金属表面前处理（共12篇）
金属表面前处理 篇1
摘要：本文首先对现在使用的金属表面处理剂存在的不足进行阐述, 提出新形势下新型金属表面处理剂应该具备的特征。在此基础上, 对两种新的处理剂的原理和效果进行了说明, 并对其效果进行了检测, 表面了这两种金属表面处理剂的可靠效果。
关键词：处理剂,环保,多功能
涂抹在金属外表的处理剂是一层涂装物质。它可以在常温状态下比较短的时间内去掉金属外表的杂质, 在金属外表层形成保护膜, 使其免受腐蚀。同时, 它还和器具具有良好的契合性, 以及美观的装饰性。
1 现用表面处理剂存在的不足
现在比较常见的处理剂有两种, 第一种主要以除油去污为目的。其主要成分是碳酸钠、偏硅酸纳等, 同时加入阴离子等活性剂或者分散剂, 制作成工业用的清洗剂, 使用超声波机等机器进行杂质清除。而去锈使用的主要是盐酸, 同时加入一些缓蚀剂等物质, 把需要除锈的物体放置到除锈剂中, 实现去锈的目的。这种处理剂的不足主要体现在处理过程比较繁杂, 需要对处理剂进行加热, 需要耗费大量水资源;同时, 清洗需要的时间也比较长。更大的缺点是清洗剂会形成酸雾, 给环境造成严重污染, 还会对同一环境中的其他机器和设备造成严重腐蚀。
第二种处理剂的主要成分是磷酸。其中加入一些成膜剂、活性剂等物质。这种处理剂比第一种处理剂有很大改进, 一般宣称为二合一或者四合一处理剂。它主要通过磷酸和活性剂等物质的共同作用, 在金属外表层形成磷化膜, 不但可以实现去油除锈的目的, 同时还可以隔绝空气, 起到防锈的目的。而且使用比较方便, 可以直接涂抹在金属材料表面。但是这种处理剂也有其自身的不足, 那就是这种处理剂在金属外层形成的磷化膜是一种灰黑色的物质, 手感比较粗糙, 这对于那些不能改变原来颜色和手感的金属物质, 就不能使用这样的操作方式进行外表处理。
2 新型金属表面处理剂的探究
由于人们对环境保护越来越重视, 对环境没有污染以及可以和金属外表有机结合的处理剂成为研究者关注的重点, 并且这方面的研究也已经取得了一定的进展。本文的研究对象主要是硅烷偶联剂。研究内容:对硅烷溶剂的水解程度产生影响的主要因素。研究方式:电导率测定法。使用这一方式的原因主要是不会对水解系统造成影响和破坏, 对溶剂的水解、PH值等会对水解系统稳定性带来影响的因素进行测量。研究过程:把钢材原料浸泡在硅烷溶液中, 经过一定的固化措施在钢材的表面形成硅烷薄膜。研究结果:对硅烷薄膜的性能进行验证, 对硅烷薄膜的制作过程对其性能的影响进行检验。
2.1 实验部分
2.1.1 原料与仪器
原料:乙烯基二氯硅烷, 由哈尔滨化工研究所提供:钢铁基材:5 0 mm x 5 0 mm。
仪器:DDS一307型电导率仪, 由上海精密科学仪器有限公司生产;CHI650型电化学分析仪, 生产厂家, 上海辰华仪器公司。其他试剂和仪器均是日常实验室经常经常见到的试剂和仪器
2.1.2 实验方法
(1) 原材料处理。
对选择的钢材要先进行碱化处理, 去除表面的油脂和铁锈, 再用砂纸对钢材的表面加以打磨, 使其更加细致、光滑, 之后在空气中自然晾干。经过这一系列的处理之后才能在实验中使用。
(2) 硅烷水溶液制作。
使用去离子水与乙醇的混合物来溶解乙烯基二氯硅烷, 制作成乙烯基二氯硅烷溶液:其中去离子水与乙醇和乙烯基二氯硅烷之间的比例为5∶5:90。其制作过程:先把乙醇添加到去离子水中, 把溶液放置在磁力搅拌器上, 把溶液混合均匀;之后把乙烯基二氯硅烷慢慢加入到混合好的溶液中;再次加入少量的乙酸对溶液的PH值进行调节, 让其保持在4.s;最后, 持续对溶液进行混搅大约3小时, 直到溶液呈透明状。
(3) 硅烷偶联剂水解经过监察。
本实验使用电导率测定法对整个乙烯基二氯硅烷在溶液中水解的详细经过进行监察。
(4) 硅烷膜的制作技术。
把硅烷充分溶解到水溶液中之后, 把钢材放置于溶液中2分钟, 之后把钢材取出, 放置在烘箱中对之进行加热, 让钢材, 表面生成硅烷膜。整个过程的温度控制在70~80度, 时间保持在1小时之内 (图1) 。
2.1.3 硅烷膜抗腐蚀性检测
经过对硅烷膜抗腐蚀性的检测, 能够证明硅烷膜具备抗腐蚀能力, 同时也能够得出把硅烷膜用作金属防腐蚀处理层时, 可以让处理层的抗腐蚀能力得到极大的提升。因此, 本研究挑选了几组样品:
(1) 没有处理的样品;
(2) 磷化操作过的样品;
(3) 用硅烷溶液操作过的样品。对它们的抗腐蚀性分别进行检测。
根据GB9274-88通过3%NaCl溶液 (pH一7) 展开抗腐蚀检测。根据GB1733-79, GB1763-79展开抗水性检测、抗酸碱性检测。根据GB5936-86展开3%CuS04溶液点蚀检测。
2.2 实验结论探讨
2.2.1 水解技术过程中的影响元素
使用水和乙醇的混合物对硅烷进行水解, 比单独使用去离子水水解的时候, 水解液的电导率发生了巨大的改变。同时, 其电导率随着硅醇比重的增加而逐渐增高, 这说明硅烷溶液变得更加稳定。PH值对于硅烷的变化有巨大的影响。PH值越高, 水解程度越大, 否则缩合越高。在PH值呈现中性时, 水解速度最慢, PH值在4~5之间时, 缩合速度更慢。因此, 在选择溶液的PH值的时候, 需要考虑硅烷的结构和性质。
2.2.2 浸泡时间
对硅烷进行操作需要的时间比较短。分析其原因主要是在浸泡的过程中硅烷分子吸收过程非常快, 而硅烷膜的形成主要在固化环节。经过大量的实验证明, 硅烷吸收发生的时间非常短, 因此, 浸泡的时间对硅烷膜的形成并无太大影响。而硅烷膜的薄厚主要是看硅烷溶液的稀稠。所以, 本文研究钢材在硅烷溶液中的浸泡时间是2分钟。
2.2.3 硅烷膜的抗腐蚀性
(1) 盐水浸泡检测。浸泡检测前对样品进行这样的处理, 如图2展示。
不同样品在盐水浸泡过程中外表发生的变化和腐蚀速度如表1所示:
从表1中可以看出, 使用硅烷溶液处理后的样品在抗腐蚀性方面比磷化处理后样品的抗腐蚀性要好得多。由于乙烯基二氯硅烷在80度的时候可以形成最好的固化膜, 因此, 本文把实验的温度确定在70~80度。固化时间的选择主要是在0.5小时, 1小时, 2小时三个时间点, 效果最好的是1小时的效果最好。
2.3 点蚀检测和孔隙率的检测
根据GB5936-86展开3%CuSO4溶液点蚀检测。把CuSO4溶液涂抹在样品表层, 各个样品表层发生改变的情形如下:没有处理的样品即刻生成红斑, 磷化处理的样品在5分钟之后发生变化, 而硅烷处理的样品在24小时之后还没有出现任何变化。其比较结果说明硅烷处理后的样品抗腐蚀性比磷化处理的效果要好的多。根据GB5935-86检测了硅烷处理样品和磷化处理样品的孔隙率, 在10分钟后两个样品都没有生成蓝斑。这说明在致密性方面, 两种样品没有区别。
2.4 研究总结
(1) 水解溶液使用水和乙醇溶液, 这种溶液的性能比较稳定, 可以确保硅烷基的比例, 形成质量比较高的比较好的硅烷溶液。
(2) 处理后的钢材在硅烷溶液中浸泡2分钟, 温度掌握在70~80度之间, 固化时间掌握在0.5小时~1小时之间抗腐蚀性最好。
(3) 经过抗水性检测、盐水检测、抗酸碱性检测, 表明使用硅烷处理样品的抗腐蚀性比磷化处理的性能好。
(4) 本文挑选乙烯基二氯硅烷作为金属表面处理剂。检测结果说明, 把磷化预处理替换为硅烷技术, 对环境污染更少、投资更低、抗腐蚀性更好。
(5) 本产品可以用于汽车零件的处理, 可以确保汽车6年内不会出现锈蚀, 对于提高国产汽车零件的性能有非常好的作用。
3 新型钢铁表面处理剂的制作
现用的钢铁表面锈渍处理方法都有难度大、污染重、处理效率差且处理效果差的缺点。因此, 我们需要从实用、方便、抗腐蚀效果好的角度出发, 研发新型钢铁表面处理剂。
3.1 技术探究
除去成膜物质和有机溶剂不说, 主要对去锈的物质进行探究。从去锈的效果来说, 使用的溶液主要有丹宁酸与磷酸, 前者和铁锈发生反应, 生成黑色物质。生成物的性质和丹宁酸的型号有关, 性能不太稳定, 结果不好控制;磷酸和铁锈发生反应, 产生物质的性能比较稳定, 具有研究价值。
3.2 溶液配方的挑选和确定
通过技术选择和检测, 最后选择20种溶液进行下一步选择。这20种配方的实验指标如图3所示, 从图中可以看出9号配方性质比较稳定。
3.3 处理剂的涂抹方式
(1) 处理加工过程:钢铁材料一表层清理净化一涂抹本处理剂一干燥一涂装。
