传统的六价铬钝化工艺具有成熟稳定、价格低廉、品种多样、高耐蚀性和钝化膜的自修复能力好等优点，因而得到广泛应用。但六价铬是一种剧毒物质，具有致癌、致畸和诱发基因突变的危害，严重污染环境和危害人体健康。 随着人们环保意识的不断提高，特别是欧盟一系列环保法令(如RolS、WEEE等)颁布之后，其应用已经受到了严格限制。三价铬的毒性约为六价铬的1%，符合清洁生产的发展潮流，所以镀锌层采用更为环保的三价铬钝化已经成为行业趋势。三价铬彩钝常用于镀锌工艺的后钝化处理。本文根据生产实践经验，浅析碱性锌酸盐镀锌层三价铬彩色钝化工艺与应用。 1 三价铬彩色钝化工艺 三价铬钝化液的主要成分有三价铬、氧化剂、成膜促进剂、配位剂、添加剂等。传统六价铬钝化膜是通过锌的溶解、铬酸根的还原和三价铬凝胶的析出而形成，膜层中含六价铬，因此钝化膜有自修复能力，亦即自愈能力。而三价铬膜层是通过锌的溶解形成锌离子，同时锌离子的溶解造成锌表面溶液的pH上升，三价铬直接与锌离子、氢氧根等反应，形成不溶性化合物沉淀在锌表面上形成钝化膜。 1.钝化工艺流程汽车车锁零部件选用优质碳素钢，工件面积在0.1～3.0dm2，挂镀锌后的钝化工艺流程如下：碱性锌酸盐镀锌(ZnO10～16g/L、NaOH110～150g/L、添加剂适量)一回收一热水洗(3～5S)一冷水洗(3～5S)一冷水洗(3～5S)一出光(体积分数1%～3%的硝酸、2～5S)一冷水洗(3～5S)一三价铬彩钝化(见表1)一冷水洗(3～5S)一冷水洗(3～5S)一封孔[封孔剂33315%～25%(最佳20%)、温度15～30℃、时间1～2min]一手动吹干(用不含油、水的洁净压缩空气吹至工件表面无水迹)一烘干(温度50～70℃，时间10～20min)一下线。
2.外观要求
2.三价彩钝+封闭的外观要求钝化膜应光亮，呈银白色。允许零(部)件与挂具接触部位的钝化膜色泽与其他部位有微弱的色差，允许钝化膜在自然光或日光灯下斜视时有泛微红色调的轻微干涉色，允许形状复杂的工件不同部位有轻微颜色差异，允许钝化膜有轻微的水迹，但不允许钝化膜发雾、发暗和零(部)件整体泛黄。 3.控制因素 1.镀锌前处理镀锌前处理对镀锌层的质量起着极其关键的作用，如果镀件除油不彻底或是氧化皮(膜)没有彻底除去，都将使镀锌层存在结合力不牢、起皮、起泡等风险。除油工艺为：NaOH 25～40g/L、Na3PO4 25—40g/L、温度60～90℃、时间10～20min、电流密度1～2A/dm。去氧化皮工艺：盐酸100～140g/L、时间1～2min。 2.镀锌镀锌层厚度一般都要求在8～15μm，镀锌层太薄，在钝化过程中可能造成“钝穿”。镀层亮度应适中，锌层亮度差将使钝化膜发雾;镀层太亮，工件钝化膜亮度较好，但是工件内应力增大，存在镀锌层结合力不牢等风险。镀锌过程中建议采用PLC(可编程逻辑控制器)自动控制整流器来控制电流和电镀时间。为了确保镀层亮度及镀层厚度，添加剂的添加需配备按千安·时控制的自动添加系统。电镀溶液需要每天分析化验，操作工依据分析化验结果调整镀液。 3.出光工件在钝化前一定要用1%～3%的稀硝酸进行化学抛光(2～5S，既可避免钝化液pH升高，更主要的是对镀锌层起到化学抛光作用)，以获得光泽均一的镀层，保证钝化膜的结合力和外观质量。为了保证出光效果，应定期更换出光液。