磷酸-單寧酸混合型鐵銹轉(zhuǎn)化劑的作用機(jī)理研究【畢業(yè)論文】

1、<p>　　本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))</p><p>　題 目：磷酸-單寧酸混合型鐵銹轉(zhuǎn)化劑的作用機(jī)理研究</p><p>　學(xué) 院：</p><p>　學(xué)生姓名：</p><p>　專 業(yè)：環(huán)境科學(xué)</p><p>　班 級(jí)：</p><p>　指導(dǎo)教師：<

2、/p><p>　起止日期：</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　引言1</b></p><p><b>　　1材料與方法2</b></p><p>　　1.1實(shí)驗(yàn)材料2</p><p>　　1

3、.2實(shí)驗(yàn)方法2</p><p>　　1.3實(shí)驗(yàn)流程2</p><p><b>　　2工藝研究3</b></p><p>　　2.1磷酸存在形式及含量的確立3</p><p>　　2.2活性金屬粉的緩蝕性能5</p><p>　　2.3單寧酸對(duì)成膜性能的影響6</p&g

4、t;<p>　　2.4亞鐵氰化鉀對(duì)膜性能的影響8</p><p>　　2.5鐵粉對(duì)成膜性能的影響9</p><p>　　2.6金屬離子對(duì)轉(zhuǎn)化膜性能的影響11</p><p>　　2.7有機(jī)酸催化劑的選擇12</p><p>　　2.8緩蝕劑的選擇13</p><p>　　2.9滲透劑

5、的選擇14</p><p><b>　　小結(jié)15</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)16</b></p><p><b>　　致謝17</b></p><p>　　磷酸-單寧酸混合型鐵銹轉(zhuǎn)化劑的作用機(jī)理研究</p><p>　　[摘要]

6、鐵銹轉(zhuǎn)化劑能省去涂敷前的預(yù)處理工作來(lái)，并穩(wěn)定轉(zhuǎn)化已銹蝕的鋼鐵表面，是一種經(jīng)濟(jì)、方便、環(huán)保的表面處理技術(shù)。近年來(lái)關(guān)于鐵銹轉(zhuǎn)化劑制備的報(bào)道較多，然而有實(shí)用性并能產(chǎn)業(yè)化的較少，歸根到底是缺乏理論支持造成的。因此對(duì)鐵銹轉(zhuǎn)化劑的作用機(jī)理進(jìn)行研究非常有必要。本論文以磷酸、單寧酸為基礎(chǔ)原料，添加烏洛托品、甘油等緩蝕劑，以錳離子作為催化劑制取系列鐵銹轉(zhuǎn)化劑產(chǎn)品。并對(duì)其成膜機(jī)理進(jìn)行探討，為鐵銹轉(zhuǎn)化劑的理論提供參考。</p><p>

7、;　　[關(guān)鍵詞]鐵銹轉(zhuǎn)化劑；作用機(jī)理；銹蝕；緩蝕劑；催化劑</p><p>　　Study on effect and mechanism of Phosphoric - tannic acid mixed type rust conversion agent</p><p>　　[Abstract] Rust converting agent can save coating pret

8、reatment before work, and stable transformation of rusted steel surface, it is an economical, convenient, environmental protection surface treatment technology. In recent years, rust converting agent preparation has been

9、 reported more frequently, however, The practical is difference and the energy industry is less, in the final analysis, it is the lack of theory. Thereore, it is very necessary to study the mechanism of action of the ru

10、st co</p><p>　　[Key words] Rust conversion agent；Mechanism of action；Corrosion</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，鋼鐵腐蝕與防腐已成為當(dāng)今世界的一項(xiàng)重大難題。腐蝕生銹造成了大量資源和能源的浪費(fèi)，每年都給社會(huì)帶來(lái)了巨

