镀锌层三价铬彩色钝化1

三价铬彩色钝化

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Elc r p ai g& P H f n C n r l e t o lt n o u o o to i

V 1 7 N . o. o2 2

化学转化膜

镀锌层三价铬彩色钝化工艺的研究S u y o ia e tCh o u rd s e tP sia in Pr c s o n ai g t d n Trv ln r mim Ii e c n a sv t o e sf r Zic Co t o n

张景双，沈水云，杨国强。屠振密。李宁 (尔滨工业大学 (海)洋学院，哈威海山东威海 2 4 0 ) 6 2 9z】 G i g s u n J n—h a g, S HEN S u— u h iy n, YA NG o qa g, TU Zh n mi U n Gu— in e-, Ni g

( ca ea m n, a i Istt o eh o g t i i O enD pr etH r n ntu f cnl ya We a,We a 2 29 C i ) t b ie T o h i i 6 0, hn h 4 a摘要：通过探索试验、正交试验、单因素试验等方法研制了一种新型三价铬彩色钝化工艺。该工艺操作简单，安全可靠。并对彩色钝化膜进行了 Tf曲线测试、 al e阻抗测试、蚀电流试验和中性盐雾试验。结果表明，虹色钝化膜具有良好的耐蚀性，腐彩 9 6h中性盐雾试验没有出现白锈。关键词：三价铬；虹色钝化；电化学测试；蚀性；闭彩耐封Ab ta t A e tiae tc r mim rd s e tp s ia o rc s o ic c ai sde eo e hrug rbn et rh g n le p rme t sr c: n w rv n h o u i ec n a sv f n po e sfrzn o t i v lp d t o h p o ig ts,o to o a x ei n l i i ng a d snse fco et n i l—a trts.Th rd se tp siain fl i lo tse yTae uv et mp da c a u e n n o rso ur n e ta d e i e c n a sv to m sas e td b f lC r ets,i e n e me s r me ta d c roin c re tts i i n

n ur at p a et h x e me tl e

ut s o a e i d s e tp siain fm a o d c r s n r s t c,w ih c n w t s n e t sl s r y ts.T e e p r na s l h w t t r e c n a sv t l h a g o o r i e i a e hc a i t d l a i r s h t i h o i s oo s n h a 9 o r fn urlsl s ry t s w to t ht u t 6 h us o e t at p a t i u i r s . a e h w eKe r s: t v e tc r mim;i dec n asv t n;ee to h mia e t o rso eitnc sai g y wo d r a n h o u il i r s e tp siai o lc c e c lts;c ro in rss r a e; e ln

中图分类号：G 7 T 14

文献标识码： A

文章编号： 0 .7220 )20 2.4 1 044 (070 . 80 0 0

0前言锌及锌合金镀层钝化处理可提高镀层耐蚀性。目前钝化处理广泛使用铬酸盐处理。六价铬钝化工

12 3对比试验 ..

对比试验主要是对三价铬彩色钝化膜性能的研究，包括钝化与不钝化的性能研究；同封闭工艺对不钝化膜性能影响的研究；同钝化工艺 (不我们选用了

艺有很多优点，如很高的耐蚀性，自我修复的自愈能力等。但六价铬是剧毒和致癌物质，性大约是三毒价铬的 10倍， 0因此，切需要研究取代铬酸盐钝化迫的新工艺。三价铬毒性低，在许多方面有着类似于

三种钝化液，种是我们初选的钝化液，号为一代 H; WD2另一种是我们的最佳工艺，代号为 H; WD再就是我们购置的某商品钝化液 )到的钝化膜性能得的研究。1 3测试方法 .

六价铬的特性，受到电镀工作者的关注¨。 本文通过探索性试验。正交试验、因素试验，单

I 3 1点滴试验 ..配制 5, 0gL醋酸铅溶液， I 2滴于钝化后的滴一试样表面，观察试样表面颜色的变化，至试样表面直出现明显的黑色点。每个试样变色时间用 4个测试

确定具有最佳耐蚀性的新型三价铬彩色钝化工艺。

1实验 1 1试验方法 .

点的平均值表示。I 3 2中性盐雾试验 ..用盐雾试验时间评价

钝化膜的耐蚀性。耐盐雾

试验是在低碳钢片上进行碱性锌酸盐镀锌，再钝化处理。 12研究方法 .

试验的时间为开始试验至试样出现白色腐蚀产物的时间。

12 1探索性试验 ..进行探索性试验的目的主要是研究三价铬彩色钝化的基础工艺，以便对该工艺进一步完善。

I 3 3塔菲尔曲线的测试 ..

