铅的阳极及方波磷化工艺研究
随着国民经济的快速发展，铅已变成现代生产生活中必不可少的金属材料。其物理化学性质决定了它在特定环境中易于被腐蚀，从而缩短使用寿命。为解决这个问题，本文选用磷化方法对其进行保护。磷化技术是当前采用较多的金属表面处理技术。但大多数的磷化工艺处理温度要求高，磷化处理后的废液含有大量的沉渣，废油等，造成了经济上的损失，而且大多数使用的磷化液中含有产生有毒气体的促进剂，造成对人体的危害，最为主要的是传统的磷化工艺仅适用于活泼金属的磷化。因此开发无毒低污染、适用范围广的磷化工艺已成为当今磷化工艺的主要研究方向。
基于上述背景，本文选用简单的基础磷化液研究了铅的两种电化学磷化工艺。首先选用了Zn-Ca系、Zn-Mg系磷化液，阳极磷化法对纯铅进行磷化，通过电化学性能测试表征了磷化膜的耐腐蚀性能，使用光学显微镜观测表征了磷化膜的形貌。并考察了磷化温度，pH值，以及磷化时间对磷化效果的影响。结果表明锌钙系磷化效果明显好于锌镁系磷化。使磷化成膜时间从几十分钟降低到几分钟，在pH=2.70，温度70℃左右时达到较好的阳极磷化效果，自腐蚀电流相对于空白铅样降低两个数量级，阳极磷化大大降低了铅的腐蚀速率，起到了很好的防腐蚀作用。
本文同时研究了锌钙系方波磷化，并和阳极磷化做了对比研究。研究表明两种磷化方法均可有效的提高纯铅的耐腐蚀性能，使纯铅的耐腐蚀性能大幅度的提高，自腐蚀电流分别降低了2～3个数量级；通过电化学阻抗谱和Tafel曲线测试表明在相同的磷化液体系中磷化时，与方波磷化处理的铅样相比，阳极磷化后的铅样耐腐蚀性能更优越，腐蚀电流相比方波磷化铅样降低为一个数量级；空隙率的计算表明阳极磷化的覆盖度明显优于方波磷化。同时表征了磷化膜的形貌，阳极磷化膜主要以短棒状和片状结晶为主；而方波磷化膜以细小晶粒为主。
热力学以及动力学分析表明：升高温度有利于加速磷化，因为磷化反应为吸热反应，加热可以为磷化反应补充所需能量，同时，温度升高增大反应速率常数、加速磷化反应；磷化液浓度通过对自由活性磷酸盐离子量的浓度降的影响，而影响成膜的速度，进一步影响的磷化膜性能，所以磷化液的浓度要控制在适当的范围之内。
纯铅材料;金属表面处理技术;电化学磷化工艺;方波磷化膜
重庆大学
硕士
物理化学
雷惊雷
2009
中文
TG178
58
2010-08-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）