三价铬钝化剂制备工艺的研究(3)
El = E2平衡状态 (1—5)
El < E2说明电位为E1的金属不会自发进行腐蚀 (1—6)
例如：下面即为铁在酸性溶液中发生的电化学腐蚀反应
阳极反应：Fe → Fe2+ + e (1-7)
阴极反应：2H+ + 2e→H2↑ (1—8)
总反应： Fe + 2H+ → Fe2++ H2 ↑ (1--9)
在自然中铁的主要存在状态有两类：一类是金属状态，铁以原子状态组成金属晶体。从化学上讲，此时铁的化学价是0，为游离态金属；另一类主要存在状态是铁原子失去2个或3个电子而形成带有2个或3个正电荷的亚铁离子或者正铁离子。金属的0价态被称为金属元素的还原态，价态大于0的金属元素被称为氧化态为。通常，在只含有铁和氧两种单质的系统中，铁原子会把自身的最外层电子给氧，两者在系统中形成氧化物，例如Fe203，其化学反应式为：
2Fe + 3O3 → 2Fe2O3 (1—10)
此化学反应使系统的吉布斯自由能降低，因而是自发进行的。铁被腐蚀的另一种表现形式为铁放置在空气中被氧化而生锈。新生成的锈层的最外层是黄褐色的即“黄锈”，黄锈的本质为水化的三氧化二铁，其成分可以表示为Fe2O3*xH2O。黄锈的生成并不是通过(1—10)进行的，但是此反应过程由0价铁的还原态转变为3价铁的正离子氧化态这一基本点来说，铁生成黄锈的反应过程与生成Fe203的反应过程是一致的，都为(1—10)所示过程。也就是说：单质金属铁在空气中是不稳定的，它会非常容易的与空气中的氧发生化学腐蚀反应，从而转变为氧化态化合物。因此钢铁的腐蚀现象是不可避免的。
根据文献的报道，1975年美国国家标准局和经济学家共同的调查结果表明[1-3]，因金属腐蚀而受到的经济损失大约为700亿美元，占当时国民生产总值的4.2％。为解决金属腐蚀所引起的这一问题，各国都已加大物力和财力的投入。寻求控制金属腐蚀的途径和措施。目前，金属表面镀锌的方法被大量采用。
1.2 镀锌层表面钝化处理技术
金属材料长期以来一直被广泛应用于生活中的各个方面。为了改善其性能，．提高其质量方面的功效和使用寿命，人们一般都把金属制品进行适当且廉价的表面处理。其中钝化处理是一种最常用的表面处理方法，它是一种重要的防腐蚀处理方法，普遍应用在许多金属上，尤其是锌、铝、镉、镁等金属及其合金材料上。由于锌钝化层是廉价钝化层，常被使用。因而镀锌是提高钢铁耐腐蚀性的有效方法之一，但镀锌件在潮湿条件下，表面锌层易腐蚀而出现锌的腐蚀物（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[4-7]。
传统的钝化处理大多以铬酸盐等吹冰价铬化合物为处理剂，经处理后在金属表面上形成的铬酸盐膜层对基体金属具有良好的防蚀保护作用。膜层中铬主要以三价铬和吹冰价铬形式存在，其中不溶性的三价铬构成了膜的骨架，使膜具有一定厚度，由于它本身具有较高的稳定性，使膜层具有良好的机械强度，而吹冰价铬钝化膜层耐腐蚀性能好，成本低且有自愈性，工艺简陋，因而得到了广泛的应用。然而吹冰价铬是极毒且会致癌的物质，在钝化工艺过程中产生的气雾对工人健康有害，对环境的危害也持久，欧盟已于2006年7月1日正式实施了《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，以限制吹冰价铬的使用。我国自2007年3月1日起，禁止投放于市场的电子和电器设备使用吹冰种有害物质，其中也包括了吹冰价铬[8]。因此，世界各国近年来己开始在环保法规中对吹冰价铬的使用和废水排放作出日益严格的限制，在金属表面处理领域中吹冰价铬最终将被禁止使用已成为必然趋势。为此，采用新的对环境无污染的三价铬钝化技术来取代吹冰价铬钝化己迫在眉睫[9-12]。当今研究的比较多的钝化方法主要有：低铬酸钝化，高铬酸钝化，无铬钝化，三价铬钝化等。但尤为突出的还是三价铬钝化。
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