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1、无铬钝化技术研究的进展_周渝生第38卷第4期2003年4月钢 铁IRONANDSTEELVol.38,No.4April2003·综合论述·无铬钝化技术研究的进展*周渝生(宝山钢铁股份有限公司)摘 要 评述了文献报道和各种不同的无铬钝化工艺的特点及其发展现状。目前还没有一种无铬钝化工艺能够完全代替铬酸盐钝化工艺,某些无铬钝化工艺在某些方面已经与铬酸盐钝化相当,但其市场前景、应用范围及用户环保效果还需要进一步研究。关键词 无铬钝化 铬酸盐钝化 表面处理技术①REVIEWOFCHROMATE-FREEPASSIVATIONFORMETALS
2、ZHOUYusheng(BaoshanIronandSteelCo.,Ltd.)ABSTRACT Thedevelopmentandfeaturesofchromate-freepassivationformetalsaresummarized. chromate-freepassivation,chromatepassivation,surfacingtechniqueKEYWORDS1 前言———————————————————————————————————————————————大多数工业应用的金属及镀层金属(如铁、锌、铝、锡、铅
3、、镁等及其合金)均可通过形成化学转化膜来保护其表面。用于提高耐蚀性的化学转化膜技术主要有铬酸盐钝化和磷化等。其中铬酸盐钝化处理可形成铬/基体金属的混合氧化物膜层,膜层中的铬主要以三价铬和六价铬形式存在,三价铬作为骨架,而六价铬则有自修复作用,因而耐蚀性很高。由于铬酸盐成本低廉,使用方便,因而铬酸盐钝化处理在钢铁、航空、电子和其他部门得到了广泛的应用。电镀锌、热镀锌钢板因其耐腐蚀性好、价格较便宜而被广泛应用于汽车、建材、家电、容器等领域。为了进一步提高耐腐蚀性,目前几乎所有的电镀锌、热镀锌钢板都采用了铬酸盐的钝化处理。钝化液的主要成分为:六
4、价铬,硫酸或硝酸。经钝化处理过的镀锌钢板表面形成一层致密的钝化膜,该膜常用XCrO3·YCrO2·ZH2O来表示。该钝化膜不仅使金属与外界腐蚀因子隔离,而且一旦钝化膜遭破坏,膜内的六价铬会渗出与锌表面作用再次生成钝化膜,即该膜有自修复性。实际上在过去100年间铬酸盐作为优秀的腐蚀抑制剂被广泛应用于金属表面处理行业。如它可用于镀锡钢板的钝化;金属表面镀铬的电解液;锌、镉、铜、铝、银的防锈剂;阳极氧化处理的封孔剂;磷化处理后的防锈剂;电池材料等方面。其中应用得最广的还是电镀锌钢板的铬酸盐钝化处理,因为不经此处理,电镀锌钢板的耐腐蚀性剧减,极易
5、产生“白锈”。但铬酸盐中六价铬毒性高且易致癌,随着环保意识的增强,含六价铬废料的排放受到严格的限制,部分发达国家的企业陆续开发低毒性的无铬钝化工艺,希望能替代铬酸盐钝化。本文介绍目前国内外研究———————————————————————————————————————————————的几种主要无铬钝化工艺的特点及其发展。2 钼酸盐与钨酸盐钝化2.1 钼酸盐钝化钼与铬同属VIa族,钼酸盐已广泛用作钢铁及有色金属的缓蚀剂[2]和钝化剂。钼酸盐钝化处理的[1][1]①* 国家自然科学基金资助项目(50130030)(),上海(第4期周渝生:无
6、铬钝化技术研究的进展·69·方法主要有阳极极化处理和化学浸泡处理等。英国Loughborough大学研究了钼酸盐钝化处理过程中的电化学特性。还研究了锌表面的化学浸泡处理。结果表明:钼酸盐钝化的效果不如铬酸盐钝化,但可以明显提高锌、锡等金属的耐蚀性[3]。日本神户钢铁公司研究出一种提高镀锌钢板抗白锈能力的钼酸盐钝化方法,并取得专利,钝化液中含钼酸或钼酸盐。Tang等研究出一种用钼酸盐/磷酸盐体系处理锌的工艺,申请了专利,钝化处理液含钼酸盐,以Mo计浓度为2.9～9.8g/L。用可与钼酸盐形成杂多酸的酸(如磷酸)调节pH值。这种处理方法可在锌
7、层表面形成0.05～1.00μm厚的膜,膜厚与铬酸盐钝化膜同数量级。在腐蚀试验中,使用该方法处理———————————————————————————————————————————————形成的钼酸钝化膜在碱性和中性环境中(如盐雾试验)耐蚀性不及铬酸盐钝化膜,酸性环境中强于铬酸盐钝化膜,而室外暴露试验结果则相当[1]。镀锡钢板的钼酸盐钝化处理也有报道。钝化液为1～10g/L钼酸钠,用硫酸调节pH值至1～5,温度20～80℃,阴极极化电位-0.8V,处理时间2min,所形成的钼酸盐转化膜的保护作用可以达到铬酸盐钝化膜的水平。锌合金镀层表面
8、的钼酸盐钝化膜也有报道。Cowicson等研究了电镀锡锌合金表面的钼酸盐、铬酸盐和钨酸盐钝化膜后认为,钼酸盐钝化效果不如铬酸盐。而Wharton等研究了电镀镍合金经钼酸盐处理后生成的膜的情况,
