熱鍍鋅層無(wú)鉻復(fù)合鈍化處理研究的進(jìn)展

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(1. 鋼鐵研究總院 先進(jìn)金屬材料涂鍍國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，北京 100081；2. 北京科技大學(xué) 腐蝕與防護(hù)中心，北京 100083)

熱鍍鋅層無(wú)鉻復(fù)合鈍化處理研究的進(jìn)展

高志強(qiáng)1,2,江社明1,張啟富1,李曉剛2

(1. 鋼鐵研究總院 先進(jìn)金屬材料涂鍍國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，北京 100081；2. 北京科技大學(xué) 腐蝕與防護(hù)中心，北京 100083)

為了科學(xué)地引導(dǎo)熱鍍鋅層無(wú)鉻復(fù)合鈍化技術(shù)的快速發(fā)展，綜述了國(guó)內(nèi)外無(wú)鉻復(fù)合鈍化處理的發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀，闡述了復(fù)合鈍化膜防護(hù)的特點(diǎn)，分析了鈍化膜耐蝕性的影響因素并評(píng)價(jià)了其研究方法。

熱鍍鋅；鈍化膜；耐蝕性；交流阻抗；自修復(fù)

無(wú)鉻鈍化作為一種典型的表面處理方法，對(duì)鍍鋅產(chǎn)品進(jìn)行鈍化處理，以獲得無(wú)油的耐腐蝕涂層。無(wú)鉻化學(xué)鈍化處理大致可分為有機(jī)物鈍化和無(wú)機(jī)物鈍化兩種類型[1]，隨著鍍鋅產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，為了提高鈍化膜的防護(hù)能力，同時(shí)賦予其多種功能[2]，人們將這兩種類型的鈍化處理充分結(jié)合起來(lái)，發(fā)展為目前熱門的無(wú)鉻復(fù)合鈍化處理。有機(jī)物鈍化處理能夠獲得包含樹脂的較厚涂層(厚度通常為0.8～2 μm)，而無(wú)機(jī)物鈍化處理能夠獲得電焊性能較好的薄鈍化膜(厚度不超過(guò)0.8 μm)。比較這兩種涂層，有機(jī)涂層有較高的耐蝕性，而鋅基合金鍍層表面的無(wú)機(jī)鈍化膜也表現(xiàn)出同有機(jī)涂層相當(dāng)?shù)哪臀g性。

本工作概述了國(guó)內(nèi)外無(wú)鉻復(fù)合鈍化處理的研發(fā)思路和發(fā)展趨勢(shì)，以及鈍化膜的影響因素和研究方法，對(duì)掌握熱鍍鋅層表面的防護(hù)技術(shù)具有重要的意義。

1 無(wú)鉻復(fù)合鈍化處理的發(fā)展歷程

鋅鍍層的表面防護(hù)通常采用磷酸鹽處理和鉻酸鹽處理[3]，即在鋅層表面形成一種無(wú)機(jī)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜。隨著市場(chǎng)發(fā)展的需要，一方面為了滿足鍍層在耐指紋、自潤(rùn)滑等方面的需求，另一方面為了進(jìn)一步提高鈍化膜對(duì)鋅層的保護(hù)能力，研究者開發(fā)了薄有機(jī)涂層(δ=1～2 μm)。由于該有機(jī)涂層很薄，對(duì)鍍鋅層的表面質(zhì)量要求較高，因此起初該類涂層只能采用電鍍鋅層作為基體。隨著熱鍍鋅技術(shù)不斷發(fā)展，熱鍍鋅層的表面質(zhì)量得到較大提高，家電行業(yè)中，熱鍍鋅鋼板已逐漸取代電鍍鋅鋼板，在此背景下，薄有機(jī)涂層防護(hù)處理在熱鍍鋅鋼板的表面處理中逐漸被推廣應(yīng)用。

