4 min.和H2O2130 ml/L,草酸75 g/L,尿素20 g/L,H2SO43 ml/L,甘油2 ml/L,温度为室温,时间3~6 min。     

偶氮氯膦Ⅰ光度法同时测定硅砂中氧化钙和氧化镁

试验了Ca2 、Mg2 与偶氮氯膦Ⅰ同时显色的条件,Ca2 、Mg2 对显色的相互影响。试验结果表明,100μg CaO(50 ml)存在下,不影响MgO的显色,0～50μg MgO(50 ml)符合比耳定律,相关系数r=0.999 8,表观摩尔系数ε=1.83×104 L/mol.cm。30μg MgO(50 ml)存在下,不影响CaO的显色,0～100μg CaO(50 ml)符合比耳定律,相关系数r=0.999 1,表观摩尔系数ε=1.53×104 L/mol.cm。建立了偶氮氯膦Ⅰ光度法同时测定硅砂中CaO、MgO的方法。用所建立的方法对硅砂标准样品进行测定,结果十分满意。     

偶氮氯膦I光度法同时测定硅砂中氧化钙和氧化镁

试验了Ca2+、Mg2+与偶氮氯膦Ⅰ同时显色的条件,Ca2+、Mg2+对显色的相互影响.试验结果表明,100μg CaO(50 ml)存在下,不影响MgO的显色,0～50μg MgO(50 ml)符合比耳定律,相关系数r=0.999 8,表观摩尔系数ε=1.83×104 L/mol·cm.30 μgMgO(50 ml)存在下,不影响CaO的显色,0～100 μg CaO(50 ml)符合比耳定律,相关系数r=0.999 1,表观摩尔系数ε=1.53×104 L/mol·cm.建立了偶氮氯膦Ⅰ光度法同时测定硅砂中CaO、MgO的方法.用所建立的方法对硅砂标准样品进行测定,结果十分满意.     

一种环境友好型退镍剂的研究

为了研究替代有毒有挥发性的传统退镍剂,选用无毒无挥发性化合物谷氨酸,以及与之匹配的间硝基苯磺酸钠为退镍荆的主成分,研制了1种环境友好型退镍刺.通过静态挂片试验探索了其最佳工艺条件,即:谷氨酸的质量浓度为50～60g/L,间硝基苯磺酸钠的质量浓度为60～70g/L,添加剂DDTC的质量分数为0.05%～0.1%,温度为90℃,pH为9.8～10.3.累积退镍试验结果表明:该退镍荆的退镍容量达到35g/L,平均退镍速率为2.5μm/h,平均铁蚀速率为0.05μm/h.该退镍剂可望替代有毒有挥发性的传统退镍剂.     

钢铁表面常温超声磷化研究

目的通过在钢铁件表面磷化处理中引入超声波,提高磷化膜的外观及耐蚀性。方法首先采用正交实验确定了磷化液的最优配方,其次采用单因素实验考察了超声波作用下磷化p H值、磷化温度、磷化时间、超声功率对磷化膜性能的影响,最后采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪,对超声磷化膜和普通磷化膜的微观形貌和物相组成进行了分析。结果正交实验得到的最优磷化液配方为:氧化锌15 g/L,磷酸90 g/L,硫酸羟胺(HAS)10 g/L,硝酸锰4 g/L。各因素对磷化影响主次顺序为:磷酸>硝酸锰>氧化锌>HAS。最佳磷化工艺条件为:磷化液pH值2.3~2.6,磷化温度30℃,磷化时间45 min,磷化超声功率210 W。最优配方及最佳磷化工艺条件下制得的磷化膜结构均匀致密,硫酸铜点滴时间为320 s。超声磷化膜和普通磷化膜相比,前者晶粒长径比接近1,后者晶粒的长径比接近4,前者晶粒分布均匀致密,后者表面颗粒分布不均匀,晶粒间存在较多孔隙。前者物相组成主要是Zn3(PO4)2·4H2O和MnHPO4·3H2O,后者物相组成比前者多了组分Zn2Fe(PO4)2·4H2O。结论超声磷化比普通磷化得到的磷化膜,外观及耐蚀性更优越。     

