钛与锌反应-定义说明解析

—－可编辑修改，可打印——别找了你想要的都有！精品教育资料——全册教案，，试卷，教学课件，教学设计等一站式服务——全力满足教学需求，真实规划教学环节最新全面教学资源，打造完美教学模式青铜器时代铁器时代使用铝制品使用合金知识点2:金属的物理性质及其用途化学方程式发出耀眼的白2Mg+O22MgO4Al+3O22Al2O33Fe+2O2Fe3O42Cu+O22CuO 在其表面形成一层致密的氧化物薄膜,从稀盐酸稀硫酸产生大量Mg+2HCl MgCl2+H2↑Mg+H2SO4MgSO4+H2↑生成的气体能够燃烧且产生淡蓝色产生溶液仍为Zn+2HCl ZnCl2+H2↑Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑生成的气体能够燃烧且产生淡蓝有气泡产Fe+2HCl FeCl2+H2↑Fe+H2SO4FeSO4+H2↑溶液由无色逐渐生成的气体能够燃烧且产——————反应的化学方程式浸入溶液中的铝丝表面覆盖一层紫2Al+3CuSO4Al2(SO4)3+3Cu浸入溶液中的铜丝表面覆盖一层银Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag知识点4:置换反应1.定义:由一种单质和一种化合物反应,生成另一种单质和另一种化合物的反应叫做置换反应。

置换反应是化学反应基本类型之一,可表示为A+BC AC+B。

2.置换反应与化合反应、分解反应的比较见表4。

C+O2CO2CO2+H2O H2CO3A+B+… C2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑CaCO3CaO+CO2↑C A+B+…合物的反应反应物和生成物都是一种单质和C+2CuO2Cu+CO2↑Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑A+BC AC+B易错警示单纯生成单质和化合物的反应或有单质和化合物参加的反应都不一定是置换反应。