(2) 技术处理需要注意的地方:1) 假如钢材表面的铁锈不太厚重, 同时和钢材连接的比较结实, 就需要先用刷子或者抹布把钢材外表的脏污去除, 之后再涂抹本处理剂, 晾置一两个小时之后, 涂抹不均匀的地方再涂抹一遍;2) 假如钢材的铁锈过于严重, 所生的铁锈已经成块或者龟裂, 就先要把这些锈块去掉, 把钢材表面处理干净, 之后再涂抹上本处理剂。
这种钢铁表面处理剂具备了良好的防锈功能, 可以广泛应用在船舶零件、井下钻头、农业机具、汽车底盘零件等易接触水的钢铁零件上。
参考文献
[1]吴超云, 张津.金属表面硅烷防护膜层的研究进展[J].表面技术.2009, 38 (6) :79-82
[2]李丹, 梁亮, 蒋晨, 环境友好型水性涂料复合膜防腐性能的研究[J].涂料工业.2010, 40 (8) :48-51
金属表面前处理 篇2
一、工作目标 通过调查摸底，确实掌握我镇金属表面处理企业最新“家底”，同时，通过开展专项整治工作，改进企业金属表面处理工艺，清理不符合产业政策要求企业，优化我镇金属表面处理行业结构。
二、成立领导机构 为确保专项整治行动方案顺利开展，镇政府成立 镇金属表面处理行业专项整治行动领导小组，成员如下：
组 长：
副组长：
各村（社区）负责环境保护工作支部委员
领导小组下设办公室，办公室设在区环境运输和城市管理局北滘分局。办公室主任由黄海平同志兼任，办公室具体负责本方案的组织落实及材料汇总、报送工作。
三、职责分工
范文网【】
（一）区环境运输和城市管理局 分局。专项行动的牵头单位，负责组织开展调查摸底工作，组织成员单位开展专项整治行动，督促存在问题企业按行业标准整改，依法查处违法企业。
（二）镇经济促进局。协助区环境运输和城市管理局北滘分局摸清辖区内涉金属表面处理企业底数，加强该行业管理，引导企业产业结构优化升级。
（三）区市场安全监管局分局。协助区环境运输和城市管理局北滘分局摸清辖区内涉金属表面处理企业底数，依法查处未办理营业执照企业。
（四）各村（社区）要积极协助镇整治工作组开展调查摸底及整治有关工作，提供各辖区企业数量、经营情况、主要生产情况，存在金属表面处理情况。负责监督各企业落实整治任务，上报整治期间阶段性工作。
四、工作任务及步骤
（一）发动、调查摸底阶段（6月1日~8月31日）。组织各成员单位、各村（社区）召开专项整治工作动员会议，部署专项整治工作任务。然后，由区环境运输和城市管理局北滘分局负责牵头，组织成员单位对我镇辖区进行一次全面梳理，逐一登记生产过程中含有金属表面处理工艺的企业。登记的内容包括：是否办理工商、环保证照，是否通过环保验收，是否按环保申批要求配套相应的环保处理设施，环保处理设施是否正常运行，危险废物是否按环保要求交有资质单位处理等。
（二）限期整改阶段（9月1日~10月31日）。通过调查摸底，各成员单位根据各自工作实际，对发现问题企业依法提出限期整改要求。
（三）集中开展专项执法阶段（10月31日~11月30日）。对发现不符合产业政策的含金属表面处理工艺的企业，依法实施关、停处理；对要求限期整改而逾期未整改或整改后仍达不到有关要求的企业，依法处理。
五、工作要求
（一）领导要重视。本次专项整治行动是今年区政府对我镇环保目标责任考核的一项工作任务，整治行动开展的好坏，直接影响到今年责任考核工作成绩。因此，各相关单位领导要高度重视此项工作，督促本单位责任人跟进落实。
（二）摸底要认真。第一阶段的调查摸底工作，是本次专项整治工作的基础。各相关职能部门必须认真对待，安排专职人员跟进，保证调查工作不流于形式。
探析稻米重金属检测及前处理方法 篇3
关键词：粮食安全稻米重金属检测技术前处理方法
中图分类号：TS212文献标识码：A 文章编号：1672-5336（2014）08-0037-02
粮食是人类赖以生存和繁衍的物质基础，也是关系到国计民生的战略物质保障。我国是一个粮食出口大国，粮食安全对我国在国际贸易中的竞争力有着重要的影响。稻米在所有的粮食品种中占据较大的比例，全国有60%以上的人口以稻米为主食。随着人们对生活质量的要求不断提高，对于稻米的卫生、质量和安全的要求也越来越高。改革开放以来，为了促进粮食产量的增加，很多稻米生长过程中都大量的应用了化肥等化学物品，而化学物品的大量应用容易导致稻米中重金属含量的增加，因此，迫切需要相应的技术对稻米中的重金属含量进行检测，进而保证人们的粮食安全。
1 稻米中含有重金属的种类
在稻米以及相关的产品中含有不同状态的金属元素，这些元素与其他的元素结合形成各种有机物质和无机盐，这些金属元素中，有的元素对人体是有益且必须的，如铜、三价铬等，是人体氧化酶和新陈代谢中必不可少的元素，在保证人体健康方面有着重要的作用。而有些元素对人体则是有害的，如铅、镉、汞等，如果稻米中这些元素的含量过多，则会造成严重的危害。
（1）铅对人体的毒害作用。铅元素不是人体所需的元素，而铅在自然界中却有着十分广泛的分布，而且对于人体健康会产生较大的毒害作用，对人体的造血系统、神经系统以及肠胃系统等都会产生严重的影响，而且铅会在人体中蓄积，当人体血液中的铅含量达到一定的含量就会引起中毒。因此稻米中铅含量的检测也是重金属检测中的重点内容，世界各国对于食品中铅的含量都有着严格的标准。（2）镉对人体的毒害作用。镉元素被广泛的应用于工业中，镉的排放对空气和水环境都会产生严重的污染，当利用含有镉元素的水对农作物进行灌溉，就会导致粮食中的镉含量超标，对人体产生较大的毒害作用，如肝脏和肾脏的损害、骨质疏松等症状，因此，镉元素在世界粮食安全工作中也受到了较多的重视。（3）汞对人体的毒害作用。在医药行业和工业生产中，汞元素都有着十分广泛的应用，同时汞也成为了世界性的公害，贡元素对环境所产生的污染是最为严重的。由于工业生产过程中排放的汞，会随着污水和垃圾的排放而影响到农作物的生长，进而影响人体的健康。在人体内含有少量的汞元素就会引起慢性中毒，导致大脑皮质变性和萎缩等病症。
2 重金属检测前处理方法
检测前处理方法，指的就是对检测的样品进行必要的消化、萃取和過滤等基本的处理环节，保证样品的有效性。尤其是针对机体较为复杂的检测样品，需要通过有效的前处理对样品进行处理，进行机体的改进，有利于保证检测结果的准确性。如果检测的样品不进行必要的前处理，则会延长检测的周期，也会引起检测成本的增加，对于检测结果的有效性也难以保证。因此也可以说，检测结果的可靠性与检测前处理有着密切的关系，经过前处理的样品进行检测能够极大的提高仪器的分辨率和灵敏度。在实际的检测工作中，不同的消解方法在测定稻米中铅和镉的含量方面，有着不同的效率，如表1所示。
常见的样品处理技术，有以下几种：（1）微波消解法。微波消解法是当前应用的较为广泛的一种方法，在处理样品方面更加快速和准确，其主要是通过样品与酸的混合物对微波能的吸收来实现快速加热消解的样品处理方法。微波消解法在加热速度方面十分显著，尤其是将样品放在密封的容器进行微波加热，可以在几分钟之内就达到很高的温度，促使样品快速溶解。所以在实际的处理过程中，通常都在封闭的容器中进行加热，而且密闭的容器能够避免样品加热过程中挥发出的物质发生损失，保证测量结果的可靠性。（2）高压消解法。高压消解法与微波消解法有着很多相似之处，二者之间最大的区别就在于加热的方式不同，微波消解法是利用微波快速加热，而高压消解法则是在恒温条件下，经过对样品进行一段时间的保温来促使样品溶解。高压消解法的恒温条件，能够有效的保存样品中存在的或者在样品溶解过程中产生的挥发分子，减少酸的用量，降低空白值，以此保证检测结果的准确性。（3）干法消解法。在干法消解法中，包含高温、低温、敞开体系酸等几种基本的消解法。高温干法消解法主要是在高温条件下促使样品发生灰化反应，通过对残留在灰分中的物质进行分解实现检测，这种方法一般应用在用酸难分解的有机质样品的检测中。低温干法消解法是一种新型的消解技术，该技术主要是利用低温灰化炉对样品进行处理。先将样品放到炉中，再将炉内耳抽至近真空状态，然后再向炉内注入氧气，利用氧气的活化作用实现样品的缓慢灰化。敞开体系酸分解法主要是利用酸的分解作用直接对样品进行分解，这种方法易于操作，适合多种类型样品的分解，但是其分解能力不强，而且容易由于酸的使用而造成外源性的污染。
3 稻米重金属检测方法