镀锌层磷化工艺的研究

为在镀锌层表面获得抗蚀性强、与涂层附着好的磷化膜,在镀锌层表面处理液中加入Fe^2＋和Ni^2＋,并加入磷酸（85％）、硝酸钠、氧化锌、氟化钠等,通过正交试验优化出了一种可获得高附着力的镀锌层磷化成膜工艺,其工艺条件为：1．4g/L Zn^2＋,0．6g/L Mn^2＋,25g/L PO4^3-,20g/L NO3^-,1g/L F^-,成膜时间10min,温度35—45℃。实验结果表明：采用该新的镀锌层磷化工艺可在镀锌层表面形成均匀、致密、抗腐蚀性强的磷化膜,可用于取代传统的镀锌层磷化膜。     

金属表面黑色磷化液的研究

选用马日夫盐、三氯化锑、酒石酸钠、磷酸、钼酸钠及自制的聚合物-A和聚合物-B为黑化液的主要成分,通过正交试验优化出了最佳配比,即:马日夫盐8.0 g/L,三氯化锑6.0 g/L,酒石酸钠6.0 g/L,磷酸50g/L,钼酸钠1.0 g/L,聚合物-A 1.0 g/L,聚合物-B 1.5 g/L.测试结果表明,采用该黑化液得到的黑化膜致密、均匀,抗蚀性好.     

LAZ900镁锂合金化学镀镍前处理工艺

为了优化镁锂合金化学镀镍前处理工艺,采用磷酸、硝酸和磷酸+硝酸混合溶液3种工艺对镁锂合金进行酸洗,采用氢氟酸、氟化氢铵和磷酸+氟化氢铵混合溶液3种工艺对镁锂合金进行活化,并对活化后的镁锂合金进行镀镍处理。使用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对处理后试样进行表面分析。结果表明:经硝酸+磷酸混合处理的试样表面氧化皮去除完整、有光泽,3种工艺活化后的试样表面均有氟化镁膜生成,经氟化氢铵活化后的试样表面制得的镍磷合金颗粒均匀,排列致密。最优前处理工艺为:酸洗H3PO42mL/L,HNO310mL/L,NaF 1g/L,室温浸蚀5~30s;活化NH4HF220g/L,室温活化1~3min。     

清洁型刷涂铁系磷化液研究

根据磷化液中所有的分子或离子均成为磷化膜成分或在磷化膜干燥过程中挥发,研制了一种清洁型刷涂铁系磷化液.研究了磷化温度、pH值等对磷化质量的影响,并探讨了磷化机理.结果表明,该磷化液在3～40℃刷涂生成膜重1.3～1.6g/m2、耐CuSO4溶液点滴时间达220～350s的彩色磷化膜.     

Selective separation of copper and cadmium from zinc solutions by low current density electrolysis

Copper and cadmium ions were selectively separated from zinc sulphate aqueous solution or zinc ammonia/ammonium sulphate aqueous solution by low current density electrolysis.It was shown that the concentration of cadmium ion in zinc sulphate solution decreased from 4.56 g/L to 0.18 g/L in an electrolysis time of 8.5 h,whilst it decreased from 5.16 g/L to lower than 0.005 g/L in zinc ammonia/ammonium sulphate aqueous solution.On the other hand,the deposition rate of copper was so low that it was difficult to...     

化学镀镍层缓蚀工艺研究

目的提高化学镀Ni-P镀层的耐蚀性能。方法在钢铁基体表面化学镀Ni-P镀层,采用植酸、硅酸钠、钼酸铵和双氧水中的一种或多种复配对镀层进行钝化处理。通过硝酸点滴法、贴滤纸法分析镀层耐蚀性的变化,并通过正交实验确定四种物质复配的最佳浓度。结果以植酸、硅酸钠、钼酸铵和双氧水为主要成分配制的复合缓蚀剂能使镀层耐硝酸效果良好,电化学实验表明,复合钝化膜的腐蚀电流密度降低和阻抗值增加都超过1个数量级。结论所研究的复合缓蚀剂各组分间存在协同效应,最佳配方为:6 g/L植酸,6 g/L硅酸钠,4 g/L钼酸铵,30 mL/L双氧水。     