如2H2O22H2O+O2↑与CH4+2O2CO2+2H2O都不属于置换反应。

知识点5:金属活动性顺序及应用1.常见金属的活动性顺序(见图1)。

2.金属活动性顺序的应用1.实验目的:通过实验探究铁的冶炼原理。

钛焰色反应-概述说明以及解释1.引言1.1 概述钛焰色反应是一种特殊的化学现象，指的是当钛金属暴露在高温或高能量条件下时，它会显示出多种令人惊叹的色彩。

这种反应是由于钛金属表面氧化层的形成和光学性质引起的。

钛金属是一种轻巧但强度极高的金属，具有优异的抗腐蚀性能。

当钛金属与氧气接触时，表面会形成一层致密的氧化层，称为钛氧化物。

钛氧化物层的形成是一个氧化还原（redox）过程，其中钛金属失去电子而被氧化成钛离子，而氧气接受电子而被还原成氧离子。

这个氧化还原过程是钛焰色反应的关键。

钛焰色反应的色彩变化是由于钛氧化物层的厚度和结构变化引起的。

当钛金属受到外部热能的刺激时，氧化层的厚度会发生变化，从而导致入射光的干涉和衍射效应发生改变。

干涉和衍射是光波的两种现象，当它们发生时，光波会相互叠加或发生偏折。

钛氧化物层的厚度和结构改变，使得入射光在钛金属表面产生多次反射和干涉，从而导致光波的干涉和衍射现象。

由于入射光的干涉和衍射效应，钛金属表面会呈现出丰富多彩的颜色，从紫色到蓝色、绿色、金色等。

这些色彩的变化取决于钛氧化物层的厚度和结构，以及入射光的波长和角度。

因此，钛焰色反应可以作为一种非常有趣和独特的视觉现象来观察和研究。

钛焰色反应不仅具有美丽和吸引人的外观，而且还有广泛的应用。

由于其特殊的光学效应，钛焰色反应在材料科学、光学工程和化学分析等领域具有重要的应用价值。

例如，人们可以利用钛焰色反应来设计和制造具有特殊光学性质的材料，用于制造光学元件或光学传感器等。

此外，钛焰色反应还可以用于化学分析和检测中，通过观察产生的颜色变化来判断反应的进行和物质的性质。

综上所述，钛焰色反应是一种基于钛金属氧化层的光学现象，其色彩变化取决于氧化层的厚度和结构。

这种反应不仅具有美丽和吸引人的外观，而且还有广泛的应用价值。

通过深入研究钛焰色反应的机理和应用，我们可以更好地理解和利用这一特殊的化学现象。

1.2 文章结构文章结构部分的内容应该包括一些关于文章内容和组织的说明。

酞菁与钛菁锌-概述说明以及解释1.引言1.1 概述酞菁与钛菁锌是两种重要的有机金属化合物，具有广泛的应用前景。

酞菁是一类含四个氮原子的大环化合物，它具有很高的光稳定性和强吸光性，在催化剂、荧光材料和光敏材料等领域有着广泛的应用。

而钛菁锌是一种含有钛和锌等金属离子的化合物，具有优异的催化活性和光电性能，可用于催化剂、电化学传感器和光电器件等领域。

酞菁和钛菁锌在化学结构和性质上存在一些差异。

酞菁的结构稳定性较强，具有良好的热稳定性和溶解性，能在宽泛的溶剂中稳定存在。

而钛菁锌则由于金属离子的加入而具有更多的变化性，可以通过控制合成条件来获得不同的晶型和形貌。

在应用方面，酞菁和钛菁锌均有着重要的地位。

酞菁作为一种重要的荧光材料，被广泛用于有机光电器件、生物成像和LED等领域。

同时，酞菁还可用作催化剂，在有机合成反应中具有独特的催化作用。

而钛菁锌在催化剂领域的应用尤为突出，其催化活性和选择性较高，可用于有机合成反应和环境污染物降解等方面。

此外，钛菁锌还具有优异的光电性能，可用于太阳能电池、电化学传感器和光催化等领域。

综上所述，酞菁和钛菁锌作为两种重要的有机金属化合物，具有各自独特的特性和广泛的应用前景。

通过对其结构性质和应用方面的研究，可以进一步推动相关领域的发展，促进科学技术的进步。

展望未来，还需要进一步深入研究酞菁和钛菁锌的合成方法和性能优化，以实现其在更广泛领域的应用。

1.2文章结构文章结构部分是为了提供读者整篇文章的概览，让读者能够了解文章的主要内容和组织结构。

以下是关于酞菁与钛菁锌的文章结构的内容：「1.2 文章结构」本文将分为三个主要部分来探讨酞菁和钛菁锌的特性和应用。

在第二部分中，将详细介绍酞菁的特性和应用，其中包括酞菁的结构、物理化学性质以及其在光电子学、催化剂等领域的应用。

第二部分还将重点介绍钛菁锌的特性和应用，包括其合成方法、晶体结构和材料性质，以及在光电催化、荧光探针等领域的应用。

在第三部分中，将对比和分析酞菁和钛菁锌的特性和应用。

单质钛的性质及其化学反应成都工业学院材环工程学院邹建新攀枝花学院钒钛工程学院钒钛资源综合利用四川省重点实验室彭富昌钛及钛合金具有一系列特点，如它的密度小、比强度高、耐热性能好、耐低温的性能也好，它具有优良的抗蚀性能，并且它的导热性能差、无磁、弹性模量低，但是它具有很高的化学活性。