11、大的經(jīng)濟(jì)損失。</p><p>　　為了獲得優(yōu)良的耐腐蝕性能,涂裝前必須把鋼材上的鐵銹清除干凈,否則會(huì)由于鐵銹的不斷膨脹導(dǎo)致漆膜的防腐效果變差,因此,鋼鐵的除銹處理是涂裝工藝的重要組成部分,對(duì)防腐蝕涂裝的成敗起著決定性的作用[1]。但是許多大型建筑、橋梁、船舶等復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在維修過程中由于受施工條件的限制，難以采用機(jī)械化施工方法，只能采用手工或電動(dòng)工具進(jìn)行除銹，其結(jié)果必然有鐵銹和各種腐蝕產(chǎn)物的殘留，導(dǎo)致除銹質(zhì)

12、量難以得到保證、施工艱難、費(fèi)用巨大[5]。在這種實(shí)際情況下，人們迫切希望有一種在一定的銹蝕表面上能直接施工而且具有較好的防銹效果的涂料，這樣帶銹涂料就應(yīng)運(yùn)而生。</p><p>　　鐵銹轉(zhuǎn)化劑能省去涂敷前的預(yù)處理工作，并穩(wěn)定轉(zhuǎn)化已銹蝕的鋼鐵表面，是一種經(jīng)濟(jì)、方便、環(huán)保的表面處理技術(shù)。近年來(lái)關(guān)于鐵銹轉(zhuǎn)化劑制備的報(bào)道較多，但是有實(shí)用性并能產(chǎn)業(yè)化的較少，歸根到底是缺乏理論支持。因此對(duì)鐵銹轉(zhuǎn)化劑的作用機(jī)理進(jìn)行研究非常有必

13、要。</p><p><b>　　1材料與方法</b></p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)材料</b></p><p>　　儀器：燒杯 移液管 量筒 玻璃棒 塑料瓶 小刀 刷子 水筆 膠頭滴管 電子天平 加熱套 瑪瑙研缽 塑料袋 標(biāo)簽貼 X射線衍射儀。</p><p>　　

14、藥品：生銹的鐵片（切成20cm×10cm的試樣片），多聚磷酸，丹寧酸，金屬粉末（Fe+Zn），烏洛托品，甘油，自來(lái)水，二價(jià)錳，醋酸，硝酸鈉，亞硝酸鈉，氯化錳，醋酸錳等。</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)方法</b></p><p>　　將各種原料按照一定的配比進(jìn)行混合，制成鐵銹轉(zhuǎn)化劑產(chǎn)品。將鐵銹轉(zhuǎn)化劑涂布在生銹鐵片試樣上。觀察表面變化情況，并在顯微照相機(jī)下觀

15、察轉(zhuǎn)化膜結(jié)構(gòu)。對(duì)照配方變化與作用效果之間的聯(lián)系，綜合說(shuō)明該類鐵銹轉(zhuǎn)化劑的作用機(jī)理。</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)流程</b></p><p>　　試樣的制備：將鐵板泡入自來(lái)水中，待其表面生銹后取出，切成20cm×10cm的試樣片，備用。</p><p><b>　　試劑的制備。</b></p>

16、<p>　　帶銹鐵片的涂布，先刷前處理液，再刷后處理液。注意每次要使用不同的刷子，避免污染。每份做4個(gè)樣品。</p><p>　　轉(zhuǎn)化膜刮除和膜層的研磨：將穩(wěn)定的轉(zhuǎn)化膜用小刀刮除，并放入瑪瑙研缽中研磨均勻，裝入塑料樣品袋，貼標(biāo)簽。待測(cè)。</p><p><b>　　工藝研究</b></p><p>　　磷酸存在形式及含量的確立<

17、/p><p>　　在大多鐵銹轉(zhuǎn)化劑中，磷酸都是作為其中的重要組分存在的。鐵銹的主要成分是Fe2O3·H2O、FeOOH和 FeO· H2O [Fe (OH)2]，還有一些Fe3O4·xH2O，在剛加入磷酸的情況下，磷酸與最外層的銹層反應(yīng)，剛開始磷酸是過量的，發(fā)生以下反應(yīng)：</p><p>　　Fe2O3·H2O + 6H3PO4 = 2Fe(H2PO4)