（1）原子吸收光谱（GF-AAS）检测方法。原子吸收光谱法是伴随着原子能、半导体等科学技术的发展而兴起的，其能够对多种金属元素进行自己接测量，在食品重金属检测中有着广泛的应用。原子吸收光谱法本身具有较高的灵敏度，通过对待测样品的元素特征进行光谱特征的辨别，能避免外界因素对监测结果的影响。另外，原子吸收光谱法能够检测的元素可以达到上百种，而且只需要很少量的检测样品就能够快速获得分析结果。（2）原子荧光光谱（HG-AFS）检测方法。原子荧光光谱检测法通常被应用于食品中砷元素的测定。对稻米中的无机砷元素进行测定的最佳工作条件为：硼氢化钾为15.0g/L，载流为4.0%的盐酸，样品定容后放置30min后测定。在最佳测定条件下，能够获得相对较好的线性关系，而且误差较低。利用原子荧光光谱检测法对无机砷进行检测，操作简便，而且检出限较低，适合大批量的检测。（3）等离子质谱（ICP-MS）检测方法。等离子质谱法具有很高的精密度和灵敏度，而且其受到外部环境的影响较小，在同时进行多种元素的检测时，也能够根据不同元素的同位素比值信息对其特性进行分析，在不同类型样品中痕量元素的检测中有着较为广泛的应用。随着应用领域的不断扩大，ICP-MS直接用于有机试剂、有机介质中痕量元素的分析研究引起了人们广泛的关注。进行不同有机基体中元素的ICP-MS行为特性的研究，有利于有机基体中痕量元素的直接测定，并能有效地拓展ICP-MS的应用领域。（4）分光光度检测方法。分光光度检测法是对传统的比色法的延伸和进步，比色法一般只能在可见光区域内应用，而分光光度检测法则能够在紫外光区和红外光区内实现检测。比色法中应用的单色光的来源是滤光片，在光度的分辨率方面较低，而分光光度检测法则接近于真正的单色光，能够辨别紫外光区中的1mm以下的光线，具有很高的分辨率。应用分光光度检测法时，需要应用分光光度计，利用光度计能够将各种混合在一起的单色光进行分离，并且辨别和测量单色光的强度。在不同的区域内使用的分光光度计的种类是不同的，一般在紫外光区、红外光区和可见光区都需要应用与之相适应的光度计，才能达到较好的检测效果。在应用分光光度计对汞元素进行检测时，最佳的操作条件如表2所示。
通常情况下，分光光度检测法主要应用在测定溶液中物质的含量，由于在检测的过程中应用的吸收池的厚度相同，所以可以通过对标准溶液和未知溶液的吸光度的检验，来绘制标准曲线，再进行比较。分光光度检测法对于物质含量的微小变化也能够清晰的识别，能有效的避免其他物质对待测溶液的影响，所以其灵敏度较高，检测结果的可靠性也较高。
4 结语
总之，粮食安全问题已经成为了全球关注的重点课题，如果粮食受到重金属污染，会对人民群众的健康产生重大影响，同时对于我国粮食参与国际竞争也是巨大的障碍。因此，我们必须要加强对稻米中重金属含量检测技术的研究，通过科学的检测方法对其重金属含量进行科学的检测，并且通过有效的措施对稻米中的金属含量进行有效的控制，才能促进我国粮食产业的持续发展。
参考文献
[1]GB/T 5009.12-2003食品中铅的测定[S].
[2]GB/T 5009.15-2003食品中镉的测定[S].
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金属表面前处理 篇4
超细晶材料[1,2]是指晶粒尺寸已经细化到亚微米级甚至纳米级的材料,其具有良好的综合力学性能,越来越受到人们的关注。为了得到超细晶材料,国内外研究者对其制备方法进行了大量研究。而利用剧烈塑性变形技术(SPD)得到超细晶材料成为国内外研究的重点。剧烈塑性变形是指在塑性变形过程中利用位错的演化、增殖以及交互作用使试样的组织发生显著变化的一种变形方法[3,4,5]。目前采用剧烈塑性变形技术 制备超细 晶材料的 主要方法 有等径角 挤压 (ECAP)[6,7]、高压扭转 (HPT)[8,9,10]和表面机 械研磨处 理 (SMAT)[11,12]。
目前有学者成功地利用SMAT工艺在纯铜表面制备出晶粒尺寸为10nm左右的纳米晶层[11,12]。卢柯等提出了表面机械碾磨处理[13],它是利用高速剪切变形使试样表面晶粒得到细化的一种新型处理方法,并已成功利用这种方法制备出梯度纳米材料。杜随更等提出了连续摩擦压扭[14]处理,该方法采用高速旋转的平面工具头在试样表面压扭[15,16],可以将晶粒尺寸细化到200nm左右,达到细化晶粒的目的。研究表明,利用上述方法制备的超细晶材料,其硬度、耐磨性等力学性能都得到明显提升。由此可见,通过剧烈塑性变形方法制备超细晶材料有着其独特的优势。
金属表面机械 扭压处理 (Surface mechanical pressuretorsion,SMPT)是在上述几种剧烈塑性变形方法研究的基础上改良的一种制备超细晶材料的新型方法。SMPT是利用旋转球形工具头与金属表面接触产生剪切力达到使晶粒细化的目的。与ECAP、HPT不同的是,SMPT可以实现梯度细晶材料的制备,而且可以实现对任意曲面的加工,这与表面机械碾磨处理有所不同。为了清楚了解SMPT技术对材料表面显微组织和性能的影响,本研究对T2纯铜表面进行了SMPT处理并对SMPT处理前后的T2纯铜表面的晶粒尺寸、材料表面的显微硬度和摩擦系 数等力学 性能进行 测量,为SMPT技术的更进一步研究提供理论依据。
1实验
1.1实验原理
SMPT原理如图1所示,工具头采用高速钢材料制作, 在工具头的端部为半球面,这样就可以保证工具头旋转时能在材料表面产生足够的剪切变形。处理时,金属球形工具头以转速n高速旋转并压入试样表层一定深度 Δz(深度具有可调性),球形工具头在自身旋转的同时,还沿着预定的轨迹以进给量v在试样表面水平移动,这样在工具头移动时会产生较大的剪切摩擦作用力,与球形工具头接触的试样部分在剪切摩擦力的作用下发生剧烈塑性变形,工具头周围金属发生剪切流动。工具头在试样表面可沿任意方向水平移动,保证SMPT工艺可以处理整个试样表面,SMPT与连续摩擦压扭处理不同的是其旋转工具头底部为球形面。球形面的工具头可以实现任意曲面的加工,拓展了应用范围。此外,球形面的工具头与工件表面接触面积小,接触压力大。
1.2实验方法
1.2.1SMPT处理
本实验采用T2纯铜进行实验,T2纯铜化学工艺参数如表1所示。
将T2纯铜试样进行退火处理,退火温度873K,保温60 min,随炉冷却,在试样表层进行SMPT处理。本次实验采用的球形工具头材料为直径10mm的高速钢,工具头下压深度 Δz设为0.2mm。由于SMPT处理过程中各个工艺参数对实验结果都有一定影响,为了验证SMPT可以使晶粒细化, 先将工具头转速预先设定为4500r/min,工具头在试样表面水平进给量为50mm/min,润滑方式采用常规油润滑,处理面积为70mm×70mm。将处理后的T2纯铜试样线切割加工成面积为15mm×15mm的块状试样备用,同时切割未经SMPT处理的退火试样。
1.2.2金相观测
利用金相砂纸对SMPT加工表面以及退火试样表面进行打磨并抛光,选用粒度为1.5μm的金刚石喷雾研磨抛光剂。采用5g FeCl3+5mL HCl+100mL H2O腐蚀溶液滴蚀15~20s,腐蚀后超声波清洗并吹干,利用CMM-220E金相显微镜观察金相组织并由TK-C1021EC彩色摄像机进行图像采集。
1.2.3UMT摩擦系数测试
将SMPT处理后以 及退火态 的T2纯铜试样 切成15 mm×15mm×6mm的块状,进行打磨抛光去除表面杂物, 采用多功能摩擦磨损试验机(UMT-3,美国CETR公司,以下简称UMT)仪器对扭压处理前后的试样进行摩擦系数测试,采用直径为4mm的GCr15轴承钢球。测试条件为恒温20 ℃,相对湿度保持45%左右,加载载荷设为3N,频率为2Hz,行程6mm,加载时间10min。数据由计算机进行实时采集。
1.2.4显微硬度测试
将试样抛光后利用FM-700数字显微硬度仪测量处理前后T2纯铜试样的显微硬度,载荷25g,加载时间5s,试样各选取位置不同的5个点进行测试,求取平均值。
2结果与讨论
2.1SMPT处理宏观形貌
SMPT高速旋转并压入材料一定深度,工具头自身的高速旋转会引起所接触材料发生剧烈的塑性变形,图2为对金属试样表面某一点进行SMPT处理放大100倍时的表面形貌图像,此时球形工具头转速为3000r/min,Δz为0.2mm, 箭头方向表示工具头旋转方向。从图2可以看出金属材料表面由于工具头的转动而发生流 动,剪切力的 作用效果 明显,这种剪切力为晶粒的细化提供了源动力。从图2还可以看出,由于球形工具头与材料表层充分接触,使材料表层变形更均匀,细化效果更显著。
2.2金相分析