钛具有可塑性，高纯钛的延伸率可达50-60%，断面收缩率可达70-80%，但强度低，不宜作结构材料。

钛作为结构材料所具有的良好机械性能，就是通过严格控制其中适当的杂质含量和添加合金元素而达到的。

1．钛原子结构和在周期表中的位置a．钛原予结构钛的原子序数是22，原子核由22个质子和20～32个中子组成。

原子核半径为5×10－13cm。

原子核外22个电子结构排列为1s22s22p63s23p63d24s2。

原子失去电子的能力用电离能来衡量。

钛原子的电离能见表1－1。

表1－1 钛原子的电离能失去电子的次序名称电离能/J1 4s 1.09×10－182 4s 2.17×10－183 3d 4.40×10－184 3d 7.06×10－185 3p 16.06×10－186 3p 19.51×10－187 3p 22.9×10－188 3p 27.8×10－18由表1－1可见，钛原于的4s电子和3d电子的电离势较小，都小于8×10－18J，因此容易失去这4个电子。

3p电子的电离势都在16.06×10－18J以上，是根难失去的。

所以，钛原子的价电子是4s23d2，钛的最高氧化态通常是正四价。

钛原子半径和离子半径见表1－2。

表1－2 钛原子半径和离子半径原子或离子Ti Ti＋Ti2＋Ti3＋Ti4＋半径r/nm 0.146 0.095 0.078 0.069 0.064 已发现钛有13种同位素，其中稳定同位素5个，其余8个为不稳定的微量同位素。

钛和硫酸反应-概述说明以及解释1.引言1.1 概述钛是一种具有广泛应用前景的金属材料，它具有轻、强、耐腐蚀等优点，因此在航空航天、化工、生物医学等领域被广泛应用。

