调控热浸镀锌铝合金镀层表面三价铬化学转化膜性能的成膜方法
一、成果简介
（一）成果概述
该成果提出了一种调控热浸镀锌铝合金镀层表面三价铬化学转化膜性能的成膜方法，属于化学转化成膜技术领域，能够解决现有成膜方法易出现六价铬、成膜质量不均一以及辅助成膜采用的电压高、电流密度大、效率偏低等技术问题。该成膜方法包括将热浸镀锌铝合金镀层放入三价铬化学转化稀释液中，稍作静置后，对其施加脉冲阴极方波电位，于一定温度下化学转化成膜，其中热镀锌铝合金镀层为阴极，对电极为阳极；将上述所得产物清洗、常温干燥后，在热浸镀锌铝合金镀层表面得到三价铬化学转化膜。本发明能够应用于热浸镀锌铝合金镀层表面三价铬化学转化膜的结构和性能调控中，从而应用于热浸镀锌铝合金镀层的临时防护中。
热浸镀铝锌板具有优越的耐腐蚀性和耐热性，被广泛应用于建筑、汽车、家电、交通等国民经济领域。自1972年问世以来，广受市场欢迎，近年来其需求呈现强劲增长。随着热浸镀铝锌板消费的增长和应用领域的不断扩展，用户对其品种、质量和性能的要求日益提高。现阶段，发达国家的热浸镀铝锌板产业市场不断向集团化、规模化和关键技术高度垄断方向发展；而我国的热浸镀铝锌板产业投资规模小、技术水平不稳定、产品结构不合理、低端产品供给过剩、缺乏核心竞争力，环保技术研发、产品创新能力亟待提高。Cr(VI)含量对热浸镀铝锌板表面化学转化技术的应用具有至关重要的影响。传统的六价铬化学转化处理虽然可通过足够的Cr(VI)含量来提供极高的防腐蚀和自愈合能力，但是由于环保指令的实施，目前已被全面禁止使用。寻求不含Cr(VI)的化学转化处理新方法，当前已迫在眉睫。近年来，毒性较小、成膜性能良好的三价铬化学转化膜处理成为最具前景的六价铬化学转化膜替代方案之一。但当前大多数的三价铬化学转化成膜技术尚处于基础研究阶段，仅有极少数用于航空航天领域的工艺商品化，并且工艺稳定性较差、成本居高不下。可以预见，随着国内环保指令日益严格，国内对六价铬化学转化膜处理也会完全禁止，而成熟的三价铬化学转化处理可以较快地强占这一空白市场。因此实现三价铬化学转化膜的产业转化，不仅具有极大的市场空间，而且对环境保护、人体健康具有重要的现实意义。
（二）技术特点及技术指标
热浸镀锌铝合金镀层广泛应用于建筑、交通、家电和装修等诸多领域，起到装饰和保护基底钢材的作用。然而在更为苛刻的腐蚀环境中，热浸镀层的防护性能会逐渐衰退。为进一步提高热浸镀钢板在土壤、海水等特殊环境里的耐久性，需要对其表面进行化学转化处理。传统的制备三价铬化学转化膜的方法主要采用在一定温度下，将材料浸泡在转化溶液中一段时间，不施加任何的外场辅助。并且成膜前，样品表面需要酸洗、碱洗等一列复杂的预处理步骤。传统的成膜方法虽然操作简单、成本低廉，但是步骤繁琐，且成膜的均一性和完整性并不能满足更长时间的服役要求和更高的临时防护性能。本成果提出一种调控热浸镀锌铝合金镀层表面三价铬化学转化膜性能的成膜方法，将热浸镀锌铝合金镀层放入三价铬化学转化稀释液中，稍作静置后，对其施加脉冲阴极方波电位，于一定温度下化学转化成膜。该方法无需复杂的预处理，且所施加的脉冲方波电位的电位值较小，可有效降低能耗，并且可提高三价铬化学转化膜的耐蚀性，并且有利于避免六价铬这一有害物质在膜内的生成，使构建的转化膜具备一定的疏水性。
二、技术成熟程度
形成样机、样品或软件
三、推广合作方式
成果产业化需具备进行三价铬化学转化处理的工艺车间（前处理—转化液浸泡—脉冲调控成膜—清洗—干燥），需具备检验产品性能的测试设备和装备（扫描电镜、XRD、Raman等测试设备和涂层结合力测试仪等设备）。预计投入资金1000万元，场地50亩。
四、团队简介
团队面向油气装备的腐蚀与防护问题，围绕油气工程装备的可靠性管理、金属结构和材料的损伤机制、表面处理技术、腐蚀监检测技术、电化学阻抗谱技术等重点领域和关键技术问题展开研究。依托海洋物探及勘探设备国家工程实验室、新能源物理与材料科学山东省教育厅重点实验室、山东省海洋油气装备焊接与表面处理工程实验室、青岛市焊接与表面技术工程研究中心、青岛市油气分离和转化新材料工程研究中心、青岛市能源与装备材料产学研合作联盟等研发平台，已发展成为国内油气装备腐蚀与防护领域具有重要影响的研究团队。团队先后主持/参与国家自然科学基金、国家863课题、工信部海洋装备科研项目、山东省重点研发计划、山东省自然科学基金等科研项目40余项，在研科研经费逾600万元；出版《热浸镀钢材在海洋环境中的腐蚀行为与失效机制》等专著/教材3部；授权国家发明专利30余项，发表论文200余篇（SCI收录60余篇），SCI他人引用2000余次；荣获山东省科技进步一等奖、中国科学院卢嘉锡青年人才奖、青岛市青年科技奖、青岛市青年科技创新奖，“李焰科研团队”得到青岛市“科技将才”专项计划支持；培养博士、硕士99名，多人次荣获国家奖学金。
五、专利授权及申请情况
国家发明专利：调控热浸镀锌铝合金镀层表面三价铬化学转化膜性能的成膜方法（实审）
六、受资助及获奖情况
国家自然科学基金面上项目，51979282，不锈钢焊接接头在含悬浮硫的碱性络合铁催化剂溶液中的局部阳极溶解行为和应力腐蚀开裂机制，2020-01至2023-12。
联系方式：0532-86983018。