图3(a)为未经SMPT处理的退火态T2纯铜原始金相图,图3(b)为经过SMPT处理后的T2纯铜金相图。对比图3(a)、(b)可以看出T2纯铜退火态的晶粒尺寸约为100μm, 经过SMPT处理后纯铜的晶粒尺寸约为10μm。金属材料表层在高速旋转的工具头的作用下,发生剧烈塑性变形,同时由于剪切摩擦的作用产生大量的热量。两者的相互作用促使材料表层的 晶粒尺寸 发生了变 化。为了进一 步探究SMPT处理的效果,验证材料表层金属发生流动,对试样纵面进行金相观测,如图4所示。从图4可以看出经过SMPT处理后试样纵面的晶粒尺寸呈梯度分布,与工具头接触的表层为处理层,此时晶粒达到最细,细晶粒层大约为30μm;处于基体粗晶组织与处理层细晶组织的为变形层,通过图4可以明显看出,此时晶粒在剪切力的作用下被拉长,且金属沿一定方向发生了流动。
金相图分析表明,T2纯铜经表面机械扭压处理后表面层形成了细晶组织层,晶粒尺寸随着层深的增大而增大,呈梯度分布,在层深达到60μm左右时,晶粒尺寸与基体组织类似。这进一步说明,T2纯铜表面细晶化与球形工具头在材料表层产生的塑性变形有关。
2.3UMT测试滑动摩擦系数
采集实验数据并绘制加载后150s摩擦系数曲线如图5所示。从图5可以看出,在加载过程中由于存在加工硬化和材料堆积的情况,试样的摩擦系数(COF)随着时间的延长而增加,但可以直观地看出经过SMPT处理后的试样与退火态试样在加载相同时间时,摩擦系数较低,在加载一定时间后SMPT处理后的细晶层被磨损到达未变形粗晶区,两者摩擦系数趋于一致。对划痕处进行金相分析,如图6所示,可以看出此时与UMT钢珠接触的部分为粗晶区。通过比较摩擦系数发现经过SMPT处理后试样的表面摩擦系数降低,从而反映出经过SMPT处理后试样耐磨性得到了改善。
研究表明,对于退火态纯金属,机械加工硬化并没有改变其耐磨粒磨损能力,而晶粒细化引起的硬化却提高了其耐磨粒磨损能力[17]。通过对摩擦系数以及金相的分析,可以看出铜细晶表层耐磨性提高是由于晶粒细化导致硬度提高造成的,完全符合Holm-Archard经典磨损 定律,可见SMPT工艺确实将纯铜表面晶粒细化,并提高了其耐磨性。
2.4SMPT处理前后显微硬度测试
将处理前后的试样 微打磨 (避免将细 晶层打磨 掉)、抛光,清洗掉表面油污后用液氮吹干表面,然后进行显微硬度测试,测试结果如图7所示。从图7中可以看出T2纯铜退火态平均硬度为92HV,经过SMPT处理后表面显微硬度平均为220HV左右,经过SMPT处理后T2纯铜的表面硬度提高了140%左右。其原因主要是经过SMPT处理后,材料表面晶粒细化(图1),导致其硬度明显提高。
3结论
(1)通过对试样的金相分析可以看出,经过SMPT处理后T2纯铜的晶粒尺寸得到了明显细化,由退火态的100μm细化到10μm左右,虽未达到超细晶范畴,但证实了该方法具有细化晶粒的作用。
(2)采用UMT对经过SMPT处理前后的试样进行摩擦系数测试,结果表明初始加载过程中经SMPT处理的试样表面摩擦系数较未处理的低,说明表面耐磨性有所改善,进一步验证了SMPT处理后试样的晶粒尺寸已经发生变化。
(3)对SMPT处理前后的试样进行硬度测试,T2纯铜初始退火态的显微硬度为92HV,处理后达到220HV,提高了140%,表明SMPT对金属试样的力学性能改善较明显,与组织细化实验结果相吻合。
表面处理废水含磷处理探讨 篇5
摘要：磷的富营养化导致水质恶化,越来越受到社会重视,表面处理废水含磷的去除也开始是水处理的重点关注,本文介绍了污水中含磷废水利用气浮法的去除工艺.作 者：夏本剑 刘晓明 王小华 作者单位：夏本剑,刘晓明(苏州正信电子科技有限公司,江苏苏州,215144)
王小华(苏州东方环境工程有限公司,江苏苏州,215138)
金属表面前处理 篇6
关键词：金属矿山；固体废物；尾矿；废石
1 金属矿山固体废物概述
金属矿山固体废物主要包括矿山开采产生的废石及选矿加工过程中产生的尾矿。金属矿山产生的固体废物是所有矿山中最多的，是重金属污染的源头之一。
1.1 金属矿山固体废物的来源
金属矿山固体废物的产生与矿山采矿、选矿及冶炼有密切联系[1]。我国金属矿山多为采选联合的企业，所产生的固体废物主要有基础建设及生产时剥离的表层岩石和覆盖层、地面或井下作业时剥离的表外矿石或岩石（开采出的废石）、尾矿或废石填料、水砂、装载或运输时撒下的矿石及金属冶炼过程中产生的各种炉渣，电解产生的阳极泥等。其中，矿山开采产生的废石和选矿产生的尾矿占金属矿山固体废物的绝大部分。
1.2 金属矿山固体废物的危害
1）破坏生态平衡
金属矿山固体废物的危害，首先表现在对土地的占用及破坏上[2]。由于金属矿山被过度开采，导致固体废物大量产生，侵占了大量的农业耕地，影响农业生产。而且，固体废物的堆放，覆盖大片森林，大批植物死去，造成植物、动物的物种减少。某些金属矿山水土流失严重，变成秃山、石山，当大雨大风天气来临时，极易引起滑坡、塌方及泥石流等灾害。
2）污染环境
金属矿山固体废物长期堆放在露天环境下，在风的作用下，常常变成粉末状，干旱季节里，极易扬起大量粉尘，污染大气环境。金属矿山固体废物中常常含有硫化物等有害物质，在雨水冲刷、渗漏的作用下，极易发生自燃现象，从而产生大量的二氧化硫、硫化氢等有害气体，危害矿区动植物的生命安全。
金属矿山的尾矿等固体废物，是引起矿山水体酸化，水体重金属离子过饱和的主要污染源。此外，重金属元素渗入土壤中，会导致土壤毒化，使得土壤中的微生物大量死亡，影响土壤质量，将原本适合耕作的农田，变成“死土”。据实测资料统计，不少金属矿山的固体废物中还含有放射性物质，这些固体废物不宜用作建筑材料，否则会使污染范围扩大。
3）引发工程地质灾害
金属矿山固体废物的长时间堆放，不仅造成巨大的经济损失，还常常引发重大的工程地质灾害。尾矿库溃坝事故是矿区危害最大的灾害，给社会各界，特别是矿区附近居民带来极大的损害。据不完全统计，我国2001年至2014年之间，共发生86起尾矿溃坝事故，造成了巨大的损失。
2 金属矿山固体废物的处理
2.1 堆置
采矿产生的废石一般采用堆置的方法进行处理。分級分区堆置废石是充分回收金属矿资源的需要，也是矿山长远发展的必然要求，有利于矿山后期的开发利用及矿山可持续发展。
对尾矿的处理，常常修建专门的尾矿库进行堆存，尾矿库要用HDPE膜进行防渗处理防止污染地下水，待得选矿技术成熟后再加以利用。尾矿库的库容量大、占地多，具有投资资金大、外部条件要求多、建设工期长的特点。
2.2 复垦
复垦是对已堆满尾矿或废石的尾矿库及排土场进行后继处理的常见措施，主要分为生物复垦及工程复垦两部分，两部分相互依赖，是一个整体。尾矿的复垦主要分为加土复垦和不加土复垦两种形式，加土复垦的坝面采用黄土覆盖和毛草种植，减少尾矿库内尾砂的流失，不加土复垦主要有植被恢复演替途径、土壤生物改良途径和客土复垦途径三种模式。
2.3 综合利用
综合利用废渣时，首先对其中的有用物质和伴生元素进行回收；其次，根据废渣的物理化学性质，将废渣与不同建筑材料混合使用。具体对金属矿山各固体废物的利用见下章。
3 金属矿山固体废物的利用
3.1回收有用金属
金属矿山的尾矿、废石等固体废物中常常含有许多有价值的金属。在选矿技术手段提升的条件下，可对残留在尾矿中的有价组分进一步提炼。另外，矿石中含有一些有用的伴生组分，选矿时没有进行回收而残留在固体废物中，在对废石进行回收利用时可以对其中的伴生组分进行提炼。对金属矿山的尾矿和废石中所含的有用金属进行回收，不仅大大降低尾矿和废石的产生量，提高资源的利用率，还能大大地提高矿山的经济效益。
3.2 制取新材料
金属矿山的尾矿固体废物中矿物成分及化学成分不一，对其进行利用的方式也不尽相同。将尾矿作为二次资源，生产各类建筑材料是现今最为流行的尾矿处理方法。
1）制作尾矿砖
尾矿中含有大量的硅酸盐，可以利用硅酸盐制作新型的建筑材料——尾矿砖，它是由硅或铝尾矿与凝结材料混和，再与其他催化材料按照一定的比例和颗粒级配均匀掺和、压制成型，而形成的具有一定强度的砖块。尾矿砖的物理力学性能好，强度高，硬度大，符合建筑标准。
2）制玻璃
富含二氧化硅的石英脉型金矿、钨矿及富含长石、石英的伟晶岩型矿床等金属矿山的尾矿都可以作为原材料进行玻璃的生产。根据尾矿的不同性质，可制作瓶缸玻璃、纤维中碱球、低碱无硼玻璃等不同性质的玻璃。
3）制其他材料
在实际生产中，加气混凝土的生产，常常利用尾矿中的砂作为配料。此外，若尾矿中含有辉绿岩、角闪岩、花岗岩、石灰岩、蛇纹岩、萤石和辉石等矿物组分，可用于制作铸石。
3.3 用于井下填充
对于矿山采空区的处理，常常利用尾矿或废石进行回填，这是一种即经济又适用的方法，对矿山安全有极大的提高作用。
参考文献
[1] 张利珍， 赵恒勤， 马化龙，等. 我国矿山固体废物的资源化利用及处置[J]. 现代矿业， 2012， （10）：1-5.
