镀锌层作为常见的阳极保护层广泛应用于紧固件的生产中，但其在空气或潮湿环境中容易发生腐蚀。为提高其耐腐蚀性，常用铬酸盐进行镀后处理。这种工艺成本低、工艺简单，钝化效果好，但六价铬有毒，其应用受到限制。 三价铬盐钝化毒性低，有着与六价铬盐类似的特性，受到了广泛的关注，但由于成膜过程的差异，其钝化膜的防护性能与六价铬钝化膜仍存在一定的差异。 1、三价铬钝化剂的组成 三价铬钝化剂由三价铬盐、氧化剂、配位剂、稳定剂、成膜促进剂、稀土金属和封闭剂等组成。 1.1三价铬盐 三价铬盐是三价铬钝化膜主剂，三价铬盐品种较多，主要有以下几种: a、硝酸铬或称九水合硝酸铬，为紫红色单斜品体、能溶于水。 b、硫酸铬因含水量不同有多种产品，色泽也有较大区别，有的能溶于水，有的不能溶于水（不能使用）。无水硫酸铬为紫色或红色粉未，它不能溶于水或酸；十五水合硫酸铬是深绿色片状化合物，能溶于水；十八水合硫酸铬是紫色立方晶体，能溶于水。 c、氯化铬的色泽也多变，无水的为玫瑰紫色偏状界晶，几乎不溶于水；十六水合氯化铬则有深绿色、钱绿色及紫色3种，溶于水；在水溶液中变成深绿色和紫色的混合物。 d、铬钒有硫酸铬钾（钾铬钒）、硫酸铬铵（铵铬钒）、硫酸铬钠（钠铬钒）3种，都含有24个结晶水，外观为绿色或紫色立方晶体，能溶于水。 1.2氧化剂 氧化剂使锌镀层溶解而产生锌离子，可促使钝化膜形成。氧化剂有双氧水、硝酸盐、卤酸盐、过硫酸盐、四价铈等，凡能把三价铬氧化成六价铬的氧化剂因不环保是不能使用的。目前所用的三价铬钝化剂中不再使用双氧水。 1.3配位剂 配位剂在溶液中的作用是控制成膜速率和钝化液稳定性。配位性太强，成膜速率很慢，膜层薄，甚至不能成膜；配位性太弱，钝化液稳定性较差，膜层无光泽。配位剂有氟化物、有机羧酸及他们的混合物，如丙二酸、草酸、戊二酸、马来酸和苹果酸等，其实多数配位剂也是稳定剂，选用适当的配位剂，是获得优质钝化膜和稳定钝化液关键一环。 1.4稳定剂 稳定剂能稳定钝化液中三价铬的价态（如原来带紫色的溶液不使其变成绿色），还可以用来稳定钝化液的PH值，控制在PH1.8-2.3范围内，一些低碳链的羧酸盐也有较好的稳定PH值的能力。 1.5成膜促进剂 成膜促进剂能调整钝化膜颜色，选择不同的成膜促进剂可形成不同色彩，可用有机或无机阴离子，如NO3ˉ、SO 42ˉ、PO43ˉ、Fˉ、CIˉ、SiO32ˉ、SiF63ˉ、BF4ˉ和RCCOˉ等。 1.6其它金属 其它金属主要调整钝化膜的外观与耐蚀性，可用的金属元素有Ag、Cu、V、Ti、Y、Nb、Ta、Al、Ga、In、Mn、Sb、Ti、Fe、Mo、Co、Ni、Ce和镧系稀土元素等。 1.7封闭剂 为克服三价铬钝化膜耐蚀性的问题，在钝化液中直接加入纳米级微粒作封闭剂，来填充钝化膜层微孔，从而大大提高钝化膜的耐蚀性。水解后的有机硅可用作封闭剂。 三价铬钝化剂虽然是由以上7大类组分形成，但不是所有的钝化剂都含有这些成分，可有所增减，但三价铬盐是不可少的，它是三价铬钝化膜的主剂。 2、三价铬钝化膜品质问题与产生原因 2.1三价铬钝化膜品质问题 三价铬钝化膜品质不合格类型的分类：①镀锌层偏薄，未达到规定值≥0.06μm要求；②锌镀层耐蚀性面积未达到白色生成物≤5%盐雾试验标准要求；③锌镀层白色钝化后颜色偏淡黄色、有彩膜出现；④锌镀层彩锌钝化后表面颜色偏淡、彩锌模糊；⑤锌镀层黑色钝化后表面颜色变褐、不光泽；⑥锌镀层钝化后表面封闭层有花斑、污迹等疵病；⑦锌镀层钝化后表面仍残留有六价铬；⑧锌镀产品螺纹有磕碰、划伤。 