18、3 + 4H2O (1-1)</p><p>　　FeOOH+ 3H3PO4 = Fe(H2PO4)3 + 2H2O (1-2)</p><p>　　2FeO ·H2O/Fe(OH)2+ 4H3PO4 = 2Fe(H2PO4)2 + 3H2O (1-3)</p><p&g

19、t;　　Fe3O4·xH2O+8H3PO4 = Fe3(H2PO4)8 + (4+x)H2O (1-4)</p><p>　　在磷酸過量的情況下，生成的磷酸二氫鹽是可溶的，不能在金屬表面形成緊密的覆蓋膜，但是隨著磷酸的消耗，體系的pH值逐漸上升，磷酸二氫鹽逐漸轉(zhuǎn)化為難溶的磷酸氫及不溶的磷酸鹽：</p><p>　　Fe(H2PO4)3 → Fe2(HPO

20、4)3 → FePO4 (1-5)</p><p>　　Fe(H2PO4)2 → FeHPO4 → Fe3(PO4)2 (1-6)</p><p>　　在氧的作用下，部分亞鐵鹽會(huì)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為三價(jià)鐵鹽：</p><p>　　4Fe3(PO4)2 ＋ 3O2 +

21、 4H3PO4 ＝ 12FePO4 + 6H2O (1-7)</p><p>　　同時(shí)，磷酸會(huì)同金屬基體發(fā)生以下反應(yīng)：</p><p>　　Fe + H3PO4 = Fe(H2PO4)2 + H2↑ (1-8)</p><p>　　Fe(H2PO4)2 → FeHPO4 → Fe3(PO4)2

22、 (1-9)</p><p>　　Fe(H2PO4)2 → Fe(H2PO4)3 (1-10)</p><p>　　FeHPO4 → Fe2(HPO4)3 (1-11)</p><p>　　Fe3(PO4)2→ FeP

23、O4 (1-12)</p><p>　　因此，與磷化作用相似，在沒有鐵銹的地方或鐵銹量不足時(shí)，磷酸與基體鐵反應(yīng)同樣可以生成具有保護(hù)作用的磷化膜。但是磷酸的含量對(duì)鐵銹轉(zhuǎn)化劑的性能會(huì)有顯著的影響，如表1所示不同濃度的磷酸對(duì)鐵銹進(jìn)行轉(zhuǎn)化后的效果：</p><p>　　表1 磷酸濃度對(duì)鐵銹轉(zhuǎn)化的影響</p>

24、;<p>　　從上表1可以看出，磷酸含量在30-40%時(shí)，得到的轉(zhuǎn)化膜最好，濃度太低時(shí)，不能將鐵銹完全反應(yīng)，得到的轉(zhuǎn)化膜不完整，而磷酸濃度太高時(shí)，由于磷酸與基體鐵反應(yīng)，產(chǎn)生大量的氫氣，氫氣的鼓泡效應(yīng)使得轉(zhuǎn)化膜出現(xiàn)孔洞，難以起到保護(hù)膜的作用。</p><p>　　同時(shí)發(fā)現(xiàn)，優(yōu)選磷酸含量為30-40%時(shí)，形成的轉(zhuǎn)化膜也是比較粗糙的，這是由于磷酸容易與基體金屬反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，氫氣的逸出導(dǎo)致轉(zhuǎn)化膜出現(xiàn)微小孔隙