[2] 龙涛， 杨小聪. 我国金属矿山固体废物污染及其对策分析[C]. 2010中国环境科学学会学术年会论文集（第四卷）. 2010：54-56.
金属表面前处理 篇7
1 水性防腐涂层
在金属表面进行涂刷溶剂型涂料可以获得较为致密的涂层, 但由于溶剂挥发会导致V O C超标, 不符合环保的要求, 因此应当取代。在实际工作中, 用粉末涂料涂装的方式可以有效降低有机溶剂的含量, 并且成本较低, 但是涂层的致密度不够, 因此限制了其实际应用效果。近年来, 水性涂料用在金属表面防腐涂层成为一种趋势, 由于水性涂料不含对人体有害的溶剂, 并且成膜性好, 施工简单, 对设备和工艺条件要求不高, 因此可广泛推广。目前较为成功的成膜配方有水性丙烯酸氨基固化体系, 固含量为40%的羟基乳液以及全甲醚化水性氨基树脂。对于水性涂层的制备, 可以采用手工涂刷的方式, 也可采用喷涂工艺, 其中手工涂刷的均匀性略差, 但能保证不漏涂, 因此可用在结构较复杂的金属工件中。喷涂较为均匀, 但是对拐角等隐蔽部位的处理效果不好, 因此比较适合工件结构简单的场合。
2 金属表面硅烷化处理
硅烷化处理是一种在传统磷化的基础上改进后形成的一种无污染的表面处理工艺, 其主要原料为有机硅烷, 可广泛用于各种金属的表面处理, 当前关于金属表面硅烷化处理工艺的研究较多, 发展速度很快。与磷化工艺相比, 硅烷化处理在过程中不需要加热, 只需常温即可进行, 因此节省了燃料, 与此同时也就间接降低了燃料燃烧过程产生的空气污染, 并且在整个工艺过程中没有重金属离子的参与, 也不产生沉渣, 因此对环境和人体无害, 工艺成本较低, 是普通磷化处理成本的20%以下。因此在世界各国已经普遍认为硅烷化处理是代替传统磷化处理的重要技术之一。
在用硅烷化工艺进行金属表面处理时, 可以在金属表面形成一层致密的保护膜, 并且与金属表面之间的附着力也较强, 这主要是因为硅烷含有两种不同的官能团, 其中一个官能管可与金属等无机物表面的羟基发生反应形成共价键, 因此结合力较大, 而另一个官能团能与树脂形成共价键, 因此使树脂与金属表面能够紧密结合, 再加上合理的涂装工艺 (如喷涂、刷涂、滚涂、浸泡等) 就使得在金属表面能够形成一层均匀、致密并牢固的保护膜, 达到耐腐蚀、氧化的目的。
3 无氰化镀铜工艺
电镀铜一般用于铸模、镀镍、镀铬、镀银和镀金的打底, 在对金属表面镀铜时, 一般传统的镀液内都要含有氰化物, 而氰化物对人体来说是有剧毒的物质, 一旦泄露到环境中也会对环境造成严重的污染, 因此, 国内外一直在致力于寻求一种无氰化镀铜工艺, 使镀铜的过程能够达到无害化、环保的要求。本文提供一种无氰电镀铜工艺, 即按照C u C l2与H2O质量比为28:100配制氯化铜溶液, 并经活性炭处理, 然后在70℃, 600m L水中加入250g的N C B C 990U (粉体) , 充分搅拌后加入100 m L N C B C 990M (浅黄色液体) , 然后用KO H调节p H值至6~8, 将两种溶液混合均匀并加入去离子水至溶液总体积达到1 000m L后加热到80℃, 然后自然降温到50℃, 待镀液澄清透明后经过滤, 电镀时, 将镀液加热至反应温度, 电解15~30m in后可作为电镀液使用, 进行电镀操作。实验证明这种无氰化电镀的镀层较为均匀, 并且达到整个工艺过程的无害化。
4 铝材无黄烟光亮清洗工艺
在铝材的光亮清洗工艺中一般是采用磷酸、硫酸、硝酸的混合酸液中, 加热至一定的温度后进行的, 因此在清洗的过程中会产生大量的酸雾、黄烟。黄烟的成分为氮氧化物, 对环境造成一定的污染, 并且对操作人员的身体健康也有害, 随着科技的发展, 目前人们普遍采用不加硝酸, 而添加一种特殊的添加剂的方式。国内目前生产这种添加剂的厂商有黄岩精细化工厂和佛山吉力达表面处理材料厂等, 添加剂的成分未知, 但已经证实这种工艺在清洗过程中无黄烟产生, 更加环保。
5 不锈钢的无害酸洗钝化
对不锈钢等进行表面的酸洗钝化可以清除工件表面的锈迹、油污、氧化层、污垢等, 使其一方面可以变为均匀的银白色, 美观大方, 另一方面通过酸洗钝化大大提高不锈钢工件的抗腐蚀性能。近年来, 人们研究出一种环保型的酸洗钝化工艺, 其酸液配方为柠檬酸4% (质量分数) 、氧化剂X 5% (体积分数) 、乙醇2.5% (体积分数) 、温度40℃、钝化时间60m in, 经钝化处理后不锈钢表面抗腐蚀性显著增加, 并且操作简单, 人体直接接触也无害。
6 结语
随着人们环境保护观念的增强, 金属表面的处理工艺也要求必须要环保, 因此必须改变传统金属表面处理工艺以牺牲环境为发展代价的局面, 在原有工艺的基础上不断改进, 使金属表面处理行业实现与环境之间的协调发展。
摘要：金属表面处理的传统工艺, 如电镀、磷化、钝化、除油、除锈等都会用到对环境或人体有害的化学成分, 如电镀中用到的六价铬等, 在提倡绿色生产以及循环经济的今天, 发展环保型金属表面处理工艺无疑具有重大的现实意义。本研究介绍了几种金属表面处理的环保型工艺, 希望可以为金属表面处理绿色生产提供一定的参考。
水中重金属分析前处理方法探讨 篇8
1 传统前处理法
1.1 干灰处理方法
干灰化处理方法也等同于高温分解法。具体是指工具倒合适样品到玻璃上, 通过对其加热使水分挥发, 然后再倒到马福炉, 通过燃烧成一定程度。这时候样品中的有机物便充分消失。但是这方法同样有不足之处, 因为汞具有受热挥发的物理性质, 这一方法对于汞是无法检测的。
1.2 湿法方法
湿法方法常常被人们叫做湿式消法。该方法的主要步骤是:在样品试剂中加入强酸, 接着通过借助酒精灯对其加入, 这样能够让试剂中有机物氧化成水蒸气及其他的气体。另外, 该方法是十分容易对食品有着腐蚀作用, 故不经常采用。
2 样品储存及前处理
对于样品的保管方面, 我们必须为要根据不同的鉴定结果, 对不同的样品进行保存。主要包括不同的储存时间, 不同的储存条件以及样品的特性特点。同时, 对于不同的检验, 我们要对其样品取均值。样品中的重金属通常是呈现其溶解状态, 另外水试剂中同样有部分悬浮物和沉积物的保留下来。这样便要我们对于试剂的处理不但要看他的浓度大小, 因为他们在某种条件下是能够相互传递, 同样他们也能够在处理不当的情况下进入到干净的水体中。其次, 对于试剂样品的收集、处理方法及其时间对监测有一定的干扰左右, 导致出现不同的结果, 因此我们必须严格按照有关步骤进行处理。例如, 假如采用湿法分解, 要找试剂中加入强酸进行定性处理, 对于部门黏在悬浮物的重金属便能够溶解吗, 从而走进水体, 便会出现水体试剂中的金属浓度提高;加入对于试剂样品收集后, 没有在试剂中加入强酸, 部分金属极有可能负载玻璃壁上, 从而导致样品的金属浓度降低;最后, 对于加入强酸的顺序以及其处理过程中的过滤顺序同样是十分重要的, 对其最后的测量结果有着非常重要的影响。因此我们进行了一些条件试验。在试验中采用原子吸收法, 每个样品均进行平行样测试。
3 前处理过程中分离方法
前处理是指我们通过有关处理, 从而使试剂达到能够进行直接检测的水平, 而且我们能够通过仪器测量其水样品的各个成分以及不用部分。其中, 分离过程是指把样品中要求进行检测的部分与不相关的成分分开的过程。通常, 这一操作是及其简单容易实施的, 但是这一操作必须要求严格按照操作步骤进行, 因为稍微操作不当便出现问题, 对测量结果影响是很严重的。
3.1 固一液分离过程
这一过程是指通过借传统的方法, 如过滤、离心。然而, 其实际环境是复杂多变的, 金属离子不可能是属于稳定的价态, 同时固液也不能同时存在, 故在对其进行检测前, 要求我们把其固液气三态分开。
3.2 提炼及收集
这种分离技术是通过该试剂样品在不同相间有着不同的特点而分离的。通俗来说, 便是在我们对样品的固、液或气相中提炼和收集该测量成分时, 要不可能产生的干扰因素去掉。
3.3 浓缩精华
对于萃取、吸附、吸收这些能够进行浓缩的方法外, 我们必须从试剂样品中把含待测成分的样品进行固液分离, 除去的操作, 接着进行浓缩。在部分过程中, 要求我们的待测成分的沸点一定要比整体试剂的高。
3.3.1 加热:首先, 我们把试剂样品放在酒精灯上进行加热升温、浓缩。因为部分有机具有受热燃烧的性质, 因此要在试剂中加入足够的水分。这种方法的不足之处便是在样品中假如欧严磊, 要求加热的时间必须足够长。
3.3.2旋转蒸发:该方法通常在有机溶剂的蒸发中使用, 能够很好的去掉有机溶剂。例如, ?在减压的条件中开始运行时, 我们要求溶液达到低温浓缩的目标。同样, 该方法也有一定的不足, 因为在加热浓缩过程中, 我们必须做好防护措施, 防止溶液四周飞溅。
3.3.3 KD浓缩:这个设备占地空间特别大, 所以在一般情况下, 我们必须把试剂样品加热到能够沸腾。判断能够进行测试的标准便是当试剂只剩下5 m L~10m L。
3.3.4 吹入氮气: 该方法是指通过把试剂浓度浓缩到仅剩5 m L以下, 或者我们能够借助蒸发。然后在试剂中吹入氮气, 在这一过程中, 不虚严格保证其压力变化, 接着有机物便有可能挥发除去, 这时候我们要确定合适的氮气气流。这一方法有点便是能偶凭借试剂溶液的不同, 然后在氮气中吹入不同量的氮气, 接着进行改造, 他能够浓缩到仅剩几毫升。
3.4 色谱操作
这一方法是指加入硅胶或者佛罗里硅土等物质, 然后再加入一定量, 从而加入一定量的水, 然后凭借不一样的试剂溶液进行浓缩。该方法在操作过程要留意下面: (1) 填充物质的活性度对其分离有着一定影响, 我们应该提前开展分离技术。 (2) 这一技术主要是借助重力, 难以控制。 (3) 我们在加入试剂样品, 必须严格按照步骤实施。 (4) 因为该步骤是通过人员来进行的, 故要求我们时时刻刻在工作岗位。
4 结语
总而言之, 对于含有重金属的水样品的监测及其处理技术而言。要求我们不仅仅能够在样品试剂中找到很好的监测方法, 同时该方法必须是切实可行, 而且该方法的监测结果是准确无误的。然而, 目前在这一方面依然有着各种各样的难关等待我们去攻破, 我们只有扎实研究, 才能在这些技术发展方面给后来研究者提供好好的技术支持。
参考文献
[1]韩玲玲.重金属污染现状及治理技术研究进展.有色冶矿, 2011 (3) :94-97.