2.2三价铬钝化膜品质问题产生原因 由于受各种因素的影响，三价铬钝化膜品质问题的原因较多，主要有以下几种。 ①对钝化剂性能缺乏了解，生产前未进行必要的工艺验证试验；②钝化时间过短；③钝化液没有用蒸溜水或去离子水配制；④钝化液容积小，易老化，含铁、锌离子较高，未及时进行调整或部分更换；⑤钝化液的PH值偏高或偏低，未进行及时检测和调整；⑥钝化液温度控制不严格（偏低或偏高），偏离工艺规范；⑦钝化液的三价铬离子偏低，未及时补充补给剂；⑧出光液含量低或已老化，或被铁离子污染，操作时未及时补加硝酸或更换；⑨钝化时未充分搅拌钝化液和翻动工件；⑩钝化时一次装料过多，翻动不均匀，钝化液带出较多，钝化液成分变化大。 3、三价铬钝化膜品质问题的对策 ①镀层外观结晶应细密、光泽性好。三价铬是低铬酸钝化，钝化液无化学抛光作用，所以要求镀锌层质量必须要好，均匀一致，钝化前必须进行出光。 ②不同企业提供的三价铬钝化液温度也不完全相同，一般钝化温度以15～35℃为宜，温度过高钝化膜厚而疏松，结合力不好；温度低，成膜慢，色淡膜薄。如果是在自动生产线上，最好温度应控制在25℃左右，以确保同一时间内获得相同的色彩和钝化膜质量。 ③钝化时，镀锌件要与钝化液相对运动，这有利于镀液的对流和扩散，使膜层均匀一致，并能防止镀件粘在一起，必须采用压缩空气进行激烈搅拌，否则难以保证钝化膜质量。 ④钝化时间以钝化液中的铬酸含量、活化剂浓度、PH值及工件温度而定，在自动生产线上尤其重要，要保持在工艺要求范围内。当其它条件相同时，夏季温度较高，钝化时间应适当缩短，冬季要适当延长。 ⑤钝化完成后要彻底清洗，如有残留铬酸、镀锌层将很快受到腐蚀，出现“泛白点”缺陷。 ⑥钝化经吹干后，最好经过烘烤老化处理，以提高膜层的耐腐蚀性和结合力，但老化温度不宜过高，三价铬适宜温度为80～100℃，六价铬适宜温度为60～80℃，温度过高钝化膜会因脱水而龟裂，耐腐蚀性明显下降。老化时间也不宜过长，不应超过15min，否则耐腐蚀性下降。 ⑦三价铬钝化和水洗槽专用线应隔离流动水槽和热水槽，防止六价铬溶液被带入。 ⑧钝化前检查钝化液及水洗槽中的液体颜色，如有反应应采取措施。 ⑨制定分类管理预案，防止钝化液老化，控制铁、锌离子含量。 ⑩在商品级产品三价铬钝化中直接加入封闭剂，解决三价铬无自愈能力的缺点。 4、结论 钝化工艺是电镀锌工序的一个最重要的环节。采用品质有保证的三价铬钝化剂是保证质量的前提条件，当然还与镀锌前后处理工艺的质量有密切关联，如一些细节是必须关注的，补加硝酸时应稀释后在搅拌下缓慢加入钝化槽中；要编制合理的QC管控表和作业指导书，对操作人员进行三价铬钝化工艺培训；三价铬钝化后的清洗应设清洗专线，清洗水应采用无污染的清洁自来水，防止溅入铬酸溶液，并规定每班必须及时更换清洗水。三价铬钝化膜相对于铬酸盐钝化膜较薄，而在锌合金上却较厚，膜层无自修复能力，在锌层上的钝化膜耐腐蚀性不如铬酸盐钝化膜，但锌合金上的钝化膜常优于铬酸盐钝化膜。

全部评论 共 2 条

评论 |