酸性镀锌三价铬彩色钝化工艺研究(4)
三价铬膜层是通过锌的溶解形成锌离子，使溶液的pH值上升，三价铬直接与锌，氢氧根等离子反应，形成不溶性化合物凝结在锌层表面形成钝化膜。其彩色钝化膜的膜层厚度大约0.25微米到1微米，耐蚀性较高。
1.4.1 pH的调整:
在实验室里，基本上确定了三价铬彩色钝化工艺配方：硝酸铬，20～30g/L；氧化剂，4～5mL/L；pH调整剂，4～6mL/L；pH，1.5～2.0。
根据上述三价铬钝化工艺确定了pH范围，pH低于1.0时钝化膜层发雾，反应较快：pH高于2.5时钝化膜层色泽不均匀。
1.4.2 氧化剂的调整:
根据配方氧化剂的质量浓度在3～8mL/L范围，氧化剂质量浓度低钝化膜层易发雾，氧化剂质量浓度高时钝化膜层色泽艳丽，但易脱膜。
鉴于零件的特性，试验确定的三价铬钝化配方一为：硝酸铬，20～30g/L；氧化剂，3～8mL/L；pH调整剂，4～6mL/L；pH，1.5～2.0；t，30s～1min；θ，35～45℃。
该三价铬彩色钝化工艺形成的彩色钝化膜色泽鲜艳、均匀，操作条件范围广泛，适宜大批量、自动化生产。
1.4.3 铸件及酸性镀锌三价铬彩色钝化:
将碱性镀锌层的三价铬彩色钝化工艺用在铸造管接件上，钝化膜无彩色，呈雾状白色；用在氯化钾镀锌零件上，其钝化膜色彩呈雾状灰色。从镀层外观上可以看出，这可能与铸件表面粗糙度有关，而氯化钾镀锌层与碱性镀锌层的结构不一致。为此，将三价铬钝化的成膜主盐Cr(NO3)3改为Cr2(NO4)3改用一种酸性强的多元酸做pH调整剂。调整后满足铸件钝化要求。彩色钝化工艺配方二为：硫酸铬，20～30g/L；氧化剂，3～8mL/L；pH调整剂，4～6mL/L。
1.4.4 现有基础:
大学四年中所学专业为表面精饰电镀方向。所学课程有：电镀理论与技术、电化学与金属腐蚀、涂装工艺与设备、功能性镀涂层及其应用、电镀工程、电镀手册、表面处理车间工艺、应用化学专业英语等专业课程。
２．工艺技术原理
2.1 添加剂的作用原理[8-10]：
2.1.1 三价铬Cr(Ⅲ) 钝化膜的主成分来源
三价铬可取氯化铬、硫酸铬、硝酸铬、磷酸铬、醋酸铬和硫酸铬钾等，还可以使用铬酸和重铬酸的还原产物。常用的有氯化铬、硫酸铬、硝酸铬。
2.1.2 氧化剂
产生锌离子，促使钝化膜形成。氧化剂可用双氧水、硫酸盐、卤酸盐、过硫酸盐、四价铈等。早期常用过氧化氢作为氧化剂，但是由于过氧化氢氧化锌强，在pH升高时容易把三价铬氧化成吹冰价铬，并不能完全消除吹冰价铬，其次过氧化氢不稳定，容易分解，因此需要时常补加，造成人力物力的浪费，而且过氧化氢的挥发会使工作环境变恶劣，同时，当镀件没有完全镀上时，在过氧化氢存在的时候铁在钝化液中容易生锈，因此现在的三价铬钝化液倾向于使用硝酸盐作为氧化剂。使用氧化剂的钝化剂在钝化过程中，由于pH值的自动升高，会把三价铬氧化成吹冰价铬，而夹杂于镀层中，从而使镀层含有吹冰价铬，因此，含氧化剂的钝化剂形成的膜层颜色较深，如果钝化膜中含有吹冰价铬，就不符合 RoHS法规的要求。
2.1.3 络合剂
络合剂的作用是参与形成三价铬的混合配体络合物，调节水合三价铬离子的动力学稳定性。由于在室温下，三价铬在水中是以稳定的吹冰水合物的形式存在，其内配位水分子取代反应的速度常数很小，因此控制成膜的速度和钝化液稳定性。络合性太强，成膜速度慢，膜层薄，甚至不能形成膜层。络合剂有氟化物、有机羧酸、有机羧酸的酰胺、多羟基羧酸等。实用配方中往往配伍2～4种有机络合剂，起到互补长短、稳定溶液、提高钝化液使用寿命之目的。
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