镀锌钝化剂制备工艺的研究+文献综述(3)
镀锌层的防护能力和镀层的厚度相关，防护性随着镀层厚度的增加而变强。镀锌层的厚度和其使用的环境的关系相当密切。大多数情况下，确定镀层厚度的原则是：当处于良好的环境下，镀层的厚度是7~10μm；在中等环境中是15~25μm；在恶劣环境中就需要高于25μm。
镀锌层经过钝化处理，能很大程度上提高防护性能。通常情况下，当镀层的厚度一样时，镀锌层的防腐蚀能力能提高5~8倍。镀锌层还可以通过钝化染色使表面变得更美观，而且有人还通过钝化获得了带有香的镀锌层。
在镀锌的过程中，稀土的作用是显而易见的，在镀锌液中添加少量的稀土，不但能够使镀液的流动性得到改良，还明显提升了镀锌层的耐腐蚀性，以及镀层的抗剥落能力也得到了提高。
在20世纪80年代末，Hinton及Wilson第一次对稀土盐在0.1mol/L的NaCl溶液中对纯锌及电镀锌的缓蚀作用进行了研究，实验表明1.0g/L的CeCl3能够使纯锌的腐蚀速度下降到原来的1/10，使电镀锌的腐蚀速度下降到原来的1/2，腐蚀实验结束之后，在纯锌及电镀锌的表面会生成一层黄色的膜。这又让他们对纯锌及电镀锌表面生成稀土转化膜进行了新的尝试：首先把纯锌及电镀锌在1.0g/L的CeCl3溶液中浸泡24天，纯锌及电镀锌表面就会生成一层黄色的膜，而且这两种材料的耐腐蚀性能都得到了相应的提升，然而相比于电镀锌表面生成的稀土转化膜，纯锌表面生成的稀土转化膜具有更好的耐腐蚀性能[4]。
Hinton[5]等对纯锌及电镀锌表面稀土转化膜的成分和结构进行了深入研究，研究发现，铈的氧化物及锌的氧化物是组成膜的重要成分，在纯锌及电镀锌表面生成的稀土转化膜和钢铁表面的稀土转化膜是相似的，都是由基膜以及黏附于其上的粒子构成的。
在20世纪80年代，被成功研制的合金是Calfan[6]热镀锌合金，含有5%Al，0.05%RE，已经被广泛运用于世界各地，其往往在钢材热镀锌中使用，比如钢板、钢丝、钢管等等。此项技术还能被应用于铸铁工艺中，在可锻铸铁镀锌溶液中添加0.5%~5%Al，能够显著改善镀锌层的耐腐蚀性能，然而它的外观较差，质量也不好，所以降低镀液中的Al含量，并且添加0.1%混合稀土，镀层的表面质量就会得到提高，而且镀层的耐腐蚀性能可以得到明显改善，热镀锌的温度能够降低到560℃，得到比相对较好的综合效果[7]。
在20世纪90年代初，人们大多在对铝合金表面稀土转化膜进行研究，一直到了1995年，罗马尼亚的Roman和Blidariu等对电镀锌表面稀土转化膜及电镀锌表面其它无铬转化膜的性能进行了系统的评价，而且将稀土转化膜列入了替代铬酸盐转化膜的候选方法中[8]。同一时间，日本的Shoji等在电镀锌表面上也取得了耐腐蚀性非常强的稀土转化膜。
李士嘉[9]等将稀土应用于氯化钾微酸性电沉积锌的研究也表明了相比于纯锌镀层，含稀土锌镀层的抗腐蚀性能获得了很大的改良，在这些稀土元素中以Sm、Er、Yb的作用最为显著，为此还对稀土Yb对镀锌层耐腐蚀性能的影响进行了专业的研究，通过用失重法、线性极化法及中性盐雾实验等不同的办法，全都得到了Yb能够改善镀层的耐腐蚀性能的结果。
赵显欧[10]的研究显示，混合稀土对锌基合金的抗蚀性具有很明显的影响。
1.1.2 研究方向及意义
镀锌是提高钢铁耐蚀性的有效途径之一，但镀锌件在贮运过程的潮湿条件下，表面锌层易腐蚀而出现锌的腐蚀产物(白锈)，影响镀件的外观，严重时甚至影响镀层的耐腐蚀性能。因此，钢铁件在镀锌后通常需要进行钝化处理。常规钝化一般是采用铬酸盐钝化，吹冰价铬钝化膜层蚀性能好、成本低且具有自愈性，因而应用广泛。但吹冰价铬毒性大，每天接触这种物质的工人过敏和患肺癌的几率增大，其对环境的危害也持久。2006年7月1日，欧盟正式实施了《关于限制在电子电器设备中使用某些有害成分的指令》，即RoHS指令，以此来达到禁止吹冰价铬的使用的目标。从2007年3月1日起，我国就对投放于市场的电子和电器设备使用6种有害物质进行了限制，吹冰价铬包含在内。因此，铬酸盐钝化在镀锌行业逐渐被限制使用，无铬钝化的需求非常迫切，无铬钝化的研究也成为近年来的热点。
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