植酸在金属表面防护处理中的应用

１　前　言 植酸亦称环乙六醇六磷酸脂，是从粮食作物中提取的天然无毒化工产品。植酸特殊的分子结构及理化性能，决定了其在金属表面防护处理中的重要应用价值。尤其是国家大力治理污染产业的今天，植酸产品在金属表面处理中必将占有极其重要的位置。２ 植酸结构分析 植酸（Ｐｈｙｔｉｃ　ａｃｉｄ）分子量为 ６６０．４，分子式为Ｃ６Ｈ１８Ｏ２４Ｐ６，由于植酸分子中含有６个磷酸基，故其易溶于水，具有较强的酸性。 植酸是Ｐｒｅｆｆｅｒ于１８７２年发现的，直到１９６９年才由Ｔａｔｅ确定其分子结构。植酸分子中具有能同金属配合的…     

金属表面植酸转化膜研究进展

化学转化膜技术是金属物件表面处理中应用较为广泛的一项技术,可使金属物件得到较好的防护,可用于金属防腐、耐磨、减摩、涂装底层,其应用涉及汽车制造、家电以及五金构件加工等诸多行业。化学转化膜技术作为最常用的金属表面预处理技术,因工艺简单、效果显著、沉淀均匀、成本低且膜的厚度易控制等优势而受到越来越多的关注。传统的铬酸盐和磷酸盐转化处理方法会对环境产生持久性危害,因而已逐步被绿色环保的方法取代。目前,金属表面绿色前处理技术的开发和应用已成为该领域十分重要的研究方向。经过十几年的努力,研究人员相继开发了各类环境友好型转化膜。本文针对无铬化学转化膜,从锆盐、钛盐、钒盐、钼酸盐、锡酸盐、铌盐和稀土元素类转化膜等的制备工艺、防腐蚀效果等方面阐述了无铬化学转化膜的研究进展。虽然,无铬转化新技术有一定的实践应用,但作为防腐蚀技术而言,单一使用该技术的效果并不理想,还需要与其他方法相结合并加以改进。本文重点分析了植酸转化膜的沉积机理、影响因素及改进技术发展。植酸是从植物中提取的无毒天然有机大分子,分子中含有能够与金属离子发生螯合作用的六个磷酸基,每个磷酸基中又有两个羟基和四个氧原子,可在较宽的pH值范围内与大多数二价及以上的金属离子螯合形成稳定的配合物。植酸作为金属表面化学转化膜成膜材料在金属腐蚀与防护领域的应用越来越广泛。大量研究结果表明,金属在植酸处理液中通过电化学反应,使金属表面的金属离子与植酸分子发生螯合作用,沉积形成植酸化学转化膜。植酸化学转化膜的研究涉及多种金属如镁合金、钢、铁等。本文通过分析植酸转化膜的制备过程,总结了影响转化膜表面形貌和耐蚀性的三个主要因素,即植酸的浓度、处理液的pH值和处理时间;同时还归纳了单一植酸转化膜存在的不足,如膜层表面存在微小裂纹、膜层较薄、耐蚀时间较短、耐腐蚀效果不佳等。研究表明,提高植酸转化膜保护效率的途径有碱预处理、热后处理及与金属离子协同等改进技术,以及同其他转化膜复合、同其他物质复合等复合方法。此外,还展望了植酸在金属表面转化处理的发展前景。     

金属表面有机疏水涂层的研究进展

金属表面涂覆有机涂层是防腐蚀、防氧化的重要途径,其疏水特性在制备自清洁表面等方面得到了广泛研究。综述了有机涂层在金属表面的应用以及金属表面的预处理方式,尤其是硅烷偶联剂的重要应用。同时介绍了材料表面的疏水性理论及疏水性研究的最新进展,并展望了有机涂层在金属表面的应用。     

金属表面超疏水性的研究进展

超疏水金属表面在表面自清洁、抗腐蚀、流动减阻及微流体无损输送等方面有着潜在的应用价值.综述了金属表面巯水性在理论及实现方法上的新进展,介绍了目前国内外提高金属表面疏水性的途径,重点归纳了金属超疏水表面的制备方法及相关应用,展望了今后的研究方向.     