用电化学工作站 C I 6 A进行 Tfl试， H 0 6 a测 e测

122正交试验、因素试验 ..单进行正交试验的目的主要是优化钝化工艺， 以获得更理想的钝化工艺；行单因素试验的目的主进要是确定最佳钝化工艺以及工艺中某些因素的影响和工艺范围。

极化曲线，并拟合钝化膜的腐蚀电位及腐蚀电流。13 4 Es测试 . . I

用 Gm r aa y电化学工作站进行 ES测试， I比较钝化膜的阻抗。

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第 2卷第 2总第 14 7期( 5期)

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2结果与讨论经过探索性试验、正交试验、因素试验、比单对试验，最后获得性能良好的三价铬钝化工艺。2 1最佳工艺配方 (I ) . IWI工艺 ) -三价铬盐硝酸盐 5 6/ 5~ 5gL 8 4gL~1/

催化剂的作用主要影响钝化膜的外观与耐蚀性。通常用过渡金属离子，二价铁离子、离子、如镍 锰离子、离子、钴钛离子、钼离子、离子等。铈催化剂的质量浓度在 4~1/ 5gL时，化膜的表钝

观形貌都很好。在工艺范围内过渡金属的浓度越高，化膜越厚，色越深。当低于 2gL时，化膜钝颜/钝

颜色较淡，不均匀；高于 1/,化膜有白膜但 7gL时钝斑和灰色。 ( )钝化液温度 5钝化液温度在 2 0~3℃之间均可得到彩色钝 5

酒石酸盐或柠檬酸盐催化剂 p H值t

1 2/ 5~ 5gL 3/~6gL 18 . .~2 32 5~3 5℃0.~ 1. n 5 5 mi

化膜。随温度的提高可生成不同色泽的彩色钝化膜，最佳温度为 3￣ 2C。钝化液温度太低，化时间钝过长，而且色泽淡；度过高，化时间不易控制。温钝 ( )钝化液 p 6 H值

2 2钝化液成分及

工艺条件的影响 n 6 .]( )三价铬盐 1

三价铬盐是形成钝化膜的主要化合物。目前最广泛应用的是氯化铬、酸铬、酸铬，有人提到硫硝也用磷酸铬、醋酸铬。

钝化液 p H值控制在 1 8~ .间，可以得 . 2 3之都到良好的钝化膜。p值低于 1 6镀锌层溶解过 H .,

快；H值高于 2 5钝化时间过长， p .,甚至不成膜。( )钝化时间 7

三价铬盐的质量浓度在 3 5~7/ 0 gL之间，可均得到彩色钝化膜。三价铬盐浓度的高低，响钝化影膜的厚度及色泽。在工艺范围内三价铬盐浓度越高，化膜厚度越厚，泽越浓，表面越均匀。三钝色膜价铬盐的质量浓度为 6/ 0gL时能得到最佳钝化膜； 当三价铬盐的质量浓度超过 7/ 5gL时，化膜表面钝粗糙，钝化膜变暗，暗纹或白斑；价铬盐的质量有三浓度低于 3/ 0gL时，化时间过长，且膜的色泽很钝而淡；过低时得不到彩色钝化膜。() 2硝酸盐

钝化时间取决于钝化液中各成分的含量、度温和p H值，一般 0 5~1 5m n还可以根据所需要的 . . i,色彩来控制时间。 ( )封闭工艺对钝化膜性能的影响n 8与六价铬钝化膜相比较，价铬钝化膜没有自三

愈能力。为了弥补这个缺陷，化后需要进行封闭钝后处理，使之生成更耐久的保护膜。常用的封闭工艺有硅酸盐系封闭、机漆封闭、有硅烷基封闭。最近

的报导也有提出使用纳米级的封闭剂。初步试验了一种硅烷基和植酸两种物质的封闭

硝酸盐是氧化剂，与锌镀层反应生成锌离子，促

使钝化膜的形成。硝酸根对锌镀层有一定的出光作用，提高钝化膜的光亮性。常用的氧化剂有双氧可水、硝酸盐、氯酸盐、过硫酸盐、四价铈等。硝酸盐的质量浓度为 1/ 2gL时，化膜的光泽钝

剂，对其进行了初步的筛选，以及使用上的探讨。钝化膜经封闭剂处理后可以提高其耐蚀性能。2 3测试结果 .

2 3 1点滴试验 ..

