锌镀层的钝化处理

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1、锌镀层的钝化处理发布时间：2008-09-12一、六价铬钝化处理   锌的化学性质活泼，在大气中容易氧化变暗，最后产生“白锈”腐蚀。镀锌后经过铬酸盐处理，以便在锌上覆盖一层化学转化膜，使活泼的金属处于钝态，这就叫锌层铬酸盐钝化处理。这层厚度只有0．5μm以下的铬酸盐薄膜，能使锌的耐蚀性能提高6倍～8倍，并赋予锌以美丽的装饰外观和抗污能力。目前钝化主要有六价铬钝化与三价铬钝化。   铬酸盐钝化不仅作为防护层，而且在一些低档产品上经白钝化，或者白钝化经有机料着色，可作为防护-装饰用途。铬酸盐钝化液由铬酸、活化剂和无机酸组成，锌与钝化液发生作用，导致锌

2、溶解、六价铬还原成三价铬，并在反应中消耗氢离子，当锌和溶液界面上的pH值上升到3以上时，产生一系列的成膜反应，凝胶状钝化膜就在锌界面上形成。关于钝化膜形成的机理和膜层的化学组成仍有争论。一般认为锌层钝化膜是由碱式铬酸铬、碱式铬酸锌和水合三氧化铬等组成的水合物。经分析膜中三价铬含量占28．2％，六价铬占8．68％，水分占19．3％。其中三价铬是钝化膜的骨架，六价铬靠吸附、夹杂和化学键力填充于三价铬的骨架之中，故六价铬的含量直接影响钝化膜的耐蚀性。当钝化膜受到磕、划、碰伤时，在潮湿空气中六价铬可溶于水膜内，在破损处成膜给予自动修复，这是铬酸盐膜的重要

3、优点之一。长期以来人们认为钝化膜的彩虹色是由于化学组成决定的。三价铬呈淡绿色和绿色；六价铬呈橙红至红色；不同价态和不同量的铬相混合就出现了五颜六色。这就是化学成色学说。但是它不能解释从不同角度看颜色各异；不同钝化手法可得到有层次的色阶；随钝化膜厚度增加颜色的变化规律同所见光光波所显示的颜色相同；以及干燥过程色彩变化等现象。如是我国研究者提出了物理成色即光波干涉成色的学说。   根据光波干涉原理，入射光到达钝化膜表面一部分被反射，一部分透过钝化膜由锌层表面再反射出来，于是从外表面和从内表面反射出来的光产生光程差。当光层差等于某颜色的光波之半或它的奇

4、数倍时，就会发生光波干涉而抵消一部分，我们肉眼所见只是该色的辅色。例如钝化时间短，膜薄光波干涉发生在紫外区，这时的颜色取决于化合物的本色，如青灰色。随膜层增厚，蓝色发生光波干涉而减弱，人们看到黄色(蓝色的辅色)，依此类推，当膜厚大于0．7μm时，钝化膜又呈现本色——棕褐色。由于工件运动，膜层厚度不均匀，各种颜色交迭一起就呈现五彩缤纷的外观。   尽管如此，上述两种成色学说都还不能互相替代，有待继续研究。   钝化膜从外观可分白钝化、淡蓝色、彩虹色钝化、金黄色、黑色钝化、军绿色钝化。这些钝化膜耐蚀强弱的顺序是军绿色>黑色>彩虹色>金黄色>淡蓝色>白

5、色。所以凡用于耐蚀目的机械零件镀锌都必须进行彩虹色钝化。   钝化液依浓度可分为高浓度、中浓度、低浓度。因钝化中生产消耗铬酸不足5％，而95％被零件带出损失，造成严重的环境污染。采用低浓度钝化液可降低生产成本、减轻污染，钝化膜质量与高浓度铬酸钝化相当，故以介绍低铬钝化为主。   (一)铬酸盐彩色钝化   1．铬酸盐彩色钝化工艺规范(见表3—1—15)表3—1—15 铬酸盐彩色钝化工艺规范   2．组成铬酸钝化液的三要素  钝化配方虽然很多，但任何有实用价值的配方必须包括主盐、活化剂和一定的氢离子浓度。   (1)主盐及其浓度。主盐大都采用铬酐，是

6、成膜的主要成分，浓度可在3g／L～400g／L的范围内变化。铬酐浓度高，反应速度快，钝化时间缩短，浓度低则相反。低浓度一般用5g／L～10g／L；高浓度用l50g／L～200g／L为宜。实践表明：钝化膜的耐蚀性和色彩的浓淡与铬酐浓度无必然的联系，关键是主盐与活化剂要搭配恰当。   (2)活化剂及其浓度。铬酸是强氧化剂，锌层一经浸入铬酸盐溶液中很快就生成一层无色透明的氧化膜，故只有铬酸而无活化剂时，锌层处于钝态，阻碍了锌层和六价铬之间的氧化还原反应，不能获得彩色钝化膜。加入活化剂防止了锌层氧化，使氧化还原反应得以顺利进行，所以加入活化剂是获得彩色钝

7、化膜的必要条件。活化剂可采用硫酸及可溶性硫酸盐，盐酸及可溶性盐。例如硫酸、硫酸钠、盐酸、氯化钠等。活化剂浓度依铬酐浓度而定，并要保持一定的比例。就低铬钝化而言，比值范围大致为Cr03／SO42-=(5～10)：1；Cr03／C1-=1：(1～1．2)。活化剂不足，成膜速度慢，易发生白雾。采用氯化物作活化剂还有利于提高膜层的结合力。(3)一定的氢离子浓度(pH值)。高浓度铬酸盐钝化，溶液是强酸陛，只能提出零件在空气中停留数十秒钟才能成膜，叫“气相成膜”。而低铬钝化，酸度低，可在溶pH值液中一次成膜，叫做“液相成膜”这是两种钝化工艺的主要区别。锌层与

8、钝化液反应会消耗氢离子，pH值将升高，直接影响六价铬的氧化还原速度，当pH值达到3时，铬酸氧化还原能力很低，不能形成彩色钝化膜，所以必须