酸性镀锌三价铬兰白钝化工艺研究(2)
1.2 酸性镀锌的概况
酸性镀锌镀液的PH值在4-6。20世纪70年代大搞无氰镀锌的第二个成果便是无氰氯化铵镀锌。与锌酸盐碱性镀锌并驾齐驱。它以氯化锌为主盐，氯化铵为络合剂及导电盐。柠檬酸，氨三乙酸为辅助络合剂。聚乙二醇和硫脲作镀层细化剂。从这种镀液中获得的镀层细致，分散能力好。镀液毒性小。但缺点主要是镀液不稳定，散发出来的氯化铵气体对电镀设备腐蚀性很大。电流效率也较低。对杂质敏感性强。工作温度范围窄。现已基本上被氯化钾镀锌工艺所淘汰。
氯化钾(或氯化钠)镀锌工艺是20世纪80年代发展起来的一种全新无氰镀锌工艺。 它主要成分为：氯化锌主盐，一般使用含量为70-90g/L。氯化钾作导电盐，使用含量从140-280g/L不等，根据不同需求可任意调整。硼酸作PH值缓冲剂，以稳定PH值在4.6-5.6之间。由于这种镀液是在室温条件下工作，硼酸的溶解度不高，一般含量控制在25-30g/L。
单独靠这三种成分是镀不出合格锌镀层来的。还要加入一些添加剂才能获得光亮、细致的镀锌层来。 氯化钾镀锌的优点是镀液稳定、镀层光亮细致且成本低、电流效率高、无毒。缺点是镀液的分散能力比碱性镀锌稍差，镀层的脆性也较大。尽管如此，氯化钾镀锌一面世，立刻普遍受到欢迎。发展十分迅速，已占据镀锌的半壁江山。 从市场上看，目前镀锌工艺主要是两个镀种：碱性锌酸盐和酸性氯化钾镀锌。其他镀锌工艺均已相形见拙，缓慢退出历史舞台。
酸性镀锌工艺中还有一种硫酸盐镀锌工艺。它的主要成分是主盐硫酸锌。含量在250-500g/L之间。明矾或硫酸铝作导电盐。含量在30-50g/L之间。导电盐也有加入硫酸钠或氯化钠的。除了上述几种外，还要加入一些添加剂，作用是使镀层细致。最早是采用糊精或树胶，后来发明了一些专用光亮剂使镀层更加光亮细致。 硫酸盐镀锌的最大优点是可使用较大电流密度(1-5A/dm2)，镀速快。但缺点是镀液的分散能力很差，不宜用来镀较复杂工件。
1.3 镀锌层吹冰价铬钝化工艺
为了提高镀锌层的耐蚀性和外观，通常钢铁工件经电镀后，立即进行钝化处理。目前国内的电镀工艺进行钝化处理时，大多采用吹冰价铬钝化。吹冰价铬钝化工艺即传统的铬酸盐钝化工艺，是把金属或金属镀层浸入含某些添加剂的铬酸或铬酸盐溶液中，采用化学或电化学的方法使金属表面形成由三价铬和吹冰价铬组成的铬酸盐膜的过程。 传统的吹冰价铬钝化工艺种类繁多，按其组分中吹冰价铬含量的多少可大致分为高铬钝化(250g/L左右)，低铬钝化(5g/L以下)。按钝化膜的颜色可划分为蓝白色、金黄色、彩虹色、黑色、军绿色钝化等。这些钝化工艺虽然形成不同颜色的钝化膜，但其成膜机理与工艺组分都大同小异，均以吹冰价铬为基本成膜物质，对处理液的酸度和其它辅助成膜物进行调整从而使钝化膜呈现各种各样的颜色。 吹冰价铬钝化工艺发展至今已有上百年的历史，其成膜机理及生产工艺都已相当成熟稳定，操作简单，生产成本低。改变处理液中铬酸盐含量和工艺条件，可以获得耐蚀性好、色彩各异的钝化膜，膜层的物理化学性能非常好，因而在电镀锌产品上的应用极其广泛。
尽管吹冰价铬钝化液的配方千差万别，成分也不完全相同，但是成膜机理基本上是一样的。吹冰价铬钝化液一般是强酸性的,钝化液中的铬主要以Cr2O72-形式存在，即在酸性钝化液中,溶解的铬酐主要生成Cr2O72-。
在酸性吹冰价铬钝化液（pH值0~1.5）中，Cr(VI)与锌镀层发生化学反应，锌被氧化成Zn2+，Cr(VI)被还原成Cr (Ⅲ)，锌镀层表面附近溶液的pH 值升高，Cr(Ⅲ)化合物沉淀在表面形成含有水合铬酸锌、氢氧化铬及锌和其他金属氧化物的胶体膜, 三价铬构成钝化膜的骨架。而吹冰价铬靠吸附、夹杂和化学键力填充于三价铬骨架之中, 在潮湿的空气中当膜层因外力而刮伤或受到破坏后, 可溶性的吹冰价铬与裸露出的锌层起反应，进行再次钝化,使钝化膜得到修复,亦称为铬酸盐的自愈能力。
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