锆基和钛基转换涂层的标准XRF测量

转换涂层是指通过电化学或化学方法在金属基材表面形成的涂层层，以提供装饰性的颜色，并增强化学和物理性能，如涂料附着力和耐腐蚀性。

铬酸盐、阳极氧化或磷酸盐转化膜是常见的例子。对于由钢和镀锌钢制成的车身和汽车零部件的预处理，磷酸锌和相关的复合转化涂料一直是最先进的。

基于钛(Ti)和锆(Zr)的新型涂层在过去十年中得到了越来越多的应用，其目的是取代磷酸盐基涂层作为预处理层。^1，2Zr基和Zr/ ti基涂层与锌和锌锰镍磷酸盐相比有许多优点，包括:^1，2

• 降低运行成本(减少浪费，降低温度，减少化学消耗)
• 较低的环境影响和废水处理(不受管制的重金属，不含磷酸盐)
• 耐腐蚀性能(耐盐雾性能)
• 改进的维护(少结垢，少污泥，低发泡)
• 薄涂层

除了汽车和一般工业的众多工厂，全球涂料化学品生产商也使用Thermo Scientific™Niton™XL3手持XRF分析仪。

Niton XL3分析仪为冷轧钢(CRS)、铝合金、电镀锌钢(EG)和热镀锌钢(HDG)等基体上的Zr和ti基涂层提供了质量控制。

新的Thermo Scientific™Niton™XL5 Plus手持XRF分析仪将更强大的这些应用，感谢一个基本参数算法，应用开发和分析的工作流也将更加简单和灵活。

Zr和ti基转化涂料可提高铝基汽车车身的附着力，增强对车身的防腐保护。图片来源:赛默费雪科学-元素分析仪和相位分析仪

Niton XL5 +分析仪

的Niton XL5 +分析仪是目前市场上所有高性能x射线荧光(XRF)金属分析仪中最轻、最小的。

采用石墨烯探测器的大面积探测器、紧凑的测量几何结构和强大的5W x射线管为最苛刻的应用(如薄涂层测量)提供了一流的灵敏度。

Niton XL5 Plus分析仪以基本参数为基础，无标准涂层模式，精确地建立了多达四层纯元素或合金涂层的涂层厚度，覆盖在由合金、纯元素、塑料或木材组成的众多基材上。^3.

Niton XL5 Plus分析仪可以测量Ti和zr基转换涂层的涂层重量，容易超过合金，如铝或钢或涂层材料，如镀锌钢。欧洲杯足球竞彩

用户可以“开箱即用”地操作仪器，无需高级培训或多次校准样品。对于那些希望用自己的参考资料对分析仪进行微调的用户，一个易于使用的类型标准化功能是可用的。欧洲杯足球竞彩

Niton XL5 Plus手持式XRF分析仪。图片来源:赛默费雪科学-元素分析仪和相位分析仪

测试技术及结果

使用Niton XL5 Plus分析仪对CRS、HDG和铝合金上的Zr和ti基转换膜进行了分析，无需事先调整。

测量剖面(分析方法)中除了测量时间和测量单位外，只输入了基体的性质(如钢或铝的等级和涂层元素如镀锌钢的锌(Zn)， Zr或Ti)。

实验室获得的参考值与用Niton XL5 Plus分析仪对Zr和Ti不同衬底进行测量的相关图如图1a-d所示。Ti和Zr通常以相当于几个原子层的水平出现在涂层中。

图1所示。测量的相关曲线与未经任何校准调整获得的参考值之间的关系:a)冷轧钢上的Zr, b)热镀锌钢上的Zr, c)铝上的Zr(涂层# 1)，d)电镀锌钢上的Ti，铝上的Ti。图片来源:赛默费雪科学-元素分析仪和相位分析仪