和其它表观形貌最优。硝酸盐的质量浓度超过 3 0 gL时，/得到的钝化膜表观形貌变差；于 5 L时，低 钝化膜不光亮。

钝化膜经醋酸铅

试验，出现黑色腐蚀点的时间在 10—20s间。 8 1之

2 3 2中性盐雾试验 .. ( )有无钝化膜的镀锌层盐雾试验 1

( )酒石酸盐或柠檬酸盐 3酒石酸盐或柠檬酸盐是配位剂，制成膜的速控

有无钝化膜的镀锌层中性盐雾试验结果，如表1示。所表 1有无钝化膜的镀锌层盐雾试验钝化膜无钝化膜彩色钝化膜出现白锈的时间， h1 8 9 2

率和钝化液的稳定性。通常用的配位剂有氟化物、 铵盐、醋酸盐、檬酸盐、石酸盐等。柠酒 其质量浓度为 1 5~2/ 5gL时，化膜的质量都钝不错。当低于 1gL时，化膜色泽暗淡；高于 3 2/钝但 0 gL时，化膜很薄，泽极淡，膜层不均匀；,钝色且当其质量浓度为 2/ 0gL时，化膜的表观形貌最佳。钝( )化剂 4催

( )封闭后钝化膜的盐雾试验 2

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不同封闭工艺的钝化膜的中性盐雾试验结果，如表 2所示。表 2不同封闭工艺的钝化膜的盐雾试验

采用的封闭工艺未封闭一

出现白锈的时间， h8 4 9 6 10 2

步封闭工艺

两步封闭工艺

( )不同钝化液得到的钝化膜的盐雾试验 3使用不同钝化液得到的钝化膜的盐雾试验结果，如表 3所示。表 3不同工艺的钝化膜的盐雾试验

图 2使用封闭与未使用封闭工艺钝化膜的塔菲尔曲线

( )不同钝化液得到的钝化膜的塔菲尔曲线 3不同钝化液得到的钝化膜的塔菲尔曲线测试结果，图 3所示。如

工艺 (进行封闭处理 )均某商品钝化液工艺H 工艺 WD 2 H WD工艺

出现白锈的时间， h1 08 8 6 14 O

2 3 3塔菲尔曲线的测试 .. ( )无钝化膜的镀锌层的塔菲尔曲线测试 1有有无钝化膜的镀锌层的塔菲尔曲线测试结果，如图 1所示。表 6不同钝化液的钝化膜耐蚀性图 3不同钝化工艺的钝化膜的塔菲尔曲线

2 3 4 ES测试 .. I图 1有无钝化膜的镀锌层的塔菲尔

曲线 表 4有无钝化膜的镀锌层耐蚀性

( )有无钝化膜的镀锌层的电化学阻抗的测试 1有无钝化膜的镀锌层的电化学阻抗测试结果，如图 4所示。

( )闭后钝化膜的塔菲尔曲线测试 2封封闭后钝化膜的塔菲尔曲线测试结果，图 2如所示。表 5使用不同封闭工艺的钝化膜图 4有无钝化膜的镀锌层阻抗测试的 N qi图 yus t

对有无钝化膜的镀锌层电化学阻抗谱的测试， 以比较阻抗的大小，阻抗：zI/( 其 I=12 Z 2+Z 2。 )阻抗越大，耐蚀性越好。其 ( )封闭后钝化膜的电化学阻抗谱的测试 2

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不同封闭工艺的钝化膜的电化学阻抗谱的测试结果，图 5所示。如

铬钝化的新工艺。一暑u \:8 6 4 2 O 8 6 4 2

参考文献：

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图 5不同封闭工艺的钝化膜阻抗测试的 N q i图 yus t

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不同钝化液得到的钝化膜的电化学阻抗谱的测试，图 6所示。如

Al s[/Me lFn h gG i bo l y M]/ t ii i ud ok& Dr ty wneb r. o a sn e ico,Z igneg e rNe Yo k: 0 2: 9— 9 w r 2 o 4 2 4 4.

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1 3 Ko l s 1 J ls u K a P,T e a. Po e r h m t g S r cs o i, rbr r s f C ra i uf e Zn c so o n a f c

图 6不同钝化液的钝化膜阻抗测试的 N q i图 y us t

C du dA l s eeo: S 5 3 86 5 P . 94. a i a l y r f U, 6 5[] 19 mn o T h

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3结论三价铬彩色钝化工艺组分比较简单，用于碱适性镀锌层的钝化处理。钝化膜表面均匀，色泽鲜艳，

保护， 00 2 (1:22 . 20, 1)2—3 0[5叶金堆 .三价铬高耐蚀钝化技术[] 1] J .表面处理资讯， 05 20:2— 3. 12

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l o n ly Ha ig r ea o r s e i a tC n e o i n o s s m n Zic Al tn o

耐蚀性好。进行封闭处理可以提高膜的阻抗，降低

L yr: S 6 8 80 8 P .0 5￣e U, 5 9[] 20 . s

腐蚀电流密度，提高耐蚀性能，是较理想的替代六价

收稿日期：060—9 20—91

余姚市爱比夕电镀诚聘精英余姚市爱比夕电镀厂是一家专业电镀加工企业。拥有金、、银锡等系列镀种，滚镀、有挂镀、连续镀、部局镀等多种加工方式。对不锈钢、陶瓷等难镀素材也有攻克。现因生产发展所需，诚聘电镀精英，更创辉煌。

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