25、。作為磷酸在眾多場(chǎng)合的替代產(chǎn)品多聚磷酸可以分解為磷酸，使用多聚磷酸的效果如下：</p><p>　　表2 不同濃度的多聚磷酸轉(zhuǎn)化效果</p><p>　　從上表2可以發(fā)現(xiàn)，采用多聚磷酸得到的轉(zhuǎn)化膜比用磷酸得到的轉(zhuǎn)化膜要平整，這是由于相比磷酸多聚磷酸更粘稠，并不會(huì)迅速透過銹層而與基體鐵反應(yīng)，因此釋放的氫氣量要比磷酸少，同時(shí)多聚磷酸分解后與鐵銹與金屬鐵反應(yīng)，而相比基體鐵，鐵銹更容易與分解后的磷

26、酸反應(yīng)，所以多聚磷酸經(jīng)過緩慢分解，相對(duì)磷酸來(lái)說(shuō)，鐵銹是過量的，使用多聚磷酸時(shí)將優(yōu)先發(fā)生酸與鐵銹反應(yīng)，這樣不僅減少了酸對(duì)基體的破壞，同時(shí)還減少了氫氣量，使得轉(zhuǎn)化膜更為完整。</p><p>　　多聚磷酸添加量過低時(shí)，銹層不能得到完全轉(zhuǎn)化，而添加量過高將無(wú)法避免氫氣的逸出，導(dǎo)致轉(zhuǎn)化膜出現(xiàn)孔隙，多聚磷酸的最佳添加量為40-50%。</p><p>　　(a)

27、 (b) (c) </p><p>　　圖1 多聚磷酸含量對(duì)成膜影響</p><p>　　(a)帶銹鋼片，(b)多聚磷酸含量適中(42%)，(c)多聚磷酸含量過高(60%)</p><p>　　活性金屬粉的緩蝕性能</p><p>　　金屬在自然環(huán)境中的腐蝕幾乎都是電化學(xué)腐蝕。當(dāng)金屬被放置

28、在水溶液中或潮濕的大氣中，金屬表面會(huì)形成一種微電池，也稱腐蝕電池，腐蝕電池的陽(yáng)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，使陽(yáng)極發(fā)生溶解，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)。以鋼鐵為例，工業(yè)用的鋼鐵，除鐵之外，還含有石墨、滲碳體(Fe3C)以及其它雜質(zhì)，由于這些雜質(zhì)沒有鐵活潑，這樣形成的腐蝕電池的陽(yáng)極為鐵，發(fā)生下列氧化反應(yīng)：</p><p>　　Fe - 2e → Fe2+ (1-13)</p>

29、<p>　　而陰極為雜質(zhì)，在中性或堿性介質(zhì)中，陰極上發(fā)生吸氧反應(yīng)：</p><p>　　O2＋2H2O＋4e- = 4OH- (1-14)</p><p>　　在酸性介質(zhì)中，陰極發(fā)生析氫反應(yīng)：</p><p>　　2H+＋2e- =H2 (1-15)</p><p>　　由于鐵與雜質(zhì)緊密接觸

30、，使得腐蝕不斷進(jìn)行。</p><p>　　直接造成金屬材料破壞的是陽(yáng)極反應(yīng)，故常采用外接電源或用導(dǎo)線將被保護(hù)金屬與另一塊電極電位較低的金屬相聯(lián)接，以使腐蝕發(fā)生在電位較低的金屬上，這種方法叫做陰極保護(hù)。通過在轉(zhuǎn)化膜中摻雜少量腐蝕電位較低的金屬，如下圖2所示，則腐蝕電位較低的金屬將會(huì)作為陽(yáng)極發(fā)生腐蝕，而基體鐵受到保護(hù)。</p><p>　　圖2 犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)示意圖</p>

31、<p>　　選擇幾種腐蝕電位較低的金屬摻雜到轉(zhuǎn)化膜中，發(fā)現(xiàn)效果如下；</p><p>　　表3 轉(zhuǎn)化劑中添加活性金屬后的性能</p><p>　　通過實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，鈣、鎂、鋅由于腐蝕電位比鐵低，對(duì)基體的腐蝕都具有保護(hù)作用，但是使用鈣、鎂摻雜后，由于其不能參與成膜，因而導(dǎo)致轉(zhuǎn)化膜不完整，而摻雜鋅后卻可以使轉(zhuǎn)化膜更為致密、完整，這主要是由于鋅發(fā)生了以下反應(yīng)：</p>&