而硫酸作为一种常见的无机酸，具有强酸性和强氧化性，能够与许多物质发生激烈的反应。

钛和硫酸的反应是指当钛与硫酸接触时，二者发生化学反应并产生新的物质。

具体来说，在该反应中，钛的表面会发生电化学氧化反应，生成二氧化钛。

这个反应是一个非常重要的过程，因为它与钛材料的表面质量和特性息息相关。

值得注意的是，在钛和硫酸反应的过程中，硫酸会被还原为硫醇，同时还会生成一些气体。

由于硫酸的强酸性和强氧化性，该反应同时具有危险性，需要在适当的条件下进行控制。

通过研究钛和硫酸的反应，我们可以了解这一反应的机理和特点，探索钛表面氧化和腐蚀的影响因素，进一步完善钛材料的制备和表面改性方法。

此外，钛和硫酸的反应还可以应用于废水处理、电化学工艺和材料科学等领域，具有重要的理论研究和实际应用价值。

因此，深入研究钛和硫酸的反应具有重要的科学意义和实践价值。

1.2 文章结构文章结构部分的内容可以介绍整篇文章的组织结构和章节安排。

以下是对文章结构部分的一个例子：文章结构部分:本文主要分为引言、正文和结论三个部分。

1. 引言引言部分主要对钛和硫酸反应进行概述，介绍该反应的基本信息和研究背景。

同时，说明文章的目的和意义，为读者提供必要的背景知识和阅读指南。

2. 正文正文部分分为两个小节，分别介绍了钛和硫酸反应的要点。

2.1 钛和硫酸的反应要点1本小节将详细介绍钛和硫酸反应中的第一个要点。

这包括反应的化学方程式、反应机制、主要的反应条件以及反应产物等。

通过对这些要点的介绍，读者可以深入了解钛和硫酸反应的基本情况。

2.2 钛和硫酸的反应要点2本小节将进一步讨论钛和硫酸反应的第二个要点。

这可能包括反应的速率、温度和浓度的影响，反应的副产物以及反应在工业领域的应用等。

通过对这些要点的介绍，读者可以更加全面地了解钛和硫酸反应的特点和应用领域。

考点26 金属活动性考点精讲金属活动性顺序的应用考查，结合金属与酸和盐溶液的反应，图像题考查物质的反应程度、先后顺序及其溶液中剩余的离子，生成的最终物质。

熟记金属活动性顺序，理解应用中的注意事项为结题关键。

此类试题一般难度较大，重点考查同学们新信息获取、处理以及灵活运用所学化学知识进行分析问题、解决问题的能力。

解答时读懂题意，提取有用信息，同时联系教材内容，综合应用，问题便可迎刃而解。

1. 金属活动性顺序表2. 判断金属活动性的强弱3. 金属与混合盐溶液反应中的滤液和滤渣的成分判断考向一、金属活动性顺序表1.金属活动性顺序常见金属的活动性顺序(用元素符号表示)K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au金属活动性由强逐渐减弱【巧学妙记】金属活动性顺序“钾钙钠镁铝，锌铁锡铅氢，铜汞银铂金”可采用谐音法记忆，即“嫁给那美女，身体细纤轻，统共一百斤”。

2. 金属活动性顺序表的意义①在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强；②在金属活动性顺序里，位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢；③在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来。

1. 金属活动顺序表是金属在酸或水溶液中反应的先后顺序。

2. 不能用金属活动顺序解释非水溶液条件下进行的反应。

如在金属活动顺序表中Fe在H之前，但是在高温条件下，H2可以将Fe2O3中的Fe置换出来！反应方程式为： 3H2＋Fe2O3点燃——2Fe＋3H2O1、在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性越强。

(比较不同金属的活动性强弱)2、在金属活动性顺序里，位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢。

（判断金属与酸能否发生置换反应）在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来（K、Ca、Na除外）。

（判断金属跟盐溶液能否发生置换反应）真题解析1．下列金属中，金属活动性最强的是（）A．铝B．铁C．铜D．金【答案】A【解析】根据金属活动顺序表可知，在铝、铁、铜、金中铝的活动性最强，故选A。

第八章 化学与可持续发展 第一节 自然资源的开发利用 第1课时 金属矿物的开发利用1．有关金属的冶炼原理，下列说法正确的是( ) A ．肯定发生的是置换反应 B ．肯定发生的是分解反应 C ．肯定发生的是还原反应 D ．只能用金属作还原剂冶炼金属 【答案】 C【解析】 金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子生成金属单质，发生了还原反应，即：M n ＋＋n e－===M ，发生的反应可能是置换反应，如：2Al ＋Fe 2O 3=====高温Al 2O 3＋2Fe ，也可能是分解反应，如MgCl 2(熔融)=====电解Mg ＋Cl 2↑，也可能是其他类型反应，如：Fe 2O 3＋3CO=====高温2Fe ＋3CO 2。

2．从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。

下图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限，之所以有先后，主要取决于( )A ．金属的化合价高低B ．金属的活动性强弱C ．金属的导电性强弱D ．金属在地壳中的含量多少 【答案】 B【解析】 金属开发利用的先后顺序与金属冶炼的难易程度有关，而金属冶炼的难易程度取决于金属的活动性强弱。

3．中华民族有着光辉灿烂的发明史，下列发明创造不涉及化学反应的是( ) A ．用胆矾炼铜 B ．用铁矿石炼铁 C ．烧结黏土制陶瓷 D ．打磨磁石制指南针【答案】 D【解析】 胆矾为CuSO 4·5H 2O ，冶炼得到Cu 的过程中发生氧化还原反应，A 项错误；铁矿石的主要成分为铁的化合物，炼铁也需要发生氧化还原反应，B 项错误；烧制陶瓷过程中发生复杂的物理和化学变化，C 项错误；打磨磁石制指南针的过程中没有化学变化，D 项正确。

4．在冶金工业上，均不能用通常的化学还原剂制得的一组是( )A ．Na 、Ca 、Mg 、Al 、KB ．Na 、K 、Zn 、Fe 、HgC ．Zn 、Fe 、Cu 、Ag 、SnD ．Mg 、Al 、Zn 、Fe 、Pb 【答案】 A【解析】 A 项中的金属均为活泼金属，通常用电解法冶炼。

