镀锌钝化液成分检测

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镀锌能够提高钢铁的抗腐蚀能力, 但在潮湿的环境中,镀锌层*腐蚀, 表面生成白色疏松腐蚀产物, 影响外观,因此, 需进行钝化处理。目前, 广泛使用的是铬酸盐处理,钝化后的氧化膜中铬以三价和六价形式存在, 而六价铬是剧毒和致癌物质[ 1] , 各国正逐步对六价铬限制使用。
因此,迫切需要研究取代铬酸盐钝化的新工艺。有关取代铬酸盐钝化的研究报道很多[ 2~ 6] , 由于防腐蚀效果较差, 工艺复杂, 成本高而难以推广应用。三价铬毒性低, 在许多方面有着类似于六价铬的特性, 受到科学界的关注[ 7~ 17] , 三价铬钝化将成为较有可能被接受的替代品。镀锌及其合金的三价铬钝化新工艺分为化学处理和电化学处理2 种, 应用较广泛的是化学处理。
从国内发展来看, 早期三价铬钝化开发是基于环保对废水排放的限制, 但其耐腐蚀性能相对较差, 外观质量不好, 因而未得到工业化应用。20 世纪70 年代末, 随着对钝化膜形成机理认识的加深, 应用于工业化生产趋于成熟。随着表面质量和耐腐蚀性能的进一步提高, 三价铬钝化越来越成为研究的热点。

1 钝化机理
铬酸盐钝化机理: 在酸性溶液中, Cr ( ? ) 与锌镀层发生化学反应, 锌被氧化成Zn2+ , Cr( ? ) 被还原成Cr( ó ) , 锌镀层表面附近溶液的pH 值升高, Cr ( ó ) 化合物沉淀在表面,形成含有水合铬酸锌、氢氧化铬及锌和其他金属氧化物的胶体膜。三价铬构成钝化膜的骨架, 而六价铬靠吸附、夹杂和化学键力填充于三价铬的骨架之中。在潮湿的空气中,当钝化膜层因外力而刮伤或受到破坏后, 六价铬与露出的锌层起反应) ) ) 进行再次钝化, 使钝化膜得到修复, 亦称为铬酸盐的自愈能力。
三价铬钝化包含锌的溶解、钝化膜的形成以及钝化膜的溶解3 个过程。首先必须包含一种氧化剂, 起到六价铬同样的作用与锌反应, 使锌氧化成金属阳离子; 其次, 由于锌的溶解消耗掉了溶液中的H+ , 锌表面溶液的pH 值上升, 三价铬直接与锌离子、氢氧根离子等反应, 生成不溶性的锌铬氧化物的不溶性隔离层, 沉淀在锌表面上形成钝化膜。膜层中不含Cr( ? ) , 所以不具有自愈力。因此, 除Cr( ? ) 氧化阶段外, Cr ( ó ) 钝化与Cr ( ? ) 钝化机理基本相同。
常用的氧化剂为硝酸盐, 与锌反应式为[ 17] :4Zn+ NO-3 + 9H+ 4Zn2+ + NH3+ 3H2Cr( ó ) 镀锌钝化液中含有氧化剂、成膜盐、配位剂和添加剂。氯化铬、硝酸铬以及硫酸铬等均可作成膜盐。为了在较宽的pH 范围内稳定三价铬离子, 控制反应速度, 加入了Cr( ó ) 的配位剂。为生成均匀光亮的钝化膜, 可添加表面活性剂。由于Cr( ó ) 钝化膜不具有自愈能力, 一旦受到破损, 腐蚀很快就发生了。
为了弥补这一缺陷, 吴以南等提出了添加封闭剂或使用后涂层的措施[ 16] 。有些封闭剂能与Cr( ó ) 钝化膜发生反应, 生成更耐久的保护膜。如: 在室温或高的温度下, 以硅酸盐为基础的封闭剂在Cr ( ó ) 钝化膜上反应, 形成硅酸盐反应产物的厚膜, 其他的封闭剂有磷酸盐、硅烷等。外涂层为**清漆、聚合物、蜡、润滑剂和乳化剂等。除提高抗腐蚀性的作用外, 钝化后处理还能改变钝化膜的颜色, 润滑剂或油作外涂层可提供特殊的润滑作用。
为此, 无论表面涂层或封闭层是**物还是无机物, 都能改善镀层的耐温、抗腐蚀、耐磨等性能。
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