32、lt;p>　　Zn - 2e = Zn2+ (1-16)</p><p>　　3Zn2＋+ 2PO43- = Zn3(PO4) (1-17) </p><p>　　nZn2+ + mFe2+ + xPO43- → ZnnFem(PO4)x (1-18)</p><p>

33、;　　由于發(fā)生腐蝕后的鋅形成了更難溶的Zn3(PO4)、ZnnFem(PO4)x，參與了成膜，使得轉(zhuǎn)化膜更為致密。</p><p>　　單寧酸對(duì)成膜性能的影響</p><p>　　單寧酸也叫丹寧酸或鞣酸（結(jié)構(gòu)見圖3）</p><p><b>　　圖3 單寧酸結(jié)構(gòu)式</b></p><p>　　單寧酸能與鐵反應(yīng)形成穩(wěn)定的鞣

34、酸鐵絡(luò)合物，這種絡(luò)合物是一種不溶性的具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的藍(lán)黑色有機(jī)膜。多聚磷酸存在，使鞣酸更容易與鐵離子起絡(luò)合作用，發(fā)生以下反應(yīng)，</p><p><b>　?。?-19）</b></p><p>　　磷酸的存在不僅為鞣酸鐵絡(luò)鹽的形成提供介質(zhì)條件，且自身具有磷化功能，兩者的協(xié)同作用大大提高了防銹效果，因而是較為理想的轉(zhuǎn)化劑[2]。</p><p>　

35、　在45%磷酸溶液中，加入不同濃度的單寧酸，轉(zhuǎn)化效果如下：</p><p>　　表4 單寧酸的協(xié)同效果</p><p>　　由上表4可知，單寧酸的加入可以顯著提高銹層的轉(zhuǎn)化速度，同時(shí)可以提高轉(zhuǎn)化膜的完整程度，但是單寧酸加入量過高，會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)化膜附著力差，不穩(wěn)定。單寧酸添加濃度以5-10%為宜。</p><p>　　圖4 添加合適量的單寧酸使膜更完整</p>

36、<p>　　(a)帶銹鋼片，(b)轉(zhuǎn)化劑為多聚磷酸，(c)多聚磷酸中添加單寧酸</p><p>　　亞鐵氰化鉀對(duì)膜性能的影響</p><p>　　在一些鐵銹轉(zhuǎn)化劑中加入了亞鐵氰化鉀來(lái)協(xié)助成膜，這主要是亞鐵氰化鉀容易與三價(jià)鐵反應(yīng)生成藍(lán)色的亞鐵氰化鐵絡(luò)合物，俗稱普魯士藍(lán)，隨著普魯士藍(lán)濃度的增加，形成膠體溶液，最終形成沉淀。在多聚磷酸中添加亞鐵氰化鉀，會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)：</p&

37、gt;<p>　　H6P4O13 + 3H2O = 4H3PO4 (1-20)</p><p>　　4H3PO4 + K4[Fe(CN)6] = H4[Fe(CN)6] + 4KH2PO4 (1-21)</p><p>　　所得到

38、的亞鐵氫氰酸與鐵銹繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，生成亞鐵氰化鐵沉淀：</p><p>　　2Fe2O3 + 3H4[Fe(CN)6] = Fe4[Fe(CN)6]3 + 6H2O (1-22)</p><p>　　4Fe(OH)3 + 3H4[Fe(CN)6] = Fe4[Fe(CN)6]3 + 12H2O (1-23)</p><p>　　