(1) 傳統(tǒng)樹脂復(fù)合鈍化處理

許多研究表明[4-5]，與鉻酸鹽鈍化膜相比，有機(jī)涂層具有優(yōu)異的耐水、耐化學(xué)品腐蝕等性能，并且韌性優(yōu)良，耐刮擦，于是對(duì)有機(jī)涂層與鉻酸鹽鈍化膜進(jìn)行復(fù)合的研究越來(lái)越多。日本對(duì)復(fù)合鈍化技術(shù)方面的研究處于世界領(lǐng)先地位，其中新日鐵、NKK、川崎制鐵和神戶制鋼等公司開發(fā)的產(chǎn)品在市場(chǎng)上的占有率較大[6]。

傳統(tǒng)的復(fù)合鈍化處理工藝通常稱為鉻酸鹽復(fù)合鈍化工藝,其涂覆方式有一步法和兩步法兩類。兩步法鈍化工藝是在干燥的鉻酸鹽鈍化膜表面，再次涂覆有機(jī)樹脂，從而獲得底層為鉻酸鹽鈍化膜，表層為薄有機(jī)涂層的復(fù)合有機(jī)涂層。為了縮短工藝流程、提高生產(chǎn)效率，目前研究較多的是一步法鈍化工藝，即在水溶性有機(jī)樹脂或特定水分散體中添加鉻酸鹽等緩蝕劑，在一定條件下，通過(guò)一次涂覆的方式制備性能優(yōu)異的薄有機(jī)涂層。

為了滿足汽車和家電鋼板在質(zhì)量和力學(xué)性能等方面的需要，日本NKK公司于1982年成功研發(fā)含有鉻酸鹽和有機(jī)樹脂的耐指紋和自潤(rùn)滑涂層[5]。耐指紋涂層和自潤(rùn)滑涂層是在有機(jī)復(fù)合鈍化膜的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，只是由于母液成分不同，賦予了薄有機(jī)涂層某些特定的功能。這三種薄有機(jī)涂層的共同之處是都具有較好的耐蝕性，其原因是薄有機(jī)涂層具有優(yōu)異的抵抗初期腐蝕的能力。為了改善可焊性涂裝鋼板的壓力加工性、焊接性和耐蝕性，NKK公司于1985年開發(fā)了汽車用有機(jī)復(fù)合涂層鋼板，當(dāng)時(shí)是以電鍍Zn-Ni合金層為基體，涂敷厚度約1 μm的含有鉻酸鹽的有機(jī)樹脂薄膜[7]，該涂層鋼板改善了富鋅涂層鋼板的耐蝕性、沖壓性和焊接性。

到20世紀(jì)90年代，隨著熱鍍鋁鋅板在建筑業(yè)中的應(yīng)用日趨廣泛，為了提高鍍層的耐蝕性、外觀質(zhì)量及加工性能，日本NKK公司開發(fā)出含有磷酸鹽和鉻酸鹽的薄有機(jī)涂層Genius Coat[8]。磷酸鹽的存在一方面改善了膜層因厚度不均勻而造成的色差問(wèn)題；另一方面形成不溶于水的膜層提高了六價(jià)鉻的固定率，從而改善了因六價(jià)鉻流失而造成的膜層耐蝕性下降和環(huán)境污染等問(wèn)題；同時(shí)有機(jī)樹脂優(yōu)異的韌性也減輕了輥壓成型過(guò)程中因無(wú)機(jī)鈍化膜韌性不足而導(dǎo)致的劃傷或剝落問(wèn)題。

(2) 無(wú)鉻樹脂復(fù)合鈍化處理

一方面由于產(chǎn)品質(zhì)量要求不斷提升和客戶需求多元化等方面的原因，另一方面出于環(huán)保方面的考慮，環(huán)境友好型的高性能有機(jī)復(fù)合鈍化技術(shù)是有機(jī)復(fù)合鈍化領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢(shì)。

