长期以来，对于镀锌层的钝化多采用六价铬酸盐钝化，钝化膜中的铬以六价的形式存在。但六价铬的毒性大，又是致癌物质，严重污染环境。随着人们环保意识的提高，特别是欧盟一系列的环保法令(如RolS，WEEE等)颁布后，汽车零部件产品对镀锌层六价铬钝化，更是受到严格的限制，面临被彻底淘汰的命运。 因此，对于汽车零部件产品的镀锌层，采用更为环保的三价铬钝化及封闭剂封闭处理，已成为整个汽车零部件电镀行业发展的趋势。 尤其是电镀制动钳，其基体材料是由球墨铸铁构成，它的主要化学成分除铁元素以外，还含有碳、硅、锰、硫、磷等化学成分。 要获得理想的三价铬钝化层，存在着一定的技术难度。我们通过长期的生产实践，体会到三价铬钝化液的维护与调整是至关重要的，可以解决球墨铸铁基体上的镀锌层容易出现“黑斑”的问题。 下面就三价铬钝化工艺进行探讨和交流。目前我们公司所使用的三价铬钝化液是ATOTECH提供的EcoTriHC。我们在使用过程中，遇到了一些问题并积累了点滴经验。从下述几方面进行探讨和交流。 Part 1三价铬钝化液中主盐的作用 选择合适的铬盐和铬盐的质量浓度，对于三价铬钝化液是至关重要的。 ATOTECH的EcoTriHC溶液是一种含有三价铬的厚膜钝化剂，它适用于不同的镀锌工艺，溶液中不含六价铬成分，并可在不同种类的镀锌层上产生带红至绿的彩钝，它的防腐性能完全可以与传统六价铬钝化的媲美。 离子进行反应，形成不溶性的化合物沉淀在镀层表面，从而形成钝化膜。 Part 2钝化膜的形成 三价铬钝化膜的形成过程是通过锌的溶解产生锌离子，同时锌离子的溶解，又会造成锌层表面溶液的pH值上升，使三价铬离子直接与锌离子、氢氧根镀锌层在钝化液中形成钝化膜 Part 3钝化液的pH值控制 由钝化的机制可知：pH值不但影响锌的溶解和钝化膜的再溶解速率，同时也会影响工件在钝化液中滞留的时间。 因此，想要获得稳定、理想的钝化膜，就要保持钝化液的pH值相对稳定，否则易造成钝化膜的厚薄不均。 必须每隔数小时对钝化液的pH值进行检测和调整。当pH值低于1.6时，钝化膜就难以形成，不易获得较厚的钝化膜，色彩也较淡，造成耐腐蚀性能较差;当pH值高于2.0时，又会影响到钝化膜的结合力，膜层疏松，表面光感较差，易发雾、发花。 采用氢氧化钠溶液或盐酸溶液调节pH值，并尽量把pH值控制在1.6～2.0。 这样可以减缓钝化液中锌离子的积累，提高溶液的使用寿命，并获得较好质量的钝化膜。 Part 4钝化液的温度控制 三价铬钝化液的温度控制与钝化膜的形成速率有着密切的联系。当钝化液的温度过低时，钝化膜的形成速率变慢，出现钝化不足的现象;当钝化液的温度过高时，成膜速率变快，钝化膜呈现过度钝化的现象。 其结果都是偏色，不能获得理想色泽。钝化液的温度与钝化时间、钝化液的pH值存在着一定关联性。 在相同的钝化时间和pH值条件下，钝化液的温度越高，钝化膜越厚;钝化液的温度越低，钝化膜越薄;较高的操作温度可以提高防腐效果。 因此，应尽量避免操作温度过低，一般把温度控制在60℃左右。 Part 5钝化液的钝化时间与在空气中的停留时间 镀锌层钝化液中形成钝化膜是一个动态的过程，在界面上钝化膜不断地生成、溶解、再生成、再溶解;在钝化槽中停留的时间长短，产生的钝化膜的厚度也会完全不同。 过厚也不宜，易造成钝化膜层疏松，结合力不牢。同时钝化时间对钝化膜的色泽和均匀性有着很大的影响。