九年级化学第三单元第二节金属的化学性质某某教育版【本讲教育信息】一、教学内容金属的化学性质二、学习目标1、知道镁、铝、铁、铜等常见金属与氧气的反应。

2、认识常见金属与酸、金属与盐的反应，并能解释日常生活中的一些现象、解决一些实际问题。

3、能说出常见金属的活动性顺序，了解金属活动性顺序的意义，会解决一些实际问题。

4、会判断置换反应。

5、通过我国古代湿法冶金术的介绍，增强学生的民族自豪感和爱国主义情感。

三、全面突破知识点（一）：金属与氧气的反应实验表明大多数金属都能与氧气发生反应，但反应的难易和剧烈程度是不同的。

例如，镁、铝等在常温下就能与氧气反应；铁、铜等在常温时几乎不与氧气反应，金在高温时也不与氧气反应，正所谓“真金不怕火炼”。

1、镁与氧气的反应①常温下银白色镁条置于空气中表面会逐渐变暗，是因为生成了白色固体氧化镁。

②点燃时（在空气中）现象：剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出大量的热，生成一种白色固体粉末。

化学方程式：2Mg+O22MgO应用：战场上用镁做照明弹。

2、铝与氧气的反应①常温下银白色的铝的表面逐渐变暗，与氧气反应生成一层致密的氧化物薄膜——氧化铝，从而阻止铝进一步氧化。

因此，铝具有很好的抗腐蚀性能。

我们在做铝条性质实验之前，务必要将其保护膜打磨去除。

②在氧气中点燃时现象：剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成白色固体。

化学方程式：4Al+3O22Al2O3注意：做该实验时，集气瓶底部放少量的水或铺一层细沙，燃烧的铝片不能靠近集气瓶内壁，以防止集气瓶炸裂。

3、铁与氧气的反应①常温下在干燥的空气中，铁很难与氧气发生反应。

②常温下在潮湿的空气中，铁与空气中的氧气和水共同作用会生成暗红色、比较疏松的物质——铁锈（主要成分为氧化铁Fe2O3）。

③铁在氧气中点燃时现象：剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成一种黑色固体。

化学方程式：3Fe+2O2Fe3O4。

注意：做该实验时，集气瓶底部留下少量的水或铺一层细沙，燃烧的铁丝不能靠近集气瓶内壁，以防止集气瓶炸裂。

钛对镀锌层硅酸盐钝化膜的影响范云鹰;崔欢欢【摘要】为了研究钛离子对硅酸钝化膜的微观形貌、化学组成及耐蚀性能的影响,在硅酸盐钝化液中加入钛离子,通过SEM、XPS、交流阻抗谱(EIS)及中性盐雾试验(NSS)进行研究.试验结果表明:钛离子的加入可控制硅酸钝化膜成膜速度,细化颗粒,使钝化膜膜层平整、致密、无裂纹,且微粒团聚物颗粒变小;同时,钛离子参与反应生成的TiO2颗粒可填充膜层的空隙,增加膜层致密度,显著提高膜层的耐蚀性;钝化过程是复杂的多相反应,最终得到膜层的主要组成为Zn4Si2O7(OH)2·2H2O,SiO2,ZnO,Zn (OH)2和TiO2.【期刊名称】《江苏大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(036)005【总页数】5页(P593-597)【关键词】钝化膜;镀锌;硅酸盐;钛盐;耐蚀性【作者】范云鹰;崔欢欢【作者单位】昆明理工大学材料科学与工程学院,云南昆明650093;云南滇科涂镀层材料有限公司,云南昆明650093;昆明理工大学材料科学与工程学院,云南昆明650093【正文语种】中文【中图分类】TG147.44镀锌及锌合金能有效地提高钢铁件的耐腐蚀能力.