光照對鍍鋅層黑變的影響
電鍍鋅鋼板的黑變是嚴重影響鋼板質量的一種鍍鋅層的初期腐蝕過程。世界各大鋼鐵廠廠家對防止黑變的對策進行了系統(tǒng)的研究。我們在前一階段的研究中發(fā)現(xiàn),鉻酸鹽鈍化使黑變反應的活化能大幅度的升高,有效地延緩了黑變的進程,且經鈍化后的鍍鋅層表面的黑變符合Wagner方程。鉛的存在極大地提高了黑變的速率,并發(fā)現(xiàn)在硫酸鹽鍍鋅液中,鉛以硫酸鉛膠團的形式存在, 在電鍍過程中吸附在鍍層的最外表面,凡是除去鍍液中硫酸鉛的措施以及在鈍化前和鈍化中對含鉛的膠體膜采取破膠或溶解的方法都可以抑制黑變的發(fā)生。盡管已經有人研究了堿性水溶液中的氧化鋅粉末的光電行為,卻未見關于鍍鋅層表面的氧化鋅在大氣中的腐蝕行為的報道。
我們設計了在超高級恒溫水浴中的濕熱腐蝕試驗。用汞燈作為光源,采用鍍層表面明度差法,研究了鉛與光照對黑變反應的速率、黑變反應活化能及活化熵的影響,并對其原因進行了探討。光抑制黑變的原因分析如下: ZnO具有光致吸脫反應的性質,在光照下ZnO表面所吸附的氧要發(fā)生脫附,使得鋅的氧化反應受到抑制。光致吸脫反應中典型的例子就是氧在ZnO粉末上的吸脫附反應,吸附主要是伴隨著離子生成的吸附機理。
在吸附有陰離子的半導體表面,由陰離子的吸附引起了半導體內的能帶彎曲。在高溫真空條件下,光促進了氧在半導體表面的吸附。在大氣中, 當ZnO表面充分吸附了氧氣之后,光的照射將引起吸附氧的脫附,這是由于光照使半導體內部產生電子空穴對,在表面電場作用下,空穴(h+)向外側,電子向內側運動,空穴到達表面后，會發(fā)生反應。無論在光照與否、含鉛與否的條件下,鈍化鋼板的黑變過程都符合Wagner方程。鉛是促進黑變的重要因素,鉛的存在極大地降低了黑變反應的活化能Ea,同時鉛的存在也降低了光照對黑變的影響程度。光照使黑變反應活化能略有降低,但同時使指前因子A大幅度地降低,總的作用結果抑制了黑變反應。中國糧油儀器網 http://m.feta-virtual.com/