截至20世紀(jì)90年代末，隨著全球?qū)Νh(huán)境問(wèn)題關(guān)注程度的愈發(fā)增強(qiáng)，在家電和電子行業(yè)內(nèi)首先開始要求鍍鋅產(chǎn)品必須集耐蝕、環(huán)保、耐指紋、涂裝和導(dǎo)電等性能于一身，以降低生產(chǎn)成本和便于回收利用。為此，NKK公司于1996年開發(fā)出一種以改性聚乙烯樹脂為主要成膜物的無(wú)鉻薄有機(jī)復(fù)合涂層UZ-C3[8]。1998年NKK公司又成功開發(fā)了可用于辦公設(shè)施和視聽用品的多功能環(huán)保有機(jī)復(fù)合涂層Geo-Frontier Coat[9]，該項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)使復(fù)合涂層集耐蝕性、導(dǎo)電性和點(diǎn)焊性等多種功能于一身，并首次出現(xiàn)在實(shí)際應(yīng)用中。該涂層是由非鉻無(wú)機(jī)鹽抑制劑同屏蔽性能優(yōu)異的改性環(huán)氧樹脂復(fù)合而成，因其具有優(yōu)異的綜合性能，因而被迅速推廣應(yīng)用。

在我國(guó)，寶鋼對(duì)無(wú)鉻有機(jī)復(fù)合涂層的研究工作起步較早，并且技術(shù)領(lǐng)先,目前已經(jīng)開發(fā)出一系列成熟的有機(jī)復(fù)合涂層產(chǎn)品。為了提升產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，鞍鋼、武鋼、攀鋼及馬鋼等鋼鐵企業(yè)逐漸加大了對(duì)鋅層表面防護(hù)方面研究的投入，目標(biāo)是為了擁有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)。

2 無(wú)鉻復(fù)合鈍化處理的研究現(xiàn)狀

現(xiàn)代無(wú)鉻復(fù)合鈍化工藝是鉻酸鹽有機(jī)復(fù)合鈍化工藝同非鉻無(wú)機(jī)鹽鈍化工藝相結(jié)合的新型處理工藝。

日本專利No.2002-194558公開了一種用于鍍鋅板的無(wú)鉻鈍化膜，其中包含一種成膜金屬及其氟化物無(wú)機(jī)鹽；日本專利No.2003-055777公開了一種包含鋯、釩等無(wú)機(jī)鹽和有機(jī)酸、二氧化硅、氟離子等成分的無(wú)鉻鈍化膜，該鈍化膜主要應(yīng)用于含硅的鋅鋁鎂鍍層；日本專利WO2007/123276公開了一種應(yīng)用于鍍鋅板的含有鋯、釩、鈷、磷酸根和有機(jī)酸等成分的無(wú)鉻鈍化膜[10]。上述無(wú)機(jī)鹽鈍化處理都包含有機(jī)酸、二氧化硅及氟化物等復(fù)合抑制劑，這是為了增強(qiáng)鈍化膜的某些功能，以使鈍化膜具有與鉻酸鹽鈍化膜相當(dāng)?shù)哪臀g性。然而，覆蓋非鉻無(wú)機(jī)鹽鈍化膜的鋼板，在高溫高濕環(huán)境中存儲(chǔ)一段時(shí)間，由于氧化的原因，鋼板表面會(huì)出現(xiàn)“黑斑”，尤其是鋅鋁鎂鍍層表面的“黑斑”更加明顯，因此這類非鉻無(wú)機(jī)鹽鈍化膜的耐蝕性能還有待進(jìn)一步研究。