金属超细晶表面机械处理技术研究进展

金属的组织和结构直接影响了其使用性能,为满足复杂服役环境对材料力学性能和表面性能的特殊需求,近年来金属表面机械处理技术快速发展,并得到了广泛利用.主要综述了表面机械压入式梯度变形、表面碾磨式梯度变形、表面滚压式梯度变形和表面组合式梯度变形工艺等典型金属表面机械处理技术.总结了各种具体工艺方法,及其得到的金属微观结构特点和性能变化,最后展望了金属表面机械处理技术的发展趋势,未来该技术的发展应面向大规模、产业化的生产应用,进一步研究多因素共同作用下的金属晶粒细化机制,实现大尺寸、内部微观结构可控的纳米材料的高效制备.     

无铬达克罗涂层的制备及其耐蚀性能

为了制备耐蚀性优良的无铬达克罗涂层,以硅烷偶联剂、植酸及锰盐代替铬酐制备了无铬达克罗涂液,采用正交试验优化了涂液配方,通过分析涂层的表面、截面形貌,对涂层的耐蚀机理作了初步探究。结果表明:无铬达克罗涂液的优化配方为锌粉25.2 g,铝粉2.8 g,乙二醇14 mL,OP-10 14 mL,锰盐2.5 g,植酸O.4 g,KH-5503.5 g,丁二酸0.2 g,硼酸0.2 g,蒸馏水58 mL;涂层的微观多孔结构使腐蚀介质扩散至金属表面的通道长度增加,进而提高了涂层的耐蚀性能。     

表面处理技术的绿色革命—系列环保型金属水基防锈剂产品

本所是专业研究植酸及应用技术的企业。近年来 ,根据其特殊功能及天然无毒特性 ,研究成功了以植酸为主要成分的复合型全天然系列金属表面处理产品 ,克服了传统金属防锈及涂装前处理工艺的各种弊端 ,是生化技术在防腐蚀领域的重大突破。ＫＪ 1金属水基防锈剂 :该品为弱碱性复合型防锈剂 ,无亚硝酸盐、铬酸盐等任何有害成分 ,可适合各种金属防锈 ,防锈期 (空气中 )长达 6～ 12个月 ,并广泛用于工序间和封存防锈及各种切削液、清洗液、冷却液、石油井口注水等作为缓蚀添加剂。ＫＪ 2磷化膜钝化液 :可替代铬酸盐进行磷化后钝化处理 ,防锈性能优…     

工艺参数对镁合金植酸转化膜的影响

传统铬酸盐化学转化处理能提高镁合金的耐腐蚀性能,但因处理液有剧毒而受到限制.采用环保型金属处理剂植酸对AZ31B镁合金进行化学转化处理,通过正交试验初步确定了工艺参数(植酸浓度、处理液pH值、处理时间、处理温度)对植酸转化膜耐蚀性影响的主次顺序,并优化了工艺参数.采用扫描电子显微镜(SEM)、电子能谱仪(EDS)、光学金相显微镜对植酸转化膜腐蚀前后的形貌、成分和厚度进行了分析;通过电化学测试技术和化学浸泡法测试了其耐蚀性能.结果表明:与传统的铬酸盐和磷酸盐体系相比,经植酸处理后,AZ31B镁合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电位分别提高了0.06 V和0.09 V,且在相同的电位下,阳极电流密度最小,电化学性能得到显著改善,腐蚀速度降低.     

金属表面氧化法表征高阻隔特性液晶聚合物膜的透氧性

利用原位掠入射X射线衍射(GIXRD)方法和显微观察法,研究了涂液晶聚合物膜的金属表面氧化腐蚀情况,根据金属表面的氧化速度计算了聚合物膜的氧气渗透性能。实验测得金属表面GIXRD衍射峰强度随氧化时间的延长不断减弱。在X射线入射深度内,利用显微镜原位观察得到了金属表面氧化物的面积,结合X射线能谱仪(EDS)测得的氧化物中氧含量,得到液晶聚合物膜的氧气渗透率在10-2cm3/(m2.d)数量级。     

植酸在金属防护中的应用现状及展望

介绍了植酸的分子结构、生产方法和特殊性质.阐述了目前植酸的主要研究和应用现状,如在金属防护中充当阴极型缓蚀剂、用于电镀或化学镀的配位体、用作成膜型的金属钝化剂、在磷化及水性涂料中用作多功能助剂以及其他金属防护领域中的应用,并指出了目前存在的主要问题和今后发展和研究的方向.     

