锌层表面的常温三价铬彩色钝化工艺研究(2)
5 试验结果及讨论 15
5.1实验结果 15
5.2钝化液组份及影响 15
5.2.1三氯化铬 15
5.2.2硝酸钠 16
5.2.3硫酸钠 17
5.2.4氟化铵 18
5.3工艺条件的影响 19
5.3.1 pH值的影响 19
5.3.2时间的影响 20
6 结论 22
致谢 23
参考文献 24
1 引言
1.1 课题的概况及研究意义
随着我国经济的飞速发展，人民对环境的要求也在不断地提高。电镀行业一直是国家比较重视的行业，电镀厂的工艺采用绿色物料将是势在必行。镀锌层的传统吹冰价铬钝化工艺已经逐渐被淘汰了，因为虽然吹冰价铬在工艺上有许多优点，如很高的耐腐蚀性，膜层有很高的自我修复能力，但是吹冰价铬是一种毒性很大的物质，容易使人致癌，而且对环境污染很大。所以，目前最重要的是研究出一条无毒或毒性很低的彩色钝化工艺，而三价铬钝化工艺是一种对环境污染小，对人们的身体的健康影响小的环保型工艺。本课题所要研究的三价铬彩色钝化工艺是基于原来工业上三价铬的钝化工艺，在钝化膜的颜色，钝化膜的外观，钝化膜的耐腐蚀性，钝化膜与镀层的附着力方面进行改进，使三价铬钝化膜的各方面更加接近于吹冰价铬钝化。
镀锌层对钢铁基体而言，是典型的阳极保护，它既起电化学保护作用又起机械保护作用。但是镀锌层在潮湿的空气环境下，抗腐蚀性比较差。为了保护镀锌层，大都采用钝化处理方法，使得镀锌层的表面形成化学稳定性较高的钝化膜层。镀锌层的钝化有吹冰价铬钝化工艺和三价铬钝化工艺。长期以来,铬酸和铬酸盐钝化是大部分电镀厂镀锌层钝化的首要选择。根据铬酸或铬酸盐的使用的浓度，钝化液可分为高浓度、中等浓度和低浓度三种。在整个钝化过程中，铬酸或铬酸盐的实际消耗量并不多，但是被镀件带出的量很多,大约为消耗量的95%。根据钝化膜外观的颜色，吹冰价铬钝化可以分为彩虹色钝化、蓝白钝化、军绿色钝化、黑色钝化等。这些钝化工艺虽然形成的钝化膜有不同的颜色，但是它们钝化膜形成机理与钝化工艺都是大同小异的，基本成膜物质都是吹冰价铬离子，调整钝化剂中的氧化剂、促进剂、配位剂和其他金属离子来获得各种各样的颜色，来满足客户的要求 [1]。吹冰价铬钝化工艺有许多优点,工艺成熟,成本消耗低,钝化膜有很好的耐蚀性,色彩比较鲜艳。但是，吹冰价铬毒性比较大,容易使人致癌。而三价铬钝化是一种毒性低、与吹冰价铬钝化比较相近，钝化膜的性质比较接近的工艺。该工艺不但能提高对基体的保护、色彩更加鲜艳，而且三价铬的毒性仅是吹冰价铬的1%，在处理后续的废水、废渣时也比较容易。该工艺对操作工的危害也大大减小，生产中的不安全因素也减少了。
铬酸盐钝化工艺根据铬的存在形态和是否，可以分为吹冰价铬钝化剂、三价铬钝化剂、无铬钝化剂。吹冰价铬钝化工艺是伴随着镀锌层的发展而产生的，历史可以算是悠久了。吹冰价铬钝化剂中主要含有铬酐、硝酸和硫酸，所以也经常被许多人称之为“三酸钝化”。钝化膜的主要成分为铬酐溶于水之后形成的铬酸，而硝酸具有强氧化性，是一种强氧化剂；硫酸则作为成膜促进剂，同时硫酸还起着增强钝化膜层和镀锌层结合力的作用，在吹冰价铬钝化剂中如果是硫酸的量不足，钝化膜层很容易脱落；因为硝酸具有强氧化性，所以在钝化剂中主要起化学抛光的作用。这种钝化剂的酸性很强，所以对镀锌层有很好的溶解性，只能在空气中成膜，那么钝化膜层的颜色和耐腐蚀性就取决于工件在空气中停留的时间。在20世纪60年代末期和70年代初期，随着我国经济的发展，人们对环境的要求也越来越高，开始意识到吹冰价铬钝化后所产生的废水对水质的污染是十分严重的，所以必须对此工艺进行改进。三价铬钝化液含铬离子比较低，一般含量为3～5g/L，钝化膜层与吹冰价铬钝化膜层基本相同，但是膜层的光亮度较差，这是由于钝化剂中酸的的含量偏低，没有对镀锌层进行足够的化学抛光。所以，在钝化之前必须进行抛光。一般用的出光液是1～8％的硝酸。三价铬钝化较吹冰价铬钝化的优点是对环境污染小，废水处理简单，且成本低[2]。
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