為了抑制鋅層表面的“黑斑”現(xiàn)象，日本專利公開了一種含有鉬酸鹽和有機(jī)胺的有機(jī)復(fù)合鈍化膜[10]。該專利描述了有機(jī)復(fù)合鈍化膜抑制“黑斑”的原理，研究認(rèn)為有機(jī)胺同鉬酸鹽發(fā)生反應(yīng)所生成的化合物能夠有效抑制鉬酸鹽對(duì)鋅層的氧化反應(yīng)，在形成的復(fù)合鈍化膜中存在五價(jià)和六價(jià)鉬的復(fù)合含氧酸化合物。在環(huán)境中，五價(jià)鉬與吸附于膜層表面的氧原子發(fā)生反應(yīng)，生成三價(jià)鉬，通過(guò)這種方式，五價(jià)鉬將優(yōu)先與鋅層表面的氧原子發(fā)生反應(yīng)，從而抑制了氧原子對(duì)鋅層的氧化反應(yīng)，因此消除了鋅層表面的“黑斑”現(xiàn)象。

目前文獻(xiàn)中報(bào)道的復(fù)合鈍化膜主要分為有機(jī)酸復(fù)合鈍化膜、硅烷復(fù)合鈍化膜和樹脂復(fù)合鈍化膜等三種類型。復(fù)合鈍化膜主要是通過(guò)有機(jī)物和無(wú)機(jī)物之間的協(xié)同防護(hù)作用，達(dá)到性能互補(bǔ)的目的。該鈍化膜對(duì)鋅層具有更加優(yōu)異的防護(hù)作用，一方面是因?yàn)橛袡C(jī)涂層具有良好的屏蔽作用，另一方面是因?yàn)闊o(wú)機(jī)鈍化膜對(duì)鋅層具有良好的自修復(fù)作用。常用復(fù)合鈍化液的組成及作用見(jiàn)表1。

無(wú)鉻樹脂復(fù)合鈍化處理充分利用有機(jī)高分子聚合物的多樣性和無(wú)機(jī)鹽快速成膜的特點(diǎn)，為客戶提供不同質(zhì)量特征的防護(hù)涂層，因此，該方法被認(rèn)為是在耐蝕性和再加工性等綜合性能方面最有可能替代鉻酸鹽鈍化處理的方法之一，具有光明的應(yīng)用前景，因此樹脂復(fù)合鈍化處理成為無(wú)鉻鈍化領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。

表1 復(fù)合鈍化液的組成及其作用Tab. 1 Composition and roles of composite passivation solutions

無(wú)鉻樹脂復(fù)合鈍化液的主要成分一般包含水性樹脂、非鉻無(wú)機(jī)鹽、納米二氧化硅及助劑等[11-13]。由于該鈍化膜的厚度比較薄(一般δ≤2 μm)，因此為了提高膜層的耐蝕性，適宜采用氧或水分子滲透率較低的有機(jī)樹脂和具有自修復(fù)作用的無(wú)機(jī)化合物；并且添加納米氧化硅等成分，增強(qiáng)膜層的力學(xué)性能，以防止膜層劃傷而產(chǎn)生微觀缺陷。該鈍化工藝的關(guān)鍵技術(shù)在于水性樹脂的選擇和有機(jī)成分同無(wú)機(jī)成分之間共存的穩(wěn)定性。無(wú)鉻樹脂復(fù)合鈍化液的組成及其作用也見(jiàn)表1。

3 復(fù)合鈍化膜防護(hù)的特點(diǎn)

由圖1可見(jiàn):在腐蝕環(huán)境中，包覆于鋅層最外層的有機(jī)涂層優(yōu)先遭到環(huán)境介質(zhì)的侵蝕；當(dāng)有機(jī)涂層的屏蔽作用失效，腐蝕介質(zhì)滲透擴(kuò)散到界面2處，電解質(zhì)將與無(wú)機(jī)鈍化膜發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，并產(chǎn)生腐蝕產(chǎn)物，這類疏松無(wú)序的腐蝕產(chǎn)物在光的干涉下，使鍍層原本光亮的色澤變得灰暗甚至發(fā)黑。復(fù)合鈍化膜受腐蝕介質(zhì)侵蝕的過(guò)程見(jiàn)圖2。

圖1 復(fù)合鈍化膜層結(jié)構(gòu)模型Fig. 1 Structural model schematic of composite passivation film