镁合金表面电镀前处理新工艺 篇9
镁合金具有比强度和比刚度高,减震、降噪性能好的优点,其比强度高于铝合金和某些高强度钢。所以,镁合金可替代铝合金和钢材,减轻金属结构件的质量[1,2]。镁合金不仅是航空航天和汽车工业应用的理想金属,而且还大量用于电子、采矿和日用行业[3]。但是,镁合金化学活性高、耐腐蚀性差,在很大程度上限制了其应用。因而,镁合金的腐蚀与防护已成为国内外的研究热点[4]。
镁合金表面处理的方法很多,如阳极氧化技术、化学转化膜技术、有机涂层技术、表面镀覆技术等[5,6]。和电镀工艺有关的常用方法是预镀锌、预镀铜后再电镀其他金属,其预处理工艺复杂,预镀一般要使用剧毒的氰化物[7]。对镁合金基体可以采用焦磷酸盐代替氰化镀铜,来获得结合力良好的镀层[8]。
由于镁合金的化学性质十分活泼,只有选择合理的前处理工艺才能保证电镀层的结合力和防腐蚀性能。本工作在现有的前处理工艺基础上,对酸洗、活化工艺进行了改进,重点探讨了浸锌条件对浸锌层性能的影响,通过增重法和电化学方法确定了AZ91D镁合金镀前处理的优化工艺条件,提出了一种满意的镁合金表面电镀前处理方法,在基体上电镀铜,其镀层与基体结合力良好,为电镀其他金属打下了基础。
1 试 验
1.1 工艺技术
试样材料为AZ91D压铸镁合金,尺寸为1. 0 cm×1. 5 cm,主要化学成分见表1。
具体工艺如下:
基材打磨→超声水洗→化学除油→热水洗→超声水洗→酸洗→超声水洗→活化→超声水洗→浸锌→水洗→电镀铜→水洗→烘干。
超声化学除油:12 g/L 碳酸钠,20 g/L 磷酸钠,1 g/L OP乳化剂, 用磷酸调pH值至10. 0左右, 温度 65 ℃, 超声处理至油除尽。
酸洗:(1)0.5 g/L 硫脲,30 mL/L 硝酸,用氨水调pH=2.0,室温,时间20 s;(2)10 g/L 草酸,室温,时间1 min。
活化:(1) 10 g/L 氟化氢氨,20 g/L 磺基水杨酸,室温,时间80 s;(2)65 g/L 焦磷酸钾,15 g/L 碳酸钠,5 g/L 氟化钠,温度75 ℃,时间2 min。
浸锌:5～45 g/L 硫酸锌,100～200 g/L 焦磷酸钾,5 g/L 氟化钠,5 g/L 碳酸钠,pH值10. 2～10. 4,温度45～85 ℃,时间50～200 s。
电镀铜:60 g/L 焦磷酸铜,300 g/L 焦磷酸钾,40 g/L 酒石酸钾钠,40 g/L 磷酸氢二钾,0.2 g/L 植酸,0.1 g/L 香兰素,pH值8.5～9.0,温度45 ℃左右,机械搅拌,时间30 min。
1.2 性能测试
(1)浸锌层外观
采用50倍体视显微镜观察锌层是否致密、均匀,外观颜色是否均匀、光亮。
(2)浸锌膜重和镀层厚度
用增重法计算浸锌膜的膜重和其后镀铜层的厚度。锌膜膜重计算公式如下(只考虑镁与锌的置换反应和镁在溶液中的腐蚀溶解):
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式中 △m1 ——试片在浸锌液中浸锌前后的质量变化,g
m2 ——试片在空白液中溶解前后的质量变化,g
MZn和MMg ——锌和镁的摩尔分子量,g/moL
S ——试样表面积,cm2
注:空白液由焦磷酸钾、氟化钠和碳酸钠组成,焦磷酸钾浓度与浸锌液中未与硫酸锌发生配合反应时的量相同,其他组分浓度与浸锌液的一致。
镀层厚度的计算采用如下公式:
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式中 m1——镀后的质量,g
m2 ——镀前的质量,g
S ——试样表面积,cm2
d ——铜的密度,8.93 g/cm3
(3)时间-电位和塔菲尔曲线
采用CHI660电化学分析仪测试电位随浸锌时间的变化曲线以及浸锌后的试片在3.5%NaCl溶液中的塔菲尔极化曲线,参比电极为饱和甘汞电极,辅助电极为铂电极。
(4)镀层结合力测试
热震法:将电镀后的试样放入200 ℃箱式电阻炉中加热并保温,1 h后取出立刻放入室温水中骤然冷却,循环3次,观察镀层是否有起皮、脱落现象;划痕法:划边长为1 mm的正方形格子,再用胶布粘扯,观察电镀层是否脱落,不脱落者为合格;锉刀法: 将镀件夹在台钳中,用锉刀锉镀层的边棱,锉刀与镀层表面大约成45°,并由基体金属向镀层方向锉,检查镀层是否揭起或脱落。
2 结果与讨论
2.1 超声化学除油
由于镁合金非常活泼,因此,除油配方的碱性不能太强,当pH值控制在10. 0左右时,除油后浸锌层的耐腐蚀性效果最好。在除油过程中引入超声波,效果会更佳。
2.2 酸洗
酸洗是影响镁合金镀层质量的一个关键步骤,其目的是为了除去试样表面的氧化膜、金属杂质和已嵌入表面的污垢。由于含有SOundefined或Cl- 的溶液对基体过腐蚀,所以考察了硝酸和草酸的酸洗效果。2种酸洗工艺所得浸锌层的Tafel极化曲线见图1。由图1可知,酸洗工艺(1)所得浸锌层的自腐蚀电位要高于酸洗工艺(2) ,且腐蚀电流密度:酸洗工艺(1)<酸洗工艺(2),表明酸洗工艺(1)处理后所得浸锌层具有较好的耐蚀性能。酸洗工艺(1)处理后的试样表面生成一层银灰色吸附膜且较平整,而酸洗工艺(2)处理后的试样表面呈银白色且有腐蚀孔,影响了浸锌层质量,因此,采用酸洗工艺(1)对镁合金进行酸洗出光处理。
2.3 活化
活化的目的是为了进一步去除镁合金表面的氧化物和酸洗时形成的吸附层,形成一层氟化镁膜,使表面电势分布更均匀,增加活性中心以进行有效的浸锌。采用酸洗工艺(1)进行酸洗,再经2种活化液处理后,所得浸锌层的Tafel极化曲线见图2。从图2中可以看出:活化工艺(1)处理后浸锌样品的自腐蚀电位约为-1.389 V,而活化工艺(2)后样品的自腐蚀电位约为-1.421 V;在腐蚀电流密度方面,活化工艺(1)低于活化工艺(2) ,说明活化工艺(1)得到的浸锌层耐蚀性要好一些。其因是活化工艺(1)中F- 的含量比活化工艺(2)的高,试片表面的氟化镁膜要厚些,在活化(2)中随温度升高基体溶解速度加快,基体腐蚀较严重,得到的氟化镁膜要薄些,故在浸锌液中不能有效地抑制基体的腐蚀。活化工艺(1)得到的比活化工艺(2)得到的浸锌层更均匀,更致密。因此,选用活化工艺(1)。
2.4 浸锌
2.4.1 焦磷酸钾浓度的影响
焦磷酸钾是锌离子的配合剂,有助于形成黏附力强的锌膜,它与镁合金表面的氧化镁和氢氧化镁反应生成可溶于水的配合物,其含量的高低直接影响浸锌层的结合力和质量。焦磷酸钾浓度对浸锌膜膜重的影响见图3。试样在不同浓度焦磷酸钾的浸锌溶液中的时间 - 电位曲线及浸锌层的Tafel极化曲线见图4,图5。
