化学转化膜技术PPT课件.ppt

金属的化学处理 化学转化膜技术 工业催化宋书冬2013571 1 主要内容 概念及机理 分类 基本方式 镁合金表面化学转化膜的研究 基本用途 转化膜技术的发展动向 2 金属的化学处理法是通过化学或电化学手段 使金属表面形成稳定的化合物膜层的方法 这种经过化学处理生成的膜层称之为化学转化膜 又称金属转化膜 化学成膜处理的机理是金属与特定的腐蚀液接触而在一定条件下发生化学反应 由于浓差极化作用和阴极极化作用等 使金属表面生成一层附着力良好的 能保护金属不易受水和其他腐蚀介质影响的化合物膜 1概念及机理 3 由于化学转化膜是金属基体直接参与成膜反应而成的 因而膜与基体的结合力比电镀层和化学镀层这些外加膜层大得多 成膜的典型反应可用下式表示 式中 M为参加反应的金属或镀层金属 A为介质中的阴离子 4 2分类 按基体材料的不同 分为铝材转化膜 锌材转化膜 钢材转化膜 镁材转化膜等 按用途分为涂装底层转化膜 塑性加工用转化膜 防护性转化膜 装饰性转化膜 减模或耐磨性转化膜及绝缘性转化膜等 按生产习惯上也可分为阳极氧化膜 化学氧化膜 磷化膜 钝化膜及着色膜等 5 根据形成膜时所采用的介质 又可将化学转化膜为以下几类 l 氧化物膜 是金属在含有氧化剂的溶液中形成的膜 其成膜过程叫氧化 2 磷酸盐膜 是金属在磷酸盐溶液中形成的膜 其成膜过程称磷化 3 铬酸盐膜 是金属在含有铬酸或铬酸盐的溶液中形成的膜 其成膜过程在我国习惯上称钝化 化学转化膜几乎在所有的金属表面都能生成 目前工业上应用较多的是铁 铝 锌 6 3转化膜形成的基本方式 使金属表面生成转化膜通常有两种方式 一种是在处理液中不含重金属离子 而使金属表面的金属与阴离子反应生成转化膜 此种使用的处理剂称为非成膜型处理剂 其使用实例有磷酸铁 铅酸盐等 7 另一种是在处理液与底材金属之间虽然也发生了某种程度的溶解现象 但主要还是依靠处理液本身含有的重金属离子的成膜作用 此种使用的处理剂称为成膜型处理剂 其使用实例是磷酸锌 磷酸锰等 8 铝合金黄膜化学转化剂 化学镀与化学转化膜处理设备 9 4转化膜的基本用途 防锈 耐磨 涂装底层 塑性加工 绝缘等功能性膜 装饰 10 11 5镁合金表面化学转化膜的研究 镁合金是一种最轻的工程结构金属材料 具有密度小 比强度高 良好的导电能力和电磁屏蔽性能 减振和阻尼性能好且容易回收利用等特点 镁合金可应用于汽车 航空航天以及3C产品 家用电器 计算机 通信电子器件 等领域 镁合金的耐蚀问题长期以来严重地制约了镁合金的开发和广泛应用 因此 开展镁合金防腐蚀研究 提高其耐蚀性具有重要的意义 12 化学转化膜处理工艺特别是无铬化学转化膜工艺具有设备小 占地少 操作简单 能耗低 成本低廉等优点而倍受青睐 13 铬酸盐转化膜磷酸盐转化膜磷酸盐 高锰酸盐转化膜锡酸盐转化膜稀土转化膜植酸转化膜 主要工艺 14 铬酸盐转化膜的防蚀机理为铬酸盐转化涂层在湿气和空气中起惰性的屏障作用 阻止了镁的腐蚀 尽管铬酸盐转化处理工艺成熟 性能稳定 转化膜具有很好的防护作用 但该方法的致命弱点是处理液中含有毒性高且易致癌的六价铬 对人体健康有害 且污染环境 环保法规严格限制其应用 铬酸盐处理工艺逐步被取缔 因此 开发无铬化学转化膜工艺成为镁合金化学转化膜的发展方向和研究热点 铬酸盐转化膜 15 磷酸盐转化膜 磷化是在金属表面通过化学或电化学反应 形成一层非金属的 不导电的 难溶的多孔磷酸盐膜 16 17 锡酸盐转化膜 锡酸盐转化液成本低 污染轻 膜层几乎透明 外观均匀平整 厚度通常为1 5 m 且表面富有光泽 装饰效果较好 处理工艺 10g LNaOH 50g LK2SnO3 3H2O 10g LNaC2H3O2 3H2O和50g LNa4P2O7 溶液温度82 转化处理时间10min 18 稀土转化膜 目前 稀土转化处理是镁合金无铬转化处理中倍受关注的一种新方法 通过调节适当的浓度 温度和成膜时间 可直接在镁合金表面得到性能良好的化学转化膜层 能一定程度地提高镁合金的耐蚀性 而且其转化膜毒性低 对环境及人体危害较小 当前的研究工作集中在含铈的稀土转化膜 19 植酸转化膜 植酸 肌醇六磷酸酯 是从粮食等作物中提取的天然无毒有机磷酸化合物 它是一种少见的金属多齿螯合物 当其与金属络合时 易形成多个螯合环 且所形成的络合物稳定性极强 同时 该膜表面富含羟基和磷酸基等有机官能团 这对提高镁合金表面涂装的附着力进而提高其耐蚀性具有非常重要的意义 20 6转化膜技术的发展动向 当前 世界上有关金属的化学成膜技术发展非常迅速 每月发表的有关专利文献就达数十篇之多 从目前看 化学成膜技术今后的主要发展动向是 1 化学表面处理技术必须与新的涂装技术的发展相适应 即开发和研制适合于新型涂料和涂装方式的化学处理剂 2 开发研制对金属件无需清理即可形成保护转化膜的化学处理剂 3 开发研制不产生污染的化学处理剂 4 开发