圖2 復(fù)合鈍化膜腐蝕示意圖Fig. 2 Schematic of corrosion for composite passivation film

復(fù)合鈍化膜對(duì)鋅層防護(hù)具有雙重保護(hù)作用，其中有機(jī)涂層對(duì)延緩鋅層初期腐蝕反應(yīng)的發(fā)生具有明顯優(yōu)勢(shì)。因此，與普通鈍化膜的防護(hù)作用相比，復(fù)合鈍化膜防護(hù)的主要特點(diǎn)在于其良好的屏蔽保護(hù)作用能夠有效推遲腐蝕反應(yīng)開始時(shí)間，而不是單純降低腐蝕反應(yīng)速率。

4 無(wú)鉻復(fù)合鈍化膜耐蝕性能的影響因素

(1) 鈍化膜厚度對(duì)耐蝕性的影響

有機(jī)涂層對(duì)鋅層的防護(hù)作用與基體樹脂對(duì)環(huán)境介質(zhì)滲透的阻擋能力密切相關(guān)。通常而言，涂層越厚，孔隙率越小且微觀缺陷越少，環(huán)境介質(zhì)的滲透速率越低[14]。與溶劑型有機(jī)涂層相比，水性有機(jī)涂層的微觀缺陷較多，因此涂層的厚度對(duì)其屏蔽保護(hù)能力至關(guān)重要。

1989年日本加古川制鐵所使用水溶性低黏度樹脂涂料對(duì)厚度低于1 μm的涂層進(jìn)行了輥涂試驗(yàn)[15]；1993年,TANOKUCHI等研究了帶鋼表面的有機(jī)涂層膜厚的控制技術(shù),結(jié)果表明，膜層厚度主要受涂料比重和黏度及固體含量、鋼板粗糙度、帶鋼速率、帶鋼張力或包角(θ)、涂敷輥和粘料輥線速率、涂敷輥與粘料輥間的壓力、輥?zhàn)颖砻婀鉂嵍群洼佔(zhàn)娱g的剪切力等因素的影響[16]。LUO等[17]采用電化學(xué)阻抗譜(EIS)研究了普通碳鋼表面聚氨酯涂層的陰極剝離問(wèn)題。結(jié)果表明:在潮濕和堿性環(huán)境中，厚有機(jī)涂層具有較好的耐蝕性，能夠抵抗陰極剝離；并且厚有機(jī)涂層對(duì)金屬基體還有良好的屏蔽能力和附著力。

(2) 水滲透速率對(duì)耐蝕性的影響

由于水是氧和電解質(zhì)傳輸?shù)慕橘|(zhì)，因此水是涂層劣化和基體金屬腐蝕的必要條件[18-19]。有研究表明[20]，Cl-等腐蝕介質(zhì)在有機(jī)涂層中的擴(kuò)散系數(shù)遠(yuǎn)小于H2O的擴(kuò)散系數(shù)，因此研究水在有機(jī)涂層中的吸收和滲透行為更具有代表性。圖3為水在有機(jī)涂層中滲透的示意圖。

圖3 水在有機(jī)涂層中滲透的示意圖Fig. 3 Schematic of H2O penetration in organic coating

在相對(duì)濕度較低的環(huán)境中，水的滲透速率隨相對(duì)濕度的增大呈線性增長(zhǎng)；在相對(duì)濕度較高的環(huán)境中，滲透速率隨濕度的增長(zhǎng)更快。溫度對(duì)涂層中水的滲透率影響較大，呈Arrhenius形式的指數(shù)關(guān)系[21]

式中:P為水氣的滲透速率；P0為與涂層結(jié)構(gòu)的疏松性有關(guān)的指前因子；Ep為表觀通透活化能；R和T分別為氣體常數(shù)和絕對(duì)溫度。