生物基金属保护剂TPA对碳钢包装材料防腐性能影响

目的 采用生物基材料,制备金属保护剂对碳钢包装材料进行防腐保护,解决传统金属表面处理方式污染环境和危害人体健康的弊病,获得性能优良的生物基金属保护剂。方法 以植物萃取成分提炼单宁酸、植酸与水共混复配,制备生物基金属保护剂TPA,并对碳钢表面进行涂覆处理,获得钝化膜。通过红外光谱(FTIR)、光学显微镜(OM)、盐雾测试(HSS)、电化学阻抗分析(EIS)等分析手段,考察不同种类、不同复配比例、不同浓度生物基保护剂对金属防腐性能的影响。结果 不同生物酚羟基酸如单宁酸、植酸、没食子酸、酒石酸均对碳钢具有防腐保护功能,其中植酸、单宁酸防腐性能较好。采用植酸与单宁酸共混反应得到的生物基金属保护剂TPA具有最佳的防腐性能。当TPA中植酸与单宁酸的质量比为2∶1、TPA质量分数为3%时,TPA保护剂处理后的钝化膜电化学阻抗模值可达5.02´10⁷Ω∙cm²,远高于单一生物酚羟基酸保护剂的阻抗模值(<10⁴Ω∙cm²)。结论 生物基金属保护剂TPA中的单宁酸与植酸通过氢键作用,形成分子缔合复合保护剂。TPA保护剂能与铁离子作用,形成致密钝化膜,克服了单宁酸钝化膜的应力开裂、植酸钝化膜孔隙疏松等缺陷,显著提升了TPA钝化膜的防腐性能。生物基金属保护剂TPA可用于碳钢类包装材料的防腐保护。     

植酸浓度对AZ31B镁合金植酸转化膜防腐性能的影响

在不同浓度的植酸溶液中制备了AZ31B镁合金植酸转化试样,并应用析氢实验及Tafel极化曲线测试其防腐性能,使用SEM,EDS,FTIR观察转化膜形貌、元素组成及官能团构成.结果表明:植酸溶液的浓度对植酸转化试样的防腐性能具有较大的影响,C=4.0g·L-1时所制备的转化试样具有最佳的防腐性能,电流密度较未处理试样降低...     

植酸浓度对AZ91D镁合金表面植酸转化膜的影响

选择AZ91D镁合金为实验材料,在通过正交实验优化镁合金表面植酸转化膜成膜工艺的基础上,利用扫描电镜、能谱分析、点蚀实验和电化学测量等分析手段研究了植酸浓度对植酸转化膜表面形貌、表面成分及其耐蚀性的影响.结果表明植酸转化膜主要由Mg、A1、O、P和C元素组成,其中Mg元素含量随着植酸浓度的增大而减小,而P元素含量随着植...     

有机为主复合钝化的综合对比研究与展望

基于镀锌层表面无铬钝化技术,从钝化膜性质、钝化液稳定性和成膜耐蚀机理3大方面,总结了以硅烷、单宁酸和植酸为主要成膜物质的3种有机为主的复合钝化体系的优缺点。结果得出耐蚀性最优的体系为硅烷体系,且硅烷体系稳定性最好。单宁酸、植酸体系都能通过不同复配方法得到较丰富的颜色,但表面状态差。单宁酸和植酸体系耐蚀机理类似,钝化液环境导致单宁酸或植酸与Zn²⁺反应生成配合物并形成螯环附着于基体表面,而硅烷可以分别与有机缓蚀剂、无机复配离子反应,形成Si-O-M共价键。列举了各体系的最佳配伍原则。通过综合对比得到硅烷体系作为主要成膜物质应用前景较好,其膜层耐蚀性优良、膜层结构最稳定、表面状态的缺陷最少,可与多种类型的缓蚀剂有协同缓蚀作用,得到的膜层具有良好的耐蚀性和自修复性。     