但是锌的电位较铁负，尤其在潮湿环境中易被腐蚀形成白锈，为此，需对其进行钝化处理，以提高其耐腐蚀性.铬酸盐钝化具有操作简单、成本低、耐蚀性好和良好的自修复性，被广泛应用于镀锌钢铁件的后处理.但由于其钝化液中的六价铬有毒，可致癌，对人体及环境造成严重危害，各国已明令禁止铬酸盐的使用和废水的排放.三价铬毒性相对铬酸盐大幅度降低，但三价铬钝化工艺不稳定，在使用和放置过程中易转化为六价铬［1-2］.近年来，国内外学者对镀锌层及锌合金层上的无铬钝化技术进行了大量的研究，应用前景较好的主要有稀土金属盐钝化、有机物钝化、硅酸盐钝化及钛盐钝化［3-4］.稀土金属盐成膜缓慢，耗时长，成本高；有机物钝化液配置工艺复杂，膜层耐候性差；硅酸盐钝化耐蚀性差；钛盐钝化耐蚀性好，但易水解［5-6］.综上，本研究在硅酸盐钝化液中加入钛盐，通过SEM、XPS、交流阻抗谱（EIS）及中性盐雾试验（NSS）研究钛离子对硅酸钝化膜的微观形貌、化学组成及耐蚀性影响，进一步探讨膜层的成膜机理.本研究对无铬钝化技术的研究与应用具有借鉴意义.1.1 基材前处理及电镀锌试验所用基材为40 mm×50 mm×1 mm的A3钢.前处理工序：除油（碱洗）→除锈（体积分数67％的HCl，常温3～5 min）→打磨（800#SiC砂纸）→活化（体积分数1％的HCl，20～30 s）→电镀锌，每道工序后都需水洗.电镀液采用氯化钾镀锌工艺，其组成及操作条件如下：KCl质量浓度为200 g·L-1；ZnCl2质量浓度为60 g·L-1；H3BO4质量浓度为30 g·L-1；主光亮剂体积浓度0.4～1.0 mL·L-1；柔软剂体积浓度15～20 mL·L-1；电镀时间20 min；电流密度1.8～2.0 A·dm-2.药品均为分析纯，柔软剂和主光亮剂由云南滇科涂镀层材料有限公司提供.1.2 镀锌层的钝化处理钝化液的主要成分及操作工艺：Na2SiO3·9H2O质量浓度为20 g·L-1；络合剂（含氟化合物）质量浓度为4 g·L-1；酒石酸质量浓度为2 g·L-1；NaNO3，质量浓度为15 g·L-1；TiCl3体积浓度5 mL·L-1. pH=1.8～2.5，室温；钝化时间20～30 s.三价铬钝化的配方及操作工艺：CrCl3质量浓度为20 g·L-1；草酸质量浓度4 g·L-1；NiSO4质量浓度为2 g· L-1；CoSO4质量浓度为1 g·L-1；丁二酸质量浓度为2 g·L-1，钝化时间15～20 s.钝化后样品需在t=80℃的恒温干燥箱中烘干20 min，钝化时适当晃动镀件可提高膜层均匀性.工艺流程：镀锌试样→出光（HNO3体积分数3％）→钝化→烘干→老化，所有样品需老化至少24 h，待膜层完全固化才能进行相应测试.1.3 测试表征采用日立S-4800型扫描电镜（SEM）观察钝化膜的微观形貌；用PHIOuantera SXM X射线光电子能谱仪（XPS）及其自带的分析软件MultiPak分析钝化膜表面元素组成、元素定量及化合物组成.采用法国Bio-Logic SP-3000电化学综合测量系统测试钝化膜的交流阻抗谱.