MIRABEDINI等[22]采用EIS研究了不同預(yù)處理后噴涂環(huán)氧-聚酯粉末涂料的鋁表面的耐蝕性，利用阻抗譜解釋水在涂層中擴(kuò)散或向涂層/金屬界面擴(kuò)散的行為。但是，電化學(xué)阻抗的方法提供的是整個(gè)樣本的平均信息，不能提供擴(kuò)散的位置及其分布信息。為此，研究者利用掃描Kelvin探針(SKP)原位監(jiān)測(cè)并跟蹤水在界面處擴(kuò)散行為的發(fā)生和演化，準(zhǔn)確定位擴(kuò)散發(fā)生的位置和程度及空間分布信息，從而彌補(bǔ)了電化學(xué)阻抗譜方法的不足[23]。

(3) 界面結(jié)合力對(duì)耐蝕性能的影響

涂層/金屬界面結(jié)合力降低是復(fù)雜的內(nèi)外因素共同作用的結(jié)果。一方面，界面空間內(nèi)的水汽使涂層內(nèi)外產(chǎn)生蒸汽壓差，導(dǎo)致涂層與基體剝離；另一方面，界面處發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)破壞涂層/金屬之間的結(jié)合鍵而導(dǎo)致的陰極剝離也是涂層結(jié)合力喪失的主要原因[24]。

圖4為涂層缺陷處的的腐蝕電化學(xué)示意圖[25]。圖4中:上部分為缺陷涂層的橫截面；中間為缺陷處的極化曲線(左)和完好涂層下的極化曲線(右)；下部分為兩部分耦合的條件。與金屬陽(yáng)極溶解反應(yīng)相比，涂層/金屬界面處發(fā)生較弱的氧還原反應(yīng)，其陰極產(chǎn)物能顯著破壞涂層與金屬之間的結(jié)合力[26]。因此耐陰極剝離能力是決定涂層防護(hù)性能的主要因素之一。

圖4 涂層缺陷處原電池形成的基本腐蝕模型Fig. 4 Pinciple corrosion model explaining the formation of a galvanic cell

DEFLORIAN等[27]采用EIS方法研究了鋁、鍍鋅鋼板和不銹鋼表面不同預(yù)處理的有機(jī)涂層的界面結(jié)合力，提出了用Cdl同涂層孔電阻Rp比值的變化來(lái)評(píng)價(jià)涂層剝離程度。也有研究者利用Bode圖特征頻率fb與樣本電化學(xué)活性表面積之間的關(guān)聯(lián)性，通過(guò)fb的變化來(lái)評(píng)價(jià)涂層剝離的面積[28-29]。JORCIN等[30]采用局部電化學(xué)阻抗譜(LEIS)研究了碳鋼板/環(huán)氧基底漆界面處的涂層剝離現(xiàn)象。由于剝離區(qū)域的阻抗與未剝離區(qū)域的阻抗差異較大，LEIS通過(guò)掃描指定的區(qū)域，可獲得涂層表面的阻抗分布圖譜，從而了解涂層的剝離面積，因此采用該方法測(cè)量的結(jié)果具有較高的精確度。

(4) 無(wú)機(jī)鹽的自修復(fù)作用對(duì)耐蝕性能的影響

鉻酸鹽不僅廣泛用于金屬表面的鈍化處理，而且也常作為涂料的緩蝕顏料，其原因是鉻酸鹽的自修復(fù)能力使涂層缺陷處仍然具有優(yōu)異的耐蝕性。許多研究表明，具有防腐蝕特性的磷酸鹽、鉬酸鹽、釩酸鹽、硅酸鹽及硼酸鹽等都是理想的環(huán)境友好型緩蝕顏料[31]。

NAZAROV等[32]利用X射線近邊吸收光譜法(XANES)和掃描Kelvin探針?lè)ㄑ芯苛藷徨冧\層表面聚酯涂層缺陷處，釩酸鹽對(duì)裸露鋅層的自修復(fù)原理及其還原反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。