Ni-Cr-Mo-Cu多孔磷化物电极的制备及电催化析氢性能研究

为了解决电解水析氢过程中所用电极材料的低效率、高成本问题,采用粉末冶金法—低温磷化法制备了一种Ni-Cr-Mo-Cu多孔磷化物电极。采用X射线衍射分析(XRD)、场发射电镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)等对电极的物相、形貌结构以及元素分布等进行表征;通过开路电位、线性极化、交流阻抗等方法测试了磷化物电极材料的电催化析氢性能。结果表明Ni-Cr-Mo-,Cu多孔磷化物电极具有优异的析氢性能,调节磷化时间可在较大程度上提高其析氢催化活性。在室温条件下,磷化时间为2小时的Ni-Cr-Mo-Cu多孔磷化物电极在6mol/L KOH的溶液中析氢性能较好,其析氢过电位仅有-0.19V (vs RHE),交换电流密度为10mA/cm2时对应的极化电位为-0.20V (vs RHE);经开路电位测试18000s后,电极材料的开路电位 (η) 从+0.80变化为0.78V (vs RHE),仅降低0.02 V,表明其具有良好的电催化稳定性。     

高强双相钢表面选择性氧化行为对磷化性能的影响

目的确定高强双相钢表面Si、Mn元素选择性氧化行为对磷化性能的影响,以改善高强双相钢的磷化性能。方法在具备不同表面选择性氧化行为的试样表面制备磷化膜。采用X射线光电子能谱仪(XPS)、辉光光谱仪(GDS)、透射电镜(TEM)等手段,分析高强双相钢表面Si、Mn元素的选择性氧化行为,通过扫描电镜观察磷化膜的结晶状态,并采用电化学技术分析钢板在磷化液中的反应过程。结果当高强钢表面Si含量较少时,表面氧化物主要以弥散分布的小颗粒状Mn Al_2O_4形态存在,能够加快在磷化液中酸蚀反应速度,磷化晶粒均匀、致密,尺寸小于4mm,覆盖率为100%。当高强钢表面Si含量较高时,形成的Mn_2SiO_4容易在晶界聚集,颗粒尺寸较大,减慢了酸蚀反应速度,磷化晶粒尺寸大于8mm,均匀致密性差。而提高材料表面Mn元素的富集程度,可以减轻Mn_2SiO_4聚集的现象,提高酸蚀反应速度,磷化晶粒均匀、致密,尺寸小于4mm,覆盖率100%。结论减轻双相高强钢表面Si元素的富集程度,而提升Mn元素的富集程度,可以加快钢板在磷化液中的酸蚀反应,进而改善磷化性能。     

Effect of silicate pretreatment, post-sealing and additives on corrosion resistance of phosphated galvanized steel

Sodium silicate （water glass） pretreatment before phosphating, silicate post-sealing after phosphating and adding silicate to a traditional phosphating solution were respectively carried out to obtain the improved phosphate coatings with high corrosion resistance and coverage on hot-dip galvanized（HDG） steel. The corrosion resistance, morphology and chemical composition of the coatings were investigated using neutral salt spray（NSS） tests, scanning electron microscopy（SEM） and energy dispersive spectroscopy（EDS）. The results show that pretreatment HDG steel with silicate solutions, phosphate coatings with finer crystals and higher coverage are formed and the corrosion resistance is enhanced. Adding silicate to a traditional phosphating solution, the surface morphology of the coatings is nearly unchanged. The corrosion resistance of the coatings is mainly dependent on phosphating time. Phosphating for a longer time （such as 5 min）, the corrosion resistance, increasing with concentration of silicate, is improved significantly. Post-sealing the phosphated HDG steel with silicate solutions, the pores among the zinc phosphate crystals are sealed with the films containing Si, P, O and Zn and the continuous composite coatings are formed. The corrosion resistance of the composite coatings, related to the pH value, contents of hydrated gel of silica and Si2O^2- 5 and post-sealing time, is increased markedly. The improved coatings with optimal corrosion resistance are obtained for phosphating 5 min and post-sealing with 5 g/L silicate solution for 10 min.