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第一篇 理论研究3

1 金属防护技术的发展3

1.1 金属的大气腐蚀3

1.1.1 大气腐蚀的定义3

1.1.2 大气腐蚀的危害性3

1.1.3 大气腐蚀的分类4

1.1.4 金属大气腐蚀机理5

1.2 化学钝化膜简介7

1.2.1 化学钝化膜的定义7

1.2.2 化学钝化膜的分类方法7

1.2.3 化学钝化膜的处理方式7

1.2.4 化学钝化膜的防护性能8

1.3 镀锌板铬酸盐钝化的历史8

2 无铬钝化新技术进展11

2.1 无铬钝化技术研究进展12

2.1.1 无机物钝化处理12

2.1.2 有机物钝化处理16

2.1.3 硅酸盐钝化工艺18

2.2 钝化成膜机理19

2.2.1 成相膜理论19

2.2.2 吸附理论21

2.2.3 两种理论的区别与联系21

3 硅酸盐钝化工艺23

3.1 概述23

3.2 试验材料23

3.3 试验试剂23

3.4 试验仪器24

3.5 试验方法24

3.5.1 基础镀锌工艺的选择24

3.5.2 钝化工艺的选择25

3.5.3 工艺流程26

3.6 钝化膜中性盐雾耐蚀性测试试验方法27

3.7 正交试验确定钝化液组成28

3.8 钝化液各成分的单因素试验29

3.8.1 SiO2 3-浓度对钝化膜耐蚀性的影响30

3.8.2 SO2 4-浓度对钝化膜耐蚀性的影响30

3.8.3 NO3 -浓度对钝化膜耐蚀性的影响31

3.8.4 H2O2浓度对钝化膜耐蚀性的影响31

3.8.5 成膜促进剂浓度对钝化膜耐蚀性的影响32

3.9 正交试验钝化工艺条件33

3.10 单因素试验考察各工艺条件的影响35

3.10.1 pH值对耐蚀性的影响35

3.10.2 钝化时间对耐蚀性的影响36

3.10.3 钝化温度对耐蚀性的影响37

3.11 本章小结38

4 硅酸盐钝化膜成膜机理39

4.1 概述39

4.2 镀锌层在硅酸盐钝化液中的化学反应39

4.3 硅酸盐钝化膜成膜量子化学计算40

4.3.1 界面pH值上升反应的模拟41

4.3.2 Zn（OH）2脱水反应的模拟49

4.3.3 ZnSiO3生成反应的模拟56

4.4 成膜过程电化学反应65

4.4.1 开路电位-时间曲线65

4.4.2 成膜时间对Tafel曲线的影响67

4.5 钝化膜金相图、SEM图和EDAX能谱分析69

4.5.1 微观形貌及能谱分析69

4.5.2 断面形貌71

4.6 硅酸盐钝化膜X射线光电子能谱分析（XPS）73

4.6.1 钝化膜元素分析73

4.6.2 钝化膜成分分析74

4.7 硅酸盐钝化膜的成膜机理76

4.7.1 二氧化硅胶状物的形成76

4.7.2 镀锌层的溶解76

4.7.3 碱性薄层的形成77

4.7.4 钝化膜的形成77

4.8 本章小结78

5 硅酸盐钝化膜耐腐蚀机理80

5.1 概述80

5.2 镀锌硅酸盐钝化膜的腐蚀热力学80

5.2.1 Zn-H2O系电位-pH图81

5.2.2 Si-H2O系电位-pH图83

5.2.3 Zn-Si-H2O系电位-pH图84

5.3 硅酸盐钝化膜的腐蚀速率86

5.3.1 醋酸铅点滴试验86

5.3.2 中性盐雾试验87

5.3.3 盐水浸泡试验88

5.4 钝化膜的附着力89

5.5 钝化膜的硬度90

5.6 钝化膜表面粗糙度91

5.7 硅酸盐钝化膜的孔隙率96

5.8 电化学方法考察钝化膜的耐蚀性96

5.8.1 Tafel极化曲线的测量97

5.8.2 硅酸盐钝化膜的交流阻抗谱特征98

5.8.3 扫描电化学显微镜的测量100

5.9 扫描电镜观察微观形貌114

5.9.1 表面形貌114

5.9.2 腐蚀产物形貌114

5.10 硅酸盐钝化膜的耐蚀机理分析116

5.11 本章小结117

第二篇 工程实践121

6 示范工程建设及经验121

6.1 概述121

6.2 镀锌硅酸盐钝化膜的用途及市场分析121

6.2.1 镀锌硅酸盐钝化膜的用途121

6.2.2 镀锌硅酸盐钝化膜的市场分析122

6.3 经济、社会及生态效益分析123

6.3.1 经济效益分析123

6.3.2 社会及生态效益125

6.3.3 硅酸盐钝化工艺的市场竞争力126

6.4 电镀锌硅酸盐钝化技术的意义127

7 工业化生产128

7.1 生产应用的主要内容128

7.2 生产应用前期准备工作128

7.2.1 生产中用到的设备129

7.2.2 硅酸盐钝化液的配制流程129

7.3 硅酸盐钝化液稳定性考察130

7.3.1 钝化膜外观130

7.3.2 钝化膜耐蚀性测试130

7.3.3 钝化膜耐盐雾试验均匀性测试131

7.3.4 钝化液中硫酸根浓度的变化132

7.3.5 钝化液pH值变化132

7.3.6 钝化液中硅酸根含量的变化133

7.3.7 钝化液中硝酸根含量的变化134

7.3.8 钝化液中锌离子含量的变化135

7.4 硅酸盐钝化液的维护与管理135

7.4.1 硅酸盐钝化液的配制135

7.4.2 搅拌136

7.4.3 溶液温度136

7.4.4 浸渍时间136

7.4.5 干燥136

7.4.6 严防钝化液遭受污染137

7.4.7 不同形状工件的钝化实例137

7.4.8 常见故障现象的纠正138

7.5 生产中部分零部件产品外观139

7.6 生产应用实现的主要技术经济指标140

7.7 本章小节140

7.7.1 硅酸盐钝化工艺的产业化前期工作140

7.7.2 生产中钝化液性质变化的考察141

7.7.3 硅酸盐钝化液的维护与管理141

7.7.4 镀锌硅酸盐钝化膜的用途及市场分析141

7.7.5 社会及生态效益142

参考文献143