由图3可以看出,膜重随着焦磷酸钾浓度的增加而逐渐增加,且焦磷酸钾浓度在100～140 g/L时,膜重增加很快, 140 g/L后膜重增加比较缓慢。当焦磷酸钾浓度较低时,由于置换反应速度慢,锌层多孔不均匀;随着焦磷酸钾浓度的增大,置换反应速度加快;焦磷酸钾浓度太高,得到的浸锌层疏松粗糙,结合力差。由图4可知,当焦磷酸钾浓度为140 g/L时,浸锌时间在50 s之后电位值就趋于稳定,电位达到平衡的时间明显缩短,且电位值也较正,说明基体表面在短时间内形成了较致密的锌膜,浸锌层更趋于稳定。由图5可见,随着焦磷酸钾浓度的增大,浸锌层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电流先是逐渐下降,达到最小值后又逐渐上升,当焦磷酸钾浓度为140 g/L时,浸锌层的耐蚀性最好。综上分析,焦磷酸钾浓度选取140 g/L。
2.4.2 硫酸锌浓度的影响
硫酸锌是浸锌液的主盐,其含量高低直接影响浸锌层的结合力和质量。硫酸锌浓度对浸锌膜膜重的影响见图6,含不同浓度硫酸锌的浸锌溶液中的时间 - 电位曲线及浸锌层的Tafel极化曲线见图7,图8。
由图6可知,当硫酸锌浓度在5～35 g/L时,膜重随着硫酸锌浓度的增加而增加,硫酸锌浓度为35 g/L时膜重达到最大值,之后随硫酸锌浓度的增加而减少。硫酸锌浓度过高时,置换反应速度慢,易产生沉淀,反应效率低;浓度太低,置换反应速度过快,所得浸锌层结晶粗糙,结合力差。从图7可以看到,当硫酸锌浓度为35 g/L时,浸锌电位达到平衡的时间最短,稳定电位也较正,说明试样表面氧化物溶解迅速,且形成了一层较致密均匀的膜。由图8可以看出,随硫酸锌浓度的增加,试样浸锌层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电流先是逐渐下降,达到最小值后又逐渐上升,当硫酸锌浓度为35 g/L时,浸锌层的耐蚀性最好,故硫酸锌浓度控制在35 g/L为宜,此时得到的浸锌层致密,结合强度较高,耐蚀性好。
2.4.3 浸锌温度的影响
浸锌温度对浸锌膜膜重的影响见图9。试样在不同温度的浸锌溶液中的时间 - 电位曲线及浸锌层的Tafel极化曲线见图10,图11。
由图9可知,膜重随着浸锌温度的升高而增大,45～65 ℃之间,随着浸锌温度的升高,膜重增长迅速,温度超过65 ℃之后,随温度进一步增加,膜重增加变得缓慢。当温度较高时,溶液挥发严重且配合剂焦磷酸钾易水解,浸锌层结晶变粗,浸锌层呈蓝黑色,结合力变差,有脱落现象;温度太低时,沉积速率降低,效率低,长时间不能得到均匀致密的浸锌层。由图10可知,浸锌温度为65 ℃时,试样能在短时间内浸上一层均匀致密的锌层,且稳定电位更正,这有利于提高基体与镀层的结合力。从图11可以看出,随着浸锌温度的升高,试样浸锌层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电流先下降后上升,当浸锌温度为65 ℃时,浸锌层的耐蚀性最好。从生产效率以及浸锌膜质量等方面考虑,最适宜的浸锌温度为65 ℃。
2.4.4 浸锌时间的影响
浸锌时间对浸锌膜膜重的影响见图12。试样在浸锌溶液不同时间下所得浸锌层的Tafel极化曲线见图13。
由图12可知,膜重随着浸锌时间的增加而增加,且在50～150 s之间膜重增加较快,150 s之后增加较缓,基本达到稳定。150 s时浸锌层已均匀、致密。由图13可以看出,随着浸锌时间的延长,试样浸锌层在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电流先急剧下降,当浸锌时间达到150 s后,腐蚀电流基本保持不变,此时镁合金表面已形成了一层较均匀致密的浸锌层,进一步延长时间并不能较大地提高浸锌层的耐腐蚀性能。浸锌时间太短,得不到致密的浸锌层,耐蚀性也差,后续工序难以进行;浸锌时间过长不经济。综合考虑,浸锌时间选用150 s为宜。
通过以上试验研究,最终确定的最优浸锌工艺条件为:35 g/L 硫酸锌,140 g/L 焦磷酸钾,温度65 ℃,时间150 s。此条件下所得浸锌层较均匀,耐蚀性好,为后续获得良好的铜镀层打下了基础。
2.5 电镀铜
镁合金经浸锌后需先预镀底层,再电镀其他金属。铜镀层可作为预镀底层,提高后镀金属的均镀性能和结合力。电镀铜主要有氰化物、硫酸盐、焦磷酸盐、柠檬酸、氟硼酸盐、HEDP、氨基磺酸盐镀铜等多种工艺。由于镁合金耐碱蚀而不耐酸蚀,在酸性条件下易被腐蚀,所以氰化物镀铜与焦磷酸盐镀铜适合镁合金上电镀[9,10]。目前预镀时常使用有剧毒的氰化物,对环境危害很大;而焦磷酸盐电镀铜是一种环保型电镀工艺,所以试验对优化浸锌工艺条件下处理的试样以1.0 A/dm2的电流密度直接电镀焦铜30 min,镀层厚度达9.5 μm,铜层外观及结合力测试结果见表2。由表2可知,所得镀层外观细致、光亮,结合力良好。
3 结 论
(1) 经酸洗工艺(1)处理所得到的表面平整光滑,浸锌后耐蚀性较高。
(2) 采用活化工艺(1)后浸锌样品的自腐蚀电位约为-1.389 V,所得到浸锌层均匀致密、耐蚀性较好。
(3)化学浸锌的优化工艺条件为:35 g/L 硫酸锌,140 g/L 焦磷酸钾,温度65 ℃,时间150 s。
(4) 在镁合金表面浸锌后直接进行焦磷酸盐电镀铜,所得镀层外观细致、光亮,经划痕、热震和锉刀试验,镀层无起皮、脱落现象,与基体的结合力良好。
摘要：常用的镁合金电镀前预处理时需预镀锌、预镀铜,还需使用氰化物,不仅污染环境,且预处理工艺复杂。为此,研究了AZ91D镁合金焦磷酸盐体系电镀铜的前处理工艺,分析了酸洗、活化、浸锌液主盐、配位剂、浸锌温度、浸锌时间等工艺参数对浸锌层质量的影响,确定了前处理工艺的优化条件。采用增重法测试了浸锌层的膜重,用电化学方法研究了镁合金的浸锌过程及浸锌层的耐蚀性能,用划痕、热震和锉刀法测试了经该前处理后所得镀铜层与基体的结合力。结果表明:采用该工艺电镀铜所得镀层细致、光亮,镀层与基体结合力良好,对镁合金基体有较好的防护作用。
关键词：镁合金,电镀铜,前处理,浸锌,焦磷酸盐
参考文献
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[2]曾荣昌,柯伟,徐永波,等.Mg合金的最新发展及应用前景[J].金属学报,2001,37(7):637~685.
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[4]杨黎晖,李峻青,姜巍巍,等.镁锂合金化学镀镍工艺[J].中国腐蚀与防护学报,2008,28(3):177~180.
[5]余刚,刘跃龙,李瑛,等.Mg合金的腐蚀与防护[J].中国有色金属学报,2002,12(6):1 087~1 098.
[6]张明远,兰伟,陈亮朝.镁合金表面镀覆工艺现状与发展[J].表面技术,2007,36(2):59~61.
[7]尹建军,李元东,梁卫东,等.镁合金表面电镀锌的预处理工艺研究[J].甘肃工业大学学报,2003,29(1):36~38.
[8]郭洪飞,安茂忠.镁及镁合金电镀与化学镀[J].电镀与环保,2004,24(2):1~5.
[9]周传哲,李宁,黎德育.镁合金AZ91D压铸件表面电镀研究进展[A].2007(第13届)全国电子电镀学术年会暨绿色电子制造技术论坛论文集[C].[出版地不详]:[出版者不详],2007.