对于三价铬彩钝的工件，如果出光效果不佳，下线后的工件外观就会发雾。因此，出光对三价铬彩钝工件来说尤为重要。 4.钝化工艺条件的控制 (1)钝化液pH低，成膜快;pH高，成膜慢，钝化膜容易发雾。在通常情况下，pH应控制在1.8～2.2为宜。(2)钝化温度高，成膜快，钝化时间短;钝化温度低，膜层色淡，钝化时间长，成膜慢。通常情况下，该钝化液温度应控制在25℃左右。(3)钝化过程中应严格控制好钝化时间，对于面积较大的零部件，可以适当延长钝化时间;对于面积较小的零部件，钝化时间可以短一些。在自动线上批量生产时，最好使用阴极移动晃动工件，若以不含油、水的压缩空气对溶液进行搅拌，效果会更好。 5.清洗镀件钝化后应用流动冷水洗2次，以保证水洗充分，无残留。水洗不干净的工件，钝化膜表面容易有流痕，从而影响钝化膜的质量。 6.吹干工件在进入烘箱之前一定要保证表面无明显水珠，否则容易使下线后的工件表面有封闭胶点，影响产品质量。 7.烘干工件在下线前一定要在5O～70。C的烘箱中烘干(老化)10～20min，否则工件容易发黄，耐磨性差，中性盐雾试验不合格。 2三价铬彩色钝化液的日常维护和管理 1钝化液的日常维护如果锌、铁、铜等杂质被带入钝化液中，将影响钝化液的使用寿命及钝化膜的耐蚀性。为了防止溶液中的金属杂质离子超标而影响零件的耐蚀性，在生产过程中应每2h打捞一次钝化槽，确保槽中无零件掉落，从而延长溶液的使用寿命，降低生产成本。 2.检查操作条件每班生产前，溶液调整工要首先检查钝化液是否达到操作条件，包括温度、pH、钝化时间、钝化液浓度(依据化学分析结果)是否符合要求以及压缩空气搅拌是否开启等。 3.三价铬彩钝化液的成分分析每天分析1次三价铬浓度，锌离子、铁离子、铜离子、铅离子为每周分析1次。 4.三价铬彩钝化液的PH调整在生产过程中，如钝化液的pH高于2.2，加入三价铬彩钝剂调整，然后用按1：1(硝酸和水的体积比)稀释后的分析纯硝酸调整至1.8～2.2之间。 5.三价铬含量的控制每天根据三价铬离子含量的滴定分析来确定钝化剂原液的补充量。钝化槽中三价铬含量应控制在4～6g/L，最佳含量是5g/L。 6.三价铬钝化液中锌含量的控制零部件在钝化过程中，一方面是零件表面的锌层不断地溶解于溶液中，另一方面是钝化膜的形成和溶解。每周通过滴定分析来确定锌离子的含量，当钝化液中锌离子含量高于12g/L时，槽液应全部更换，重新配制，否则钝化出的工件表面易发花、发黄，且对盐雾试验结果影响较大。 7.三价铬钝化液中铁离子的控制钝化液中铁离子的主要来源是零部件落入钝化槽而未及时打捞。钝化液的铁离子应不高于50mg/L。定期通过滴定分析来确定金属铁离子的含量，当钝化液中的铁离子接近50mg/L时，钝化工件易泛黄，且中性盐雾试验72h易出白锈，此时槽液应报废，重新开缸。 8三价铬钝化液中铜离子的控制钝化液中铜离子应控制在3mg/L以内。当铜离子超过3mg/L时，将影响到零件的耐蚀性。此时，槽液应报废，重新开缸。 9三价铬钝化液中铅离子的控制钝化液中铅离子应控制在3mg/L以内。当铅离子超过3mg/L时，将影响零件的耐蚀性，槽液应报废，重新开缸。 3常见故障及处理措施
4结语 本工艺稳定，质量可靠。只要将各参数(特别是铁离子和锌离子杂质的含量)控制在工艺规定的范围内，钝化膜外观都能满足客户的要求，镀件抗腐蚀性能达到144h无白锈。 |