39、在多聚磷酸溶液中添加不同濃度的亞鐵氰化鉀，效果如下：</p><p>　　表5 轉(zhuǎn)化劑中添加亞鐵氰化鉀后的性能</p><p>　　(a) (b) (c)</p><p>　　圖5亞鐵氰化鉀成膜情況</p><p>　　(a)帶銹鋼片，(b)轉(zhuǎn)化劑為多聚磷酸鈉，(c)多聚磷酸鈉中添

40、加亞鐵氰化鉀</p><p>　　從實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，亞鐵氰化鉀對(duì)鐵銹轉(zhuǎn)化沒有明顯促進(jìn)作用，通過亞鐵氰化鉀形成的轉(zhuǎn)化膜容易脫落。</p><p>　　鐵粉對(duì)成膜性能的影響</p><p>　　如果帶銹金屬表面鐵銹較少，在磷酸的作用下，容易對(duì)金屬基體造成破壞，同時(shí)由于鐵銹較少，基體鐵活性低，難以形成完整、致密的轉(zhuǎn)化膜屬。在這種情況下，如果讓濕潤(rùn)的鐵銹表面吸附一定量的鐵粉，

41、則會(huì)有較好的效果。下表為鐵銹較少的帶銹金屬表面附著一定量的鐵粉后使用鐵銹轉(zhuǎn)化劑后的效果。</p><p>　　表6 轉(zhuǎn)化劑中添加鐵粉后的性能</p><p>　　從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得知，少量的鐵粉有助于形成更完整及致密的轉(zhuǎn)化膜，當(dāng)金屬表面銹層較少時(shí)，基體鐵活性很低，難以與轉(zhuǎn)化劑形成完整的轉(zhuǎn)化膜，而鐵粉活性非常好，與磷酸發(fā)生發(fā)生以下反應(yīng)從而形成完整的轉(zhuǎn)化膜，</p><p&g

42、t;　　Fe + H3PO4 = Fe(H2PO4)2 + H2↑ (1-24)</p><p>　　Fe(H2PO4)2 → FeHPO4 → Fe3(PO4)2 (1-25)</p><p>　　Fe(H2PO4)2 → Fe(H2PO4)3 (1-26)</p><p>　　F

43、eHPO4 → Fe2(HPO4)3 (1-27)</p><p>　　Fe3(PO4)2→ FePO4 (1-28)</p><p>　　同時(shí)，在酸性條件下，鐵粉還會(huì)與三氧化二鐵發(fā)生如下反應(yīng)，生成晶體結(jié)構(gòu)的三氧化二鐵與氧化亞鐵的混合物，即四氧化三鐵。</p>&

44、lt;p>　　Fe + 4Fe2O3 ＝ 3Fe3O4 (1-29)</p><p>　　而晶體狀的四氧化三鐵俗稱磁鐵礦，其結(jié)構(gòu)致密、完整，具有非常好的耐蝕性能，同時(shí)由于其具有磁性，除了通過物理及化學(xué)作用吸附在金屬基體上之外，它與金屬基體之間還通過磁性吸引力緊密的作用在一起，不容易脫落。</p><p>　　(a)

45、 (b)</p><p>　　圖6 鐵粉對(duì)成膜的影響</p><p>　　(a)帶銹鋼片，(b)多聚磷酸鈉中添加過多鐵粉</p><p>　　金屬離子對(duì)轉(zhuǎn)化膜性能的影響</p><p>　　為了促進(jìn)成膜速度及使轉(zhuǎn)化膜更為致密、完整，往往需要在轉(zhuǎn)化劑中添加金屬離子，常用的為鋅離子與錳離子，這主要是鋅、錳離子容易發(fā)生下列反應(yīng)：&

46、lt;/p><p>　　3Mn2＋+ 2PO43- =Mn3(PO4) (1-30)</p><p>　　nMn2+ + mFe2+ + xPO43- → MnnFem(PO4) (1-31)</p><p>　　3Zn2＋+ 2PO43- = Zn3(PO4)