长沙湘盾金属表面处理有限公司 篇10
主要产品有:辊压机堆焊修复、新辊锻造及辊套的安装制作;立磨堆焊修复、辊皮及磨盘衬板的全新制作;各种普通风机叶轮制作、叶轮耐磨加固翻新、循环风机耐磨叶轮制作;耐磨焊条、焊丝、复合耐磨钢板供应与加工。
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如何上好金属材料与热处理课 篇11
关键词：金属材料与热处理 学习兴趣 教学方法
金属材料与热处理是一门与生产实践联系非常紧密的课程，也是学习其他机械类课程的基础。来技工学校就读的学生大多是初中毕业生，且大部分学生来自农村，对工作极为向往。在教学中应紧紧抓住这一渴望心理，激发学生的学习兴趣，使学生产生强烈好奇心和求知欲，提高教学效果。
一、重视绪论，充分调动学生的学习兴趣
对于中职学校学生来说，兴趣教学是最行之有效的。因为兴趣一旦激发出来就能让学生产生强烈的求知欲，充分调动起他们的主观能动性，从而克服学习中的困难，真正实现寓学于乐。因此，绪论作为本学科的第一堂课，一定要充分准备以调动学生的学习兴趣，为日后的学习创造一个良好的开端。
首先，要让学生明确“为什么要学这门课”，打消其“学了没用”的念头；其次，要让学生了解学习内容，对这门课有个大致的了解；再次，明确告知学生本课程的学习方法；最后，介绍金属材料及热处理的发展历史。
笔者在网上下载了《故宫奇航》，片中展现了很多我国非常珍贵的青铜器，并用动画的形式简单介绍了青铜的由来，其中还介绍了秦始皇陵铜车马，让学生大致了解了什么是热处理。在播放这个视频的时候，所有学生都认真观看，产生了浓厚的兴趣。
二、重视课堂教学，充分体现学生主体地位
本课程具有三大特点：一是内容庞杂、名词概念多、理论性强，涉及多方面的基础知识，如物理学、化学、力学、材料学及工艺学等，综合性很强。二是与日常生活、生产实际联系紧密，实践性强，且有些相关理论在生产实践中灵活性较大，受各种现实条件制约，所以要做到理论联系实际。三是相关理论的系统性强，结构严密，前后内容密切相关。要想学好这门课，不但要系统掌握相关理论知识，还要具有一定的分析、综合与总结能力。
在课堂教学过程中，要改变教师在讲台上唱独角戏的模式，必须调动学生的积极性，创造机会使学生积极参与到教学活动当中，充分体现学生的主体地位。首先，针对本堂课内容列举学生所了解的生产或生活中的现象，提出问题，让学生带着问题进行学习。其次，讲课过程中，联系举例，向学生提出相关的问题，引导学生思考。最后，课堂结束时留给学生一些问题去思考，为后续课程做准备。
三、理论联系实际，使学生充分理解抽象概念
课堂教学时，教师自身要深刻、准确地理解授课内容，尽量使用通俗易懂的语言把原本抽象的概念用具体的生活实例进行阐述。通过形象而生动的实例来激发学生的兴趣，使其充满好奇，以达到调动学生学习积极性的目的。
例如，在讲授硬度对切削加工性能的影响时，可引用生活中“切肉”的实例来讲解。冻得很结实的肉，硬度很高，切起来很费劲；完全解冻的肉，硬度低，但韧性大，也不好切；只有处于半冷冻状态的肉硬度及韧性适中，最好切。这时再讲解“材料具有适当硬度和一定脆性，其切削加工性能较好”时，学生就很容易理解了。
四、恰当运用多媒体设备，使学生充分理解所学知识
书本上的知识都是静止的状态，对于一些需要动态处理的内容不能充分地表达出来。因此，只靠教材本身的图文和教师抽象的语言描述，学生不仅会感到难学，也会觉得缺乏趣味。如运用多媒体设备，便会收到事半功倍的教学效果。
运用多媒体设备，可为学生形象地展示奥氏体的形成过程、金属结晶的过程等一些只能在特定条件下才能观察到的现象，还可以给学生们播放各种热处理的操作方法，使学生了解工人们真实的工作状态。
由于学校条件有限，不能为学生安排金相实验，笔者就通过多媒体向学生展示一些组织的金相照片，并播放制备金相试样的操作过程。在讲授“钢的火花鉴别”这一节时，笔者给学生播放了教学视频，让他们真正观察到不同材料的火花有何不同。
总之，只要教师和学生共同努力，在教学过程中师生互动，改变传统的教学方法，用新颖的教学方式引导他们去自觉地探求新的知识，努力激发学生的学习兴趣，一定可以学好《金属材料与热处理》这门课。
参考文献：
[1]毛爱祥.浅谈《金属材料与热处理》的兴趣教学[J].教育研究,2009(9).
[2]吴恒艺.“一体化”教学模式在《金属材料与热处理》课程中的应用[J].职业,2011(11).
[3]陈志毅.金属材料与热处理(第五版)[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2007.
金属表面前处理 篇12
1 实验部分
1.1 原料与仪器
乙烯基三氯硅烷:哈尔滨化工研究所;DDS-307型电导率仪:上海精密科学仪器有限公司;CHI650型电化学分析仪:上海辰华仪器公司;钢铁基材:50 mm×50 mm。其他试剂和仪器为实验室常用试剂和仪器。
1.2 实验方法
1.2.1 基材预处理
基体选用钢铁基材进行碱洗去脂和酸洗除锈,然后使用砂纸细化法对基体表面进行预处理,步骤为:除油除锈、砂纸细化或抛光、清洗(碱液清洗金属、清水冲洗、酒精擦拭)、空气吹干。
1.2.2 硅烷水溶液制备
采用去离子水和乙醇共混溶剂作为乙烯基三氯硅烷水解溶剂,溶液组成为乙烯基三氯硅烷:去离子水:乙醇(5:5:90)。在去离子水中加入乙醇,置于磁力搅拌器上搅拌均匀,缓慢加入乙烯基三氯硅烷,滴入乙酸调节pH=4.5,继续搅拌3 h至溶液透明、均匀。
1.2.3 硅烷偶联剂水解过程监测
本实验采用电导率在线测定法监测乙烯基三氯硅烷的水解过程。
1.2.4 硅烷膜的制备工艺
硅烷水溶液达到最佳水解效果后,以浸渍方式涂覆于金属基材上(2 min以内),再放在烘箱中加热固化形成硅烷膜,温度为70～80℃,时间为1 h。
1.3 实验过程流程图
1.4 硅烷膜的耐蚀性能测试
通过对硅烷膜耐蚀性能的测试,可以得出硅烷膜的抗腐蚀能力,也可以定性地证明用于金属预处理防腐涂层时,所得涂层的耐蚀能力的提高。故本文选取三组试样(1)未处理基体、(2)磷化处理、(3)硅烷处理,分别进行了耐蚀测试。
按照GB9274-88进行3%NaCl溶液(pH=7)全浸腐蚀实验。按GB1733-79、GB1763-79分别进行耐水性测试、耐酸碱性测试。按照GB5936-86进行3%Cu SO4溶液点蚀实验。
2 结果与讨论
2.1 水解工艺参数的影响
采用水与乙醇的混合溶剂,利用混合溶剂水解后,与醇解、去离子水水解时相比较电导率变化明显,表明溶液中硅醇含量增大,硅烷溶液的稳定性大大提高。p H值是控制硅烷水解和缩合的最重要因素,pH值高,有利于水解,反之则有利于缩合,pH=7时水解最慢,pH=4～5缩合最慢。对于pH值的选择应根据硅烷的结构及极性来定,对于多数硅烷,最合适的pH值介于4～6之间。
2.2 浸涂时间
硅烷处理工艺中浸涂时间相对较短。这是因为浸涂时溶液中的硅烷分子的吸附过程极为迅速,而主要的成膜过程发生在固化阶段。有研究[8]表明:由于硅烷溶液的吸附是瞬间完成(2 min内)的,浸渍时间对成膜厚度影响不大,而成膜厚度主要取决于硅烷溶液的浓度,单分子膜的形成依靠于硅烷溶液浓度,分子的取向是溶液中分子间通过氢键连结和聚合的结果。因此,在本文中钢基体在硅烷溶液中的浸渍时间为2min内。
2.3 硅烷膜的耐蚀性能
2.3.1 盐水浸泡实验
浸泡实验前试样的处理方法如表1所示。
各种试样在盐水浸渍过程中表面变化情况和腐蚀速率如表2所示。
从表2可见,经硅烷处理的基体耐蚀性明显优于或相当于磷化处理的效果;乙烯基三氯硅烷在固化温度为80℃时的防腐效果最好,所以实验选取的固化温度为70～80℃;固化0.5h与2h的硅烷膜的耐蚀性能比固化1h要差些。
2.3.2 其他试剂浸泡实验
将各种试样浸入规定的介质中,观察试样的变化情况。测试结果如表3、表4。
由表3可见,硅烷的耐水性优于磷化处理。由表4可见,酸对硅烷膜的影响很大,21 h后发生了膜的脱落现象,待膜脱落后腐蚀开始了;磷化处理和硅烷化处理具有优异的耐碱能力。
2.3.3 点蚀实验及孔隙率的测定
按照GB5936-86进行3%CuSO4溶液点蚀实验。将CuSO4溶液滴到试样表面上,试样表面颜色变化情况如下:未处理的试样立即出现红斑,磷化处理的试样经5分钟即出现红斑,经硅烷化处理的试样经24h完好如初,这些表明硅烷化处理的耐点蚀性能明显优于磷化处理。借鉴GB 5935-86测试了硅烷化处理和磷化处理的孔隙率实验发现:在规定时间内(10 min)这两种试样均未出现蓝色斑点,说明硅烷化处理比磷化处理的致密性良好。
3 结论
(1)水解溶剂应采用(水+醇)混合溶剂,此种水解方式溶液稳定性好,能保证硅羟基的含量,且有利于硅烷溶液的应用。
(2)钢基体在硅烷溶液中的浸渍时间取为2 min内。固化温度为70～80℃,时间为0.5～1 h时耐蚀性能最佳。
(3)通过耐水性测试、盐水浸泡测试、耐酸碱性测试、3%CuSO4溶液点蚀实验可以发现,经硅烷处理的金属表面的耐蚀性能优于传统的磷化技术。
(4)本文选取了一种新型的金属表面防护硅烷化处理试剂———乙烯基三氯硅烷。实验结果表明,用硅烷技术替代磷化预处理等,具有环保、成本低、处理件耐蚀性好等优点。
参考文献
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