时间过长或过短， 都会对钝化膜的外观造成影响，形成不均匀的膜层;特别是时间过短，获得的钝化膜的耐中性盐雾试验(NSS)周期较短。 一般在钝化液中，停留时间控制在60～90S，空气中停留时问一般控制在10～40S。 从钝化液中取出到水洗过程中，在空气中会暴露一定时间，空气中的氧气会继续进一步氧化钝化膜。通过我们多年实践，只要控制空气中停留时间10～40S，不会对钝化膜的性能产生很大的影响。 因此，掌握适当空气中停留时间，对保证钝化膜的耐蚀性，是十分必要的。 Part 6钝化液的质量浓度控制 钝化液中的三价铬的质量浓度影响钝化膜抗中性盐雾试验的效果。 当其质量浓度降到9g/L以下时，就无法满足钝化工艺的要求，必须及时补充原液。 对钝化液中的三价铬需要定时分析。根据我们的生产经验，一般控制在9～11g/L的范围内。 Part 7钝化液中杂质的影响 三价铬钝化液对杂质的容忍能力较差，对钝化液的配制用水，必须使用去离子水;并且在钝化工序前的清洗水，也须用去离子水，以尽可能减少重金属离子的带人，从而影响到钝化膜的质量。 三价铬钝化液中杂质的质量浓度超过允许值时，钝化膜会出现发雾、发黄等现象，明显降低镀件的耐蚀性。必须定期检测溶液中各种金属离子的质量浓度。 下述是金属杂质的最大允许值：锌离子15g/L，铁离子100mg/L，铜离子5mg/L，铅离子5mg/L。 钝化液中的主要杂质是锌离子和铁离子。锌离子是在钝化过程中形成的。当产品表面镀锌层浸入钝化液中，与游离酸根离子发生反应，生成锌离子和氢气。 锌离子除了一部分与三价铬离子形成钝化膜外，还有一部分停留在钝化液中。当锌离子的质量浓度达到或超过15g/L时，钝化膜的形态发生变化，耐蚀性急剧下降，膜的外观变差。 钝化液中的铁离子主要来源于钝化过程中零件的掉落，在钝化液中零件基体发生腐蚀和溶解。 因此，严防工件掉落在钝化槽内。如掉落在槽内，要立即打捞出工件。因为钝化液的pH值较低，工件在钝化液中腐蚀的速率很快，大量的铁离子会进入钝化液中。当铁离子的质量浓度过高时，难以形成钝化膜。 同样铜离子和铅离子的存在，也容易使镀层粗糙、钝化膜不连续等。这些现象都会使钝化膜的耐蚀性明显下降。 另外，镀锌层需要有一定的厚度，一般镀层的厚度在8m以上，防止钝化时露底，导致零件基体产生腐蚀。 目前ATOTECH提供了一套专门为处理钝化液配套的再生设备Tricotect。通过该再生处理装置，能够连续不断地在线净化钝化液中的有害杂质。 其中使用的离子交换树脂，可选择性地除去钝化液中的锌和铁离子，延长钝化液的使用寿命。同时也降低废水处理成本。 Part 8钝化前、后处理 (1)三价铬钝化前工件用盐酸(pH值为1.0～2.0)进行出光。 出光能够对镀锌层起到很好的抛光作用，有效清除镀锌层表面吸附的各种有机物杂质，钝化时不会造成钝化膜不完整、厚度不均匀。 (2)在钝化后使用去离子水，对工件表面进行彻底的清洗。 然后在SEALER300WCT封闭溶液中封闭。 三价铬钝化膜自身没有修复功能，一旦钝化膜破裂，很快就会发生镀锌层的腐蚀，影响防腐功能。所以钝化后还必须增加一道封闭工序。 封闭剂采用的是以硅为主的无机物，能够在工件表面形成一层透明薄膜，不含铬酸盐，也不会产生氢脆。 (3)钝化后的干燥温度和时间也是一个很重要的关键环节。 温度过低或时间过短，都会使钝化膜不能完全老化，从而造成耐蚀性降低，无法达到技术要求。 |