47、 (1-32)</p><p>　　nZn2+ + mFe2+ + xPO43- → ZnnFem(PO4)x (1-33)</p><p>　　生成的產(chǎn)物非常致密、附著力強(qiáng)，下面為不同鋅錳離子含量對(duì)轉(zhuǎn)化膜的影響：</p><p>　　表7 轉(zhuǎn)化劑中添加鋅或錳離子后的性能</p><p>　　從上面實(shí)驗(yàn)可以得知

48、，鋅錳離子過低時(shí)，對(duì)膜的改善效果并不明顯，而當(dāng)鋅錳濃度過高時(shí)，成膜并不完整，這可能是由于鋅錳濃度太高時(shí)，鋅錳與磷酸形成的膜無(wú)法跟鐵銹與磷酸形成的膜很好的滲透在一起，鋅錳離子的最佳使用濃度為2-5%。同時(shí)從實(shí)驗(yàn)還可以得知，錳離子的效果要由于鋅離子的效果。</p><p>　　(a) (b)</p><p>　　圖7 錳離子對(duì)成膜的影響</p&g

49、t;<p>　　(a)帶銹鋼片，(b)轉(zhuǎn)化劑中添加適量錳離子</p><p><b>　　有機(jī)酸催化劑的選擇</b></p><p>　　通?？梢栽谵D(zhuǎn)化劑中加入少量有機(jī)酸作為催化劑，這樣可以提高轉(zhuǎn)化速度，并有可能提高轉(zhuǎn)化膜性能，下表為不同的有機(jī)酸的催化效果。</p><p>　　表8 不同有機(jī)酸對(duì)轉(zhuǎn)化劑的性能影響</p>

50、;<p>　　從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得知，盡管甲酸酸性強(qiáng)，可以催化鐵銹的溶解，但是其也會(huì)造成基體的腐蝕，并且對(duì)轉(zhuǎn)化膜也無(wú)改善作用；而丙酸并不能顯著提高轉(zhuǎn)化速度；乙酸效果最為明顯，乙酸的催化作用不僅在于其酸性，同時(shí)還在于它的絡(luò)合作用，在乙酸的酸催化作用下，部分鐵銹得以溶解，同時(shí)由于乙酸根的絡(luò)合作用，這些溶解后的鐵離子能夠迅速?gòu)蔫F銹中脫離下來(lái)，參與成膜反應(yīng)。</p><p>　　圖8 轉(zhuǎn)化劑中添加適量醋酸后的

51、成膜情況</p><p><b>　　緩蝕劑的選擇</b></p><p>　　緩蝕劑包括在使用鐵銹轉(zhuǎn)化劑時(shí)能夠適當(dāng)抑制磷酸對(duì)基體的腐蝕，避免對(duì)基體造成大的破壞以及產(chǎn)生較多氫氣造成轉(zhuǎn)化膜多孔，同時(shí)緩蝕劑存在于最終的轉(zhuǎn)化膜中，可以協(xié)助轉(zhuǎn)化膜起到緩蝕作用。實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)了丙炔醇、鉻酸鉀、鉬酸鉀、亞硝酸鈉、硝酸鈉、烏洛托品的緩蝕性能如下：</p><p>

52、　　表9 不同緩蝕劑用于轉(zhuǎn)化劑中的性能</p><p>　　從實(shí)驗(yàn)結(jié)果得知，在酸性介質(zhì)下，丙炔醇有很好的緩蝕效果，對(duì)氫氣泡有非常好的抑制效果，但是由于其在酸性介質(zhì)中具有太好的緩蝕效果，導(dǎo)致鐵粉與基體完全不與磷酸反應(yīng)，這樣在鐵銹較少時(shí)及沒有鐵銹的表面無(wú)法形成轉(zhuǎn)化膜。鉻酸鈉與鉬酸鈉在中堿性條件下具備較好的緩蝕效果，但是在酸性條件下沒有明顯的緩蝕效果，因此它們不具備抑制氫氣泡的作用，無(wú)法保障鈍化膜沒有孔隙。而亞硝酸鈉本