该系统采用典型的三电极体系，铂电极为辅助电极，饱和甘汞氯化钾电极为参比电极，试样为工作电极.试样裸露面积1 cm× 1 cm，其余部分封蜡处理，该体系处于体积分数为3.5％的NaCl溶液中.测试时动电位扫描速度为1 mV·s-1，交流阻抗扫描频率为10 mHz～500 kHz.中性盐雾试验（NSS）按照GB 6458—86《金属覆盖层中性盐雾试验》进行，采用NQ-0750气流式盐雾腐蚀试验箱，介质为体积分数5％的NaCl溶液，pH=6.5～7.0，温度35℃，降雾量1～2 mL·（h·80 cm2）-1，连续喷雾8 h，停16 h为1个周期，根据试样出现白锈的时间判断其耐蚀性能，出锈时间越长说明其耐蚀性越好.2.1 钝化膜的微观形貌图1为钝化膜的SEM图.图1中明显可见的条状纹路为基体打磨后留下的划痕.硅酸盐钝化膜存在裂纹、凹坑不平，同时可见膜层表面存在微粒团聚物，研究表明该团聚物处硅含量明显高于其他部分，主要是由于钝化过程中形成的SiO2颗粒在镀锌层表面积聚沉积或是部分硅酸盐固化过程中脱水缩聚过快而成［7］.含钛硅酸盐钝化膜膜层致密、平整，且团聚物颗粒变少、变小，钛离子的加入可控制成膜速度，细化颗粒.2.2 钝化膜的化学组成图2为含钛硅酸盐钝化膜的XPS全谱图.由图2可知：钝化膜主要由Zn，Si，O 和Ti等元素组成，这4种元素的原子个数百分比分别为15.16％，12.34％，49.04％和2.45％；且Na与Zn峰重合，Na含量极少（＜1％）应是膜层表面吸附少量的硅酸钠所致.图3为含钛硅酸盐钝化膜表面的高分辨XPS谱图.在图3a中，钝化膜中Zn元素的Zn2p3/2峰出现在1 021.54 eV，标准化合物ZnO，Zn（OH）2中Zn2p3/2峰位于1 021.90 eV，推测膜中的Zn元素是以ZnO，Zn（OH）2存在；在图3b中，Si2p峰位于102.09 eV，标准化合物Zn4Si2O7（OH）2·2H2O，SiO2中Si2p分别位于102.00，103.43 eV；在图3c中，钝化膜层中Ti2p1/2，Ti2p3/2峰分别出现在463.78，458.48 eV，标准化合物TiO2中Ti元素的Ti2P1/2，Ti2P3/2峰分别位于464.31，458.41 eV.综上可知，膜层的主要组成为Zn4Si2O7（OH）2·2H2O，SiO2，ZnO，Zn（OH）2和TiO2.2.3 膜层的耐蚀性能2.3.1 钝化膜的交流阻抗谱图4为试样在氯化钠溶液中的电化学交流阻抗谱.由图4可知，高频区容抗弧形状大致相同，低频区的基本形状存在较大差别.低频区，未钝化试样阻抗谱类似warburg阻抗特征，是受电荷控制的溶解反应［8］，表明镀锌层表面的孔隙率及锌层/低碳钢界面的起泡区很大，测试后期膜层已经失去了保护金属基体的作用，同时试验结束（20 min）后，试样表面已全部变黑.三价铬钝化膜的阻抗谱仅为2个单一容抗弧，而硅酸盐和含钛硅酸盐钝化膜低频区的容抗弧均有明显的实部收缩现象，表明腐蚀反应的中间物或者反应产物在电极表面吸附，阻碍了物质和电子的传递，抑制了腐蚀反应，增强了膜层耐蚀性.图5为等效电路图.