随着碳达峰和碳中和目标的提出,国家现在的环境和能源问题迫在眉睫。新的钢铁前处理工艺应该向着无毒、无污染、低能耗的方向发展。目前钢铁前处理在工业上使用最多的是磷化工艺,其形成的钝化膜层较厚、耐蚀性能好,但传统磷化工艺过程所需原材料种类繁多,大部分需要在中高温环境下进行,存在成本高、耗能高、钝化槽中的残渣多等缺点。本课题研究了一种新型植酸的无磷钝化膜。植酸是一种金属多齿螯合剂,能够与基体表面的金属离子发生络合作用而沉积在基体上,形成致密性高、耐蚀性能好的钝化膜层。植酸不仅可以单独成膜,还可以与无机盐或者有机物质共同成膜。膜层中不含磷酸盐,能够减少环境的污染和能源的损耗,同时它能能够大大提高基体的耐蚀性和附着力。通过单因素实验和正交实验得到了钝化膜的最佳组分含量和最佳的钝化参数:植酸32ml/L、七水合硫酸锌5.5g/L、钼酸钠5g/L、十二烷基苯磺酸钠0.2g/L,膜层钝化时间为2.5min,钝化温度条件为175℃,钝化液的p H值保持在2左右。采用烘箱干燥的方式制备出最佳效果的钝化膜。对在最佳组分含量下的无磷钝化工艺的试样进行了性能测试。其硫酸铜点滴时间达到了平均107s,具有优秀的耐腐蚀能力;放置实验下,无磷钝化试样在自然环境下能够不被腐蚀的平均天数是12.5天,具有良好的耐腐蚀能力;无磷钝化试样经钝化后上漆,其漆膜附着力达到了1级,漆膜的附着力强,同时其漆膜均匀光滑且光泽度好;漆膜的铅笔硬度测试达到了4H,具有一定的强度防止漆膜脱落。对无磷钝化工艺处理后的试样电化学测试和微观形貌测试。无磷钝化工艺处理后的试样其腐蚀电流远小于其它工艺方式,能够有效的抑制电荷转移,较大程度的提高了钝化膜的耐腐蚀性能。钝化膜的微观SEM结果显示,无磷钝化工艺处理后的钝化膜其表面均匀,致密性高,能够有效防止基体在自然环境下的氧化和空气中腐蚀离子的侵蚀;通过XPS测试对钝化膜物相分析,组成钝化膜的主要元素有P、Mo、O,钝化膜的成分是钼酸盐和铁的不溶性化合物以及植酸和Fe2+、Zn2+的络合物。