53、身容易還原為氧化氮，形成氣泡導(dǎo)致轉(zhuǎn)化膜出現(xiàn)孔洞。而硝酸鈉在酸性介質(zhì)中具有較好的緩蝕效果，而在中堿性條件下并不具備明顯的緩蝕效果。同時(shí)丙炔醇、鉻酸鉀、亞硝酸鈉都有致癌作用。使用烏洛托品結(jié)果證實(shí)，其在酸性條件下具有一定的緩蝕效果，因而具有一定的抑制氫氣泡的作用，同時(shí)其在中堿性條件下也具有一定的緩蝕效果。另外，烏洛托品還具備絡(luò)合作用，使鐵離子容易從鐵銹中脫落出來(lái)與轉(zhuǎn)化劑反應(yīng)。</p><p><b>　　滲透

54、劑的選擇</b></p><p>　　通常的鐵銹轉(zhuǎn)化劑只能對(duì)較?。?lt;0.2μm）的銹層具有轉(zhuǎn)化效果，如果銹層較厚，則鐵銹轉(zhuǎn)化劑難以滲透到里面與鐵銹發(fā)生作用，這種情況一般需要使用滲透劑，通過使轉(zhuǎn)化劑較易滲透到里層反應(yīng)。</p><p>　　表10 鐵銹轉(zhuǎn)化劑中滲透劑的選擇</p><p>　　從上面可以看出，甘油不但具有很好的滲透作用，同時(shí)還可以提高

55、鐵銹與轉(zhuǎn)化劑的轉(zhuǎn)化速度，這是由于甘油可以很好地降低鐵銹的表面張力，使得轉(zhuǎn)化劑與鐵銹可以充分接觸，從而達(dá)到好的效果。</p><p><b>　　小結(jié)</b></p><p>　　本研究開發(fā)的鐵銹轉(zhuǎn)化劑由前處理液與后處理液組成，其中前處理液為：金屬粉末(Fe+Zn)+烏洛托品+甘油+H2O，后處理液為：多聚磷酸+H2O+二價(jià)錳+醋酸+單寧酸。也可以將前處理液與后處理液混

56、合成單一配方。其中多聚磷酸為主體成分，與鐵銹或金屬鐵反應(yīng)轉(zhuǎn)化為磷酸亞鐵或磷酸鐵膜；單寧酸協(xié)同多聚磷酸與鐵銹發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)，提高轉(zhuǎn)化速率及轉(zhuǎn)化膜的致密度；醋酸作為催化劑，對(duì)鐵銹有溶解作用，同時(shí)還可以與鐵銹中的鐵離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，使鐵離子游離出來(lái)，便于轉(zhuǎn)化劑與之發(fā)生反應(yīng)；錳離子可以與磷酸發(fā)生沉淀反應(yīng)，生成磷酸錳或磷酸鐵錳，使轉(zhuǎn)化膜更為完整；金屬鐵粉可以與鐵銹中的三價(jià)鐵反應(yīng)，生成耐蝕的磁鐵礦通過磁力吸附在金屬基體上，同時(shí)由于鐵粉比基體的金屬鐵活

57、性高，多余的多聚磷酸將優(yōu)先與鐵粉反應(yīng)，避免金屬基體遭到磷酸的破壞，特別是金屬表面鐵銹不完整時(shí)，多聚磷酸可以與鐵粉發(fā)生反應(yīng)生成磷化膜；烏洛托品作為緩蝕劑，在鐵銹與多聚磷酸發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)過程中，可以減緩多聚磷酸對(duì)金屬基體的破壞，同時(shí)剩余的烏洛托品會(huì)存在于轉(zhuǎn)化膜中，持續(xù)發(fā)生緩蝕性能；甘油作為滲透劑，有助于轉(zhuǎn)化劑向深層銹層滲透，使轉(zhuǎn)化劑可以用于較厚銹層的轉(zhuǎn)化。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b&g

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