图2a-d为相关系数R²，即线性回归的斜率和截距。一个完全相关会有一个R²1的R²价值是衡量数据集相互关联程度的指标。

如果有良好的相关性，则斜率是分析器响应精度的指标;理想情况下，斜率等于或接近于1。校准曲线截距的高值可能是基体中存在涂层元素的标志。

所有用Niton XL5 Plus涂层模式“开箱即用”测量的值都有一个R²高于0.98。这表明，不同衬底上的Ti和Zr与实验室参考值有很强的相关性。

在HDG上Zr的斜率也接近1(图2b)，在铝上Zr和Ti的斜率也接近1(图2c和2d)，值约为0.93。Zr在CRS上的斜率为0.804(图2a)。

这种偏离1的理想响应可能是因为涂层中存在Zr以外的元素和化合物，并对Zr信号等基体的密度和质量吸收系数有影响。

在这种情况下，可以利用类型标准化特性，对给定配方进行简单的校准后调整，以提高精度。值为9.03 mg/m²，值得注意的是，在Zr高于铝的情况下，线性回归截距明显不同于0，这是由于衬底中Zr的存在。

Zr和Ti通常以微量水平存在于铝合金中，这并不一定由合金等级标准规定。因此，对给定批次和配方的zr基转化涂料，只需测量一个涂布样品和一个未涂布样品，然后计算结果的差异即可。

例如，zr涂层铝的涂层重量为23.9 mg/m²而预期值是15毫克/立方米²如图3a所示。如图3b所示，同一批次未包覆的基材的值为9.0 mg/m²Zr，应从涂层样品的结果中去除。

图3。a)涂层为15 mg/m铝合金等级AA5082样品的分析结果²Zr, b)同批合金AA5082的无涂层样品。图片来源:赛默费雪科学-元素分析仪和相位分析仪

所得Zr (Zr净)值为14.9 mg/m²非常接近15毫克/米的期望值吗²．只有当涂层很薄时才能进行这样的减法，就像Ti和zr基转换涂层的情况一样。

结论

的Niton XL5 +分析仪非常适合现代转换涂料应用。在多种基体(如镀锌钢、钢或铝合金)上测量的Ti和Zr值和期望值之间收集了良好的一致性和相关性。

与Niton XL3分析仪的经验校准相比，基于基本参数的Niton XL5 Plus分析仪的涂层模式更灵活，更容易使用，不需要很多参考样品。

非标准校准的准确性可以通过使用每个涂层类型很少的样品来评估，如果需要，分析仪的分析响应可以由用户轻松地微调以获得最佳的准确性。

在汽车和金属表面处理行业，Niton XL5 Plus分析仪已被证明是控制Ti和zr基涂层涂层重量的完美工具。

投资回报快是因为:

• 非破坏性分析。分析仪移动到样品，这样就可以直接对成品进行测量，而无需切割样品并将其运送到实验室。
• 提高的生产力。Niton XL5 Plus分析仪可在数秒内实时显示测量到的涂层重量，可以立即控制涂层过程，并在成品或半成品的质量控制中快速做出决策。
• 分析性能与实验室仪器相匹配，操作成本低，初始投资小。
• 多功能性。Niton XL5 Plus分析仪可用于确定非涂层材料(如铝合金)的合金等级与规格。
• 易用性。Niton XL5 Plus分析仪的技术开发和操作不需要熟练的实验室人员。

参考资料及进一步阅读

1. Gardobond^®X 4707产品信息，www.chemetall.com，凯密特尔股份有限公司，法兰克福美因，德国2012。
2. 1 .陈志强，陈志强，陈志强，陈志强。钛基锆基复合材料的研究进展。材料科学与工程，2018,34(3):427 - 434。
3. M. Bauer，应用说明:使用Thermo Scientific Niton XL5 Plus测量线处金属镀层厚度，Thermo Fisher Scientific，图克斯伯里，MA，美国。

致谢

制作的材料最初由M. Bau欧洲杯足球竞彩er从赛莫费舍尔科学。

这些信息已经从赛默费雪科学元素分析仪和相分析仪提供的材料中获得，审查和改编。欧洲杯足球竞彩

有关此来源的更多信息，请访问赛莫费雪科学-元素分析仪和相位分析仪。