图5中，Rc和Cc表示高频区钝化膜本身的电阻和电容，主要由膜层的微孔、裂纹和膜层的含水量决定.Rc越大，表明钝化膜的微孔、裂纹越少，Cc越小，膜层的含水量越少或者亲水性越弱.Cd和Rad代表低频钝化膜/锌层界面处双电层的电容和锌层发生腐蚀反应的极化电阻，Cd可表示钝化膜/锌层的结合力，电容越小结合力越好，Rad与界面处面积及微孔率有关，阻值越大，锌层腐蚀速率越低，Cd和Rad是判断膜层耐蚀性的重要参数.表1为拟合参数.由表1知，未钝化的阻值最小，含钛硅酸盐钝化膜的Rc和Rad均大于硅酸盐，表明其钝化膜本身微孔和裂纹少，耐蚀性明显优于硅酸盐；含钛硅酸盐的耐蚀性与三价铬钝化体系相当.2.3.2 中性盐雾试验结果在NaCl溶液中，氯离子的活度大，钝化膜更容易把氯离子吸附在表面，取代膜层中的氧，形成易溶于水的氯化物，使得钝化膜结构遭到破坏［9］.中性盐雾试验过程中，点蚀优先形成于一些敏感的位置上.未钝化试样不到2 h整体被腐蚀.硅酸盐钝化膜表面粗糙、裂纹多，表面的腐蚀活性点多，48 h后出现蚀点，随着腐蚀过程进行腐蚀面积增大.而含钛硅酸盐钝化膜72 h后仅在边缘处存在极少量蚀点，实际腐蚀后的状况如图6所示.中性盐雾试验与交流阻抗结果一致.2.4 钝化膜成膜机理通过XPS分析可知膜层主要组成为Zn4Si2O7-（OH）2·2H2O，SiO2，ZnO，Zn（OH）2和TiO2.其成膜机理分析如下：1）硅酸盐钝化时，由于钝化液呈酸性，当镀锌层浸入钝化溶液中，酸的作用使镀锌层发生溶解形成腐蚀原电池.微阳极区反应为Zn→Zn2++2e；微阴极区发生H+，O2的去极化还原反应，2H++2e→H2或O2+2H2O+4e→4OH-.上述微电池反应是连续进行的，这样表面阴极区的析氢或吸氧导致Zn层表面局部pH值增大.溶解的锌离子与OH-形成氢氧化锌胶体沉淀，即Zn2++2OH-→Zn（OH）2，Zn （OH）2可进一步脱水，并与钝化液中的H4SiO4反应形成ZnO和Zn4Si2O7（OH）2·2H2O.具体反应式如下：膜层中的SiO2应是钝化液中形成的H4SiO4可黏附在膜层表面后脱水形成或是Na2SiO3在酸性条件下生成［10］.2）当溶液中加入钛离子时，Ti3+被钝化液中的氧化剂氧化为Ti4+，在酸性条件下钝化液中的Ti4+以水合氢氧配离子［Ti（OH）2·（H2O）4］2+形式存在，即Ti4++4H2O+2OH-→［Ti（OH）2·（H2O）4］2+；随着反应界面pH值升高，这种钛的配合物在界面附近将会析出难溶于水的TiO2水合物胶体沉淀，即［Ti （OH）2·（H2O）4］2++2OH-→TiO2·（H2O）4+2H2O.3）钝化过程是复杂的多相反应.随着上述反应的持续进行，氢氧化锌、硅酸锌盐、硅酸胶体及二氧化钛水合物胶体粒子共同沉积吸附于Zn层表面，形成钝化膜.1）以硅酸盐为钝化液的主要成分，通过加入钛离子，最终得到一种工艺简单、成本低、耐蚀性高、稳定性好的无铬钝化技术.2）加入钛离子后，钝化膜膜层平整、致密、无裂纹，且微粒团聚物颗粒变小，耐蚀性明显好于单独的硅酸盐钝化膜，且与三价铬钝化膜耐蚀性相当.3）该钝化膜的形成，实质上是硅酸盐钝化反应与钛盐反应的有机结合，钛离子的加入可控制成膜速度、细化颗粒，同时TiO2可填充膜层空隙，增加膜层致密度，提高膜层耐蚀性.［1］刘国琴，李金花，周保学.三价铬钝化膜中六价铬成因及其影响因素［J］.电镀与环保，2008，28（3）：28-30. 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