国内期刊纵览

２００００３０１　无毒植酸在全属防护中的应用──张洪生,电镀与精饰（双月刊）,２０００,２２（１）:１ 植酸是一种少见的多齿金属鳌合剂,存在于油料和谷类种子中,因其特有的功能及天然无毒特性,目前在日本等发达国家普遍应用。通过对植酸结构分析,阐述了植酸在金属防护及电镀中的作用及特殊功能,综述了国内外植酸研究及应用成果．２００００３０２　不锈钢电解着色工艺及电化学性能──染成浩,电镀与精饰（双月刊）,２０００,２２（１）：５ 对１Ｃｒ１７铁素体不锈钢电解着黑色工艺和膜层的电化学性能进行探讨．本工艺具有发黑速度快…     

镁锂合金无铬植酸化学转化膜研究

为了提高镁锂合金的耐蚀性能,采用无毒植酸作为化学转化处理液对其进行表面处理.利用SEM和XRD对植酸转化膜的形貌及结构进行分析,测试结果表明植酸转化膜较均匀,并覆盖有白色不规则的花絮状颗粒.提出了镁锂合金在植酸转化处理液中的成膜机理,用开路电位时间曲线阐释化学转化成膜过程.通过极化曲线、析氢实验及点滴实验比较植酸转化膜与传统铬酸转化膜的性能.结果表明,与传统的铬酸化学转化相比,植酸转化后合金的腐蚀电位由初始的-1.65V提高至-1.40V,析氢速率也明显更小,说明植酸转化对改善镁锂合金的耐蚀性能更加有效.     

植酸在镁合金防护中的应用现状

植酸是从谷类作物中提取的无毒有机磷酸化合物,由于它可迅速与Ca2 ,Mg2 ,Fe2 和Zn2 等金属离子结合形成螯合物,因此可用于金属的防护。本文综述了植酸在镁合金化学转化膜和阳极氧化上的应用。由于植酸环保而且效果好,在镁合金防护上具有较大应用前景。     

压铸镁合金植酸转化处理中添加剂的研究

通过在植酸基础转化液中添加两种不同组成的成膜促进剂制备镁合金植酸转化膜,采用SEM、EDS及失重法研究了添加剂对转化膜结构、形貌及耐蚀性能的影响.结果表明:经植酸转化处理后,镁合金表面耐蚀性能均得到了大幅提高,120 h盐水浸泡后失重率仅为镁合金基材的1/5;Ca(NO3)2、NH4VO3及Na2C4 H4O6·2H2O组合添加剂的加入有利于改善膜层结构和致密性,转化膜由完整、致密且与基材结合紧密的内层和网纹的外层组成,耐蚀性能较纯植酸转化膜提高1倍,而NaF、Na2B4O7及Na2C4H4O6·2H2O的组合添加剂则对转化膜结构和耐蚀性能影响不显著.     

植酸在镁合金表面处理中的应用研究

采用稀土铈盐在镁合金表面生成了化学转化膜,通过扫描电镜、能谱分析等手段研究了采用植酸对镁合金表面及其表面化学转化膜进行后处理的改性作用,讨论了植酸浸泡溶液与工艺参数对吸附膜增重的影响.研究表明,镁合金表面植酸浸泡吸附膜以及化学转化膜植酸浸泡处理后膜层的增重随植酸浓度的增加、温度的升高及时间的延长而增大,所得化学转化膜经植酸浸泡处理可改善膜层表面龟裂,提高镁合金及其表面转化膜的耐蚀性,代替对环境污染严重的铬酸盐处理技术;并对镁合金表面膜的微观形貌与元素组成进行了表征.     

植酸对镁锂合金微弧氧化膜的影响

采用微弧氧化技术在镁锂合金表面制备了陶瓷膜,通过扫描电镜、X射线能谱分析、动电位极化曲线等测试技术研究了陶瓷膜的表面和截面形貌、元素组成以及耐蚀性能.采用在基本电解液里添加植酸的方法将其引入陶瓷膜,并讨论植酸质量浓度对成膜过程和陶瓷膜性能的影响.研究结果表明:陶瓷膜厚度随电解液中植酸浓度的增加而变大,膜层表面形貌逐渐改善;膜层中成功地引入了碳、磷元素,随植酸浓度增加,膜层中的碳、磷元素含量增大,镁元素含量降低;植酸的质量浓度为4g/L时所制备的陶瓷膜均匀细致,耐腐蚀性能最好.