文档介绍：分类号学号 M200973181
学校代码 10487 密级

硕士学位论文

钢铁表面氧化锆转化膜
电化学特性研究

学位申请人:杨进
学科专业:环境工程
指导教师:濮文虹副教授
答辩日期:2012 年 1 月 9 日

A Dissertation Submitted in Partial Fulfillment of the
Requirements for the Degree of Master of Engineering

Electrochemical Study of Zirconia Conversion Coating
on Steel

Candidate : Yang Jin
Major : Environmental Engineering
Supervisor : Associate Prof. Pu Wenhong

Huazhong University of Science and Technology
Wuhan, Hubei 430074, P. R. China
January, 2012

独创性声明

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得的研究成果。尽我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其
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日期: 年月日

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日期: 年月日日期: 年月日

华中科技大学硕士学位论文
摘要
为发展环境友好型表面膜技术,采用浸渍方法在 45#钢铁表面制备了具有一定耐
蚀性能的氧化锆转化膜。氧化锆转化膜本身可以有效地提高钢铁的耐蚀性,同时可
以作为中间层提高有机涂层的耐蚀性,这对汽车涂装前处理工艺设计具有现实的理
论指导意义。本论文主要内容和结论如下:
(1)在处理温度为 35℃和成膜时间为 5min 条件下,采用极化曲线法研究了 Zr
离子浓度和转化液 pH 两个重要因素对膜层耐蚀性能的影响,获得了较优的成膜条
件:Zr 浓度为 160mg/L,转化液 pH 为。采用扫描电镜(SEM)、X 射线能谱(EDX)、
开路电位法和电化学阻抗谱法研究了转化膜的组织形貌、化学成分、成膜过程电位
特性以及成膜过程不同阶段阻抗谱特性,结果表明:转化膜主要由 Zr、Fe、O 等元
素组成,为无数纳米颗粒组合而成的无定形膜;成膜过程属于碱性阴极成膜,可以
分为:基体酸蚀活化、膜快速生长、膜减速生长、膜动态稳定以及膜溶解等五个阶
段。
(2)采用开路电路法、极化曲线法和电化学阻抗法研究了加入不同浓度尿素和
硫脲之后的转化膜电化学行为。结果表明:尿素作为有机添加剂可以提高成膜速率、
缩短成膜时间、增强成膜试样耐蚀性,而硫脲则不利于氧化锆转化膜的沉积。
(3)45#钢铁先经过氟锆酸溶液处理,再用硝酸铈溶液进行封闭后处理,以提
高氧化锆转化膜的耐蚀性能。采用扫描电镜(SEM)、 X 射线能谱(EDX)、极化曲
线法和电化学阻抗谱法研究了复合膜的组织形貌、化学成分和耐蚀性。结果表明:
硝酸铈封闭后处理形成的复合膜主要由 Fe、Zr、Ce、O 等元素组成;与单一氧化锆
转化膜相比,复合膜表面更加均匀平整,耐蚀性能明显提高,且随封闭处理时间的
延长先增强,以后略有降低;封闭处理 180s 时形成的复合膜耐蚀性能最佳,阳极极
化和阴极极化阻力均显著增强,腐蚀电流密度明显减小,腐蚀保护效率达到 %,
2
电化学阻抗(Rcoat+Rst)达到 ·cm 。
(4)采用开路电路法、极化曲线法和电化学阻抗法研究了氧化锆/硅烷复合膜和
氧化