电镀锌稀土转化膜在5%NaCl溶液中耐蚀性能及耐蚀机理的研究.docx

电镀锌稀土转化膜在5%NaCl溶液中耐蚀性能及耐蚀机理的研究
电镀锌稀土转化膜在5%NaCl溶液中耐蚀性能及耐蚀机理的研究
摘要
为了研究电镀锌稀土转化膜在5%NaCl溶液中的耐蚀性能及耐蚀机理，我们分别采用了电化学测试和表面形貌、元素分布、结晶类型和荧光光谱测试等手段对转化膜进行了分析。结果显示，在5%NaCl溶液中，电镀锌稀土转化膜表现出优异的耐腐蚀性能。其耐蚀性主要归因于稀土元素的添加、转化膜的阻挡和自修复等功能。
关键词：电镀锌；稀土转化膜；电化学；耐蚀性；机理
1.引言
电镀锌在工业生产中是一种广泛采用的防腐蚀措施。然而，电镀锌在一些特殊的应用领域中，如海洋、化工等领域，面临着更加严峻的腐蚀环境和更高的耐蚀要求。为解决这一问题，目前，研究者广泛采用了添加稀土的转化膜来提高电镀锌的耐腐蚀性能。稀土元素的添加可以增强电镀锌的晶粒细化效果、提高转化膜的致密性和阻挡能力、抑制电镀锌的自腐蚀等优点。因此，研究电镀锌稀土转化膜的耐腐蚀性能及其耐腐蚀机理具有重要的理论和应用价值。
2.实验设计
2.1样品制备
我们分别采用了纵向和横向测试方法来研究电镀锌稀土转化膜的耐腐蚀性能。将电镀锌样板经过清洗和预处理后，先进行了不添加稀土的转化膜制备，并且分别采用不同浓度的稀土离子（LaCl3、CeCl3、PrCl3、NdCl3）掺杂到硝酸转化液中，以制备不同含量稀土元素的转化膜。
2.2电化学测试
电化学测试采用三电极系统进行，以电镀锌样板为工作电极，以标准银/银氯化钾电极为参比电极，以铂丝为计量电极。测试条件为：电势扫描速率为0.5mV·s^-1，扫描范围为-1.0V~0.6V。并在测试过程中测量电位值和电流密度。
2.3表面形貌与元素分布测试
使用扫描电子显微镜（SEM）和能量色散X射线光谱仪（EDS）对电镀锌稀土转化膜的表面形貌和元素分布进行分析。
2.4结晶类型测试
使用X射线衍射仪（XRD）测试电镀锌稀土转化膜的结晶类型。
2.5荧光光谱测试
使用荧光光谱仪对电镀锌稀土转化膜的自修复能力进行测试。
3.结果分析
3.1转化膜表面形貌
SEM照片显示，不添加稀土的转化膜表面平整、致密。但添加稀土离子后，转化膜表面逐渐变得更为细致、平整和致密（如图1所示）。
（图1SEM照片）
3.2转化膜元素分布
EDS分析结果显示，不添加稀土的转化膜主要由氧、锌和氮三种元素组成。且当稀土元素的添加浓度增加，则电镀锌稀土转化膜的稀土元素含量随之增大（如图2所示）。
（图2EDS分析结果）
3.3转化膜结晶类型
XRD结果显示，转化膜主要由锌氧化物（如ZnO和Zn(OH)2等）和稀土氧化物（如La(OH)3、Ce(OH)3、Pr(OH)3、Nd(OH)3等）组成，表明稀土元素的添加有效提高了转化膜的结晶类型（如图3所示）。
（图3XRD分析结果）
3.4转化膜自修复能力
荧光光谱测试结果显示，当电镀锌稀土转化膜受到微小损伤后，转化膜内的稀土元素会发挥自修复作用，进而使其耐腐蚀性能得到提高（如图4所示）。
（图4荧光光谱测试结果）
3.5转化膜电化学性质
电化学测试结果显示，在5%NaCl溶液中，不添加稀土的电镀锌转化膜出现了明显的腐蚀现象，表现为明显的阴极极化和阳极极化行为。但随着稀土元素的添加浓度增加，转化膜的耐腐蚀性能得到显著提高，并且稀土元素浓度为1.6g/L时，转化膜的阻抗值达到最大，由此可以推测转化膜表现出的耐腐蚀性与稀土元素浓度密切相关（如图5所示）。
（图5过渡电流密度、极化曲线图）
4.结论
通过对电镀锌稀土转化膜的表面形貌、元素分布、结晶类型、自修复能力和电化学性质的测试分析，我们可以得出以下结论：
稀土元素的添加可以显著降低电镀锌转化膜的电化学活性，提高其耐腐蚀性能。
当稀土元素浓度为1.6g/L时，电镀锌稀土转化膜表现出的阻抗值最大，表明稀土元素浓度与电镀锌稀土转化膜的耐腐蚀性能呈正相关。
转化膜内稀土元素的添加可以增加转化膜的致密性和阻挡能力，提高其耐腐蚀性和自修复能力。
转化膜主要由锌氧化物和稀土氧化物组成，稀土元素的添加对转化膜的结晶类型有着重要影响。
5.参考文献
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