什么是三價鉻鈍化

1、三價鉻鈍化

傳統的六價鉻鈍化工藝具有成熟穩定、價格低廉、品種多樣、高的耐蝕性和鈍化膜的自修復能力等優點得到廣泛的應用。但是六價鉻是強致癌物質，對環境與人體健康會造成嚴重危害。在鋅層上進行無六價鉻鈍化工藝的研究工作已進行了很久，主要集中在無鉻鈍化和三價鉻鈍化兩個方面。

2、三價鉻鈍化技術的進展

早期三價鉻鈍化劑是采用有機絡合劑，并加入其它金屬離子，鈍化膜耐蝕性大大提高，并可以得到不同鈍化膜的顏色，如藍色、彩色、黑色。操作條件要求相對較低。

目前的三價鉻鈍化劑中加入了封孔劑類物質，例如酸性硅溶膠、納米 Si氧化物，它們被填充在鈍化膜的骨架中，克服了三價鉻鈍化無自愈能力的缺點，大大提高膜層的耐蝕性。

3、三價鉻鈍化劑的組成和成膜機理

三價鉻鈍化劑一般含有以下成分。

(1)三價鉻Cr(Ⅲ)

鈍化膜的主成分來源，三價鉻可取氯化鉻、硫酸鉻、硝酸鉻、磷酸鉻、醋酸鉻和硫酸鉻鉀等，還可以使用鉻酸和重鉻酸的還原產物。

(2)氧化劑

產生鋅離子，促使鈍化膜形成，氧化劑可用雙氧水、硫酸鹽、鹵酸鹽、過硫酸鹽、四價鈰等，使用氧化劑的鈍化劑在鈍化過程中，由于pH值的自動升高，會把三價鉻氧化成六價鉻，而夾雜于鍍層中，從而使鍍層含有六價鉻，因此，含氧化劑的鈍化劑形成的膜層顏色較深，如果鈍化膜中含有六價鉻，就不符合 RoHS法規的要求。

(3)絡合劑

控制成膜的速度和鈍化液穩定性，絡合性太強，成膜速度慢，膜層薄，甚至不能形成膜層。絡合劑有氟化物、有機羧酸、有機羧酸的酰胺、多羥基羧酸等。實用配方中往往配伍2～4種有機絡合劑，起到互補長短、穩定溶液、提高鈍化液使用壽命之目的。

有機羧酸有二元羧酸(如乙二酸、丙二酸、丁二酸、己二酸)，含氧羧酸(如檸檬酸、酒石酸、葡萄糖酸、蘋果酸、衣康酸)或多元羧酸。

(4)其他金屬

主要調整外觀顏色與耐蝕性，可用Mn、Sb、 Mo、Ti、Co、Ni、Ce和其他鑭系稀土金屬鹽的混合物。它們的存在，對形成鈍化膜促進處理溶液的活化作用，對提高鈍化膜耐蝕性大有好處，最常用到的是鈷鹽和鎳鹽。

pH值變化不會對含鈷膜層的耐蝕性產生明顯的影響，但是含鈷膜層的耐蝕性明顯優于無鈷膜層。并且耐蝕性與其中鈷含量成正比。通過加入鈷比通過提高三價鉻含量來增加膜厚，提高耐蝕性更為有效。

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(5)成膜促進劑

調整膜層的顏色。可用有機與無機陰離子。

(6)封孔劑

為了克服鈍化劑工藝存在的耐蝕性等難題，滿足汽車部件電鍍的環保高耐蝕要求。研究表明由于三價鉻鈍化工藝的膜層有一定的溝痕，而又沒有自愈能力，可加入納米水溶性硅化物進行填充，以提高鈍化膜的耐蝕性和硬度。最好應用有機硅酸鹽，它能使鈍化液的穩定性增加，延長槽液的壽命。

(7)潤濕劑

能提高鈍化膜的均一性。有效的潤濕劑一般選用陰離子表面活性劑，如十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉，還包括脂肪族氟碳化合物的磺酸鹽;第二類潤濕劑是磺基丁二酸鹽的衍生物，如磺基琥珀酸鈉十二烷基酯;第三類潤濕劑是萘的磺酸鹽，它們都能增加鈍化膜的色澤、均勻度和硬度。

傳統六價鉻的鈍化膜是通過鋅的溶解、鉻酸根的還原以及三價鉻凝膠的析出而形成，膜層中含有六價鉻，因此，鈍化膜有自修復能力，亦被稱為自愈能力。而三價鉻膜層是通過鋅的溶解形成鋅離子，同時鋅離子的溶解造成鋅表面溶液的pH值上升，三價鉻直接與鋅離子、氫氧根等反應，形成不溶性化合物沉淀在鋅表面上，而形成鈍化膜。

4、三價鉻鈍化的特點

(1)三價鉻鈍化的時間比六價鉻長，所溶解掉的鋅鍍層相對較多，所以要求鍍鋅層要厚些。

(2)三價鉻鈍化膜雖然沒有自修復能力，但結構致密。為防止因鈍化膜損傷造成腐蝕，應該采用封閉處理，避免零件碰傷。

(3)三價鉻彩色鈍化膜和黑色鈍化膜比六價鉻鈍化膜耐蝕性弱，三價鉻藍白色鈍化膜的耐蝕性與六價鉻藍白色鈍化膜相差不大。

(4)三價鉻鈍化膜的耐熱性比六價鉻鈍化膜要好。

(5)三價鉻鈍化液的使用壽命比六價鉻要長。

(6)三價鉻鈍化液允許pH范圍窄，且不太穩定，需經常測定調整。

影響三價鉻鈍化質量的因素有哪些

因素一：時間

正確的沉浸時間是鈍化工藝中最重要的一個變量。使用三價鉻鈍化液對工件進行鈍化時，當工件沉浸在鈍化溶液中，金屬被溶解，并生成轉化膜。三價鉻鈍化液與電鍍工件接觸時間越長，發生轉化的機會也越多，在大多數情況中會生成較厚的鈍化膜。

三價鉻鈍化液生成轉化膜的速度比六價鉻鈍化的慢。浸漬時間太短，會導致鈍化膜厚度不夠，耐蝕性差;沉浸時間過長將導致過度消耗，耐蝕性也差。所以，必須控制沉浸時間。

在工件一進入三價鉻鈍化液處理液時轉化膜就開始形成，而且直到工件進入漂洗池時才停止形成轉化膜。只要鈍化液與金屬保持接觸，轉化膜就會持續生成。當這個過程發生在實際的工藝池外面時，會生成質量差的轉化膜。為了盡可能減少這種情況，停留時間特別是鈍化池和漂洗池之間，應保持盡可能短的停留時間。

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因素二：溫度

除了較長的沉浸時間外，溫度也是影響鈍化質量的因素之一，三價鉻鈍化液的溫度適應范圍廣，同樣的時間下，以28-40℃最佳，低于20℃時應適當延長時間。

因素三：濃度

高性能的三價鉻鈍化液一般在6-10%或以上體積濃度下進行。與溫度的情況非常相似，需要這些較高的濃度來給轉化液提供“能量”，生成理想的轉化膜。

引用：什么是三價鉻鈍化

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