由圖5可見(jiàn):相同條件下，釩酸鹽和鎢酸鹽在NaCl溶液中的釋放量依賴于溫度，而鉻酸鹽和磷酸鹽的釋放量不依賴于溫度；因此隨著溫度的升高，釩酸鹽能夠從涂層中持續(xù)釋放，從而使緩蝕顏料對(duì)基體的保護(hù)作用得到增強(qiáng)。同時(shí)，與磷酸鹽和鎢酸鹽相比，釩酸鹽的釋放速率接近于鉻酸鹽的(見(jiàn)圖6)，其快速釋放為抑制腐蝕行為提供了較好的保障。由此可知，釩酸鹽可以替代鉻酸鹽成為環(huán)保的腐蝕抑制劑。

圖5 在不同溫度溶液中浸泡15 d后涂層中無(wú)機(jī)鹽相對(duì)于浸泡初期的含量Fig. 5 The releasing quantity of inorganic salts in the coating compared with the initial sate after immersion for 15 d (CNaCl=0.01 mol/L，pH=7.0)

圖6 在NaCl溶液中,涂層中無(wú)機(jī)鹽的釋放量Fig. 6 The releasing quantity of inorganic salts in the coating after immersion in NaCl solution (CNaCl=0.01 mol/L，pH=7.0，θ=4 ℃)

5 結(jié)束語(yǔ)

(1) 無(wú)鉻復(fù)合鈍化處理已經(jīng)成為目前熱鍍鋅無(wú)鉻鈍化處理領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)。其中，樹脂復(fù)合鈍化處理被認(rèn)為是在耐蝕性和再加工性等綜合性能方面最有可能替代鉻酸鹽鈍化處理的方法之一，該工藝的關(guān)鍵技術(shù)在于水性樹脂的選擇和有機(jī)成分同無(wú)機(jī)成分之間共存的穩(wěn)定性。

(2) 復(fù)合鈍化膜對(duì)鋅層具有雙重保護(hù)作用，其中有機(jī)涂層對(duì)延緩鋅層初期腐蝕反應(yīng)的發(fā)生具有明顯優(yōu)勢(shì)。復(fù)合鈍化膜防護(hù)的主要特點(diǎn)在于其良好的屏蔽保護(hù)作用能夠有效推遲腐蝕反應(yīng)開始時(shí)間，而不是單純降低腐蝕反應(yīng)速率。

(3) 復(fù)合鈍化膜的耐蝕性主要受膜層厚度、水的滲透速率、界面結(jié)合力、無(wú)機(jī)鹽的自修復(fù)作用等因素影響。研究的方法主要有電化學(xué)阻抗譜(EIS)、掃描Kelvin探針(SKP)、局部電化學(xué)阻抗譜等。利用這些方法各自的優(yōu)點(diǎn)，從不同角度去評(píng)價(jià)鈍化膜的耐蝕性，將有助于研究環(huán)境友好型復(fù)合鈍化膜對(duì)鋅層的防護(hù)機(jī)理。

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AdvancementinChromium-freeCompositeConversionCoatingonHot-dipZincCoating

GAO Zhiqiang1,2, JIANG Sheming1, ZHANG Qifu1, LI Xiaogang2

(1. National Engineering Laboratory of Advanced Coating Technology for Metal Materials, Central Iron and Steel Research Institute, Beijing 100081, China;2. Corrosion and Protection Center, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China)

To guide the development of composite chromium-free conversion coating technology in hot-dip galvanzing, the development path and research status of the domestic and foreign composite chromium-free conversion coating on hot-dip zinc coating are summaried, the protective characteristics of composite chromium-free conversion coating are described, the affecting factors of corrosion resistance are analysed, and the research methods are evaluated.

hot-dip galvanizing; conversion coating; corrosion resistance; AC impedance; self-healing

10.11973/fsyfh-201711003

2016-04-22

北京市科技計(jì)劃課題(D151100003515001)

江社明(1966-)，教授，博士，主要研究方向?yàn)榻饘俨牧细g與防護(hù)，010-62182572，gq770130@126.com

TG174

A

1005-748X(2017)11-0834-06