氯化钾镀锌三价铬彩色钝化工艺的研究(6)
温度 25℃
Jc 0.5～3.0 A／dm
4.3 基础钝化配方及工艺参数的确定
钝化液的基础配方的确定实验中，由于实验量大，结果分析繁重，所以在选用不同的主盐、配位剂、氧化剂和金属离子进行钝化后所得的钝化膜的耐蚀性进行研究时，将只使用乙酸铅点滴实验进行分析，不做中性盐雾实验。
配方中主要成膜剂Cr(Ⅲ)选用三价铬盐直接提供，氧化剂选用硝酸根离子，配位剂选用有机酸，可供选择的有机酸有乙酸、丙二酸和柠檬酸，本实验通过对比最终确定选用丙二酸。颜色添加剂选用某些金属离子添加剂。用硝酸调节pH值。阴离子促进剂一般选用F-，但是F-对人体和环境有较大的危害，所以本实验采用Cl-代替。
基础钝化液配方：
三价铬盐 适量
有机酸 适量
硝酸根 适量
金属离子添加剂 适量
阴离子促进剂 适量
pH 1～2
温度 10℃～40℃
钝化时 间 50～90s
工艺流程：镀锌→水洗→出光→水洗→钝化→水洗→吹干
4.3.1 三价铬盐的选择
三价铬盐的种类很多，常用的有硝酸铬、硫酸铬、氯化铬和吹冰价铬的还原产物等。我们知道，在吹冰价铬钝化液中，硫酸根是不可缺少的，他是钝化膜的阴离子成膜促进剂，可以提高钝化膜与基体的结合力。这说明SO42-的存在是必要的。本次课题主要对Cr2(SO4)3•6H2O、CrCl3•6H2O、Cr(NO3)3进行研究。通过实验得出不同三价铬盐的钝化层外观及乙酸铅点滴实验的变色时间见表4-1和表4-2。
表4-1 不同三价铬盐所得的膜层外观
三价铬盐 膜的外观
CrCl3•6H2O 光亮，彩色，但颜色较浅
Cr2(SO4)3•6H2O 光亮，彩色
Cr(NO3)3 光亮，彩色
表4-2 不同三价铬盐的钝化层外观及乙酸铅点滴实验的变色时间
三价铬盐 点滴实验变色时间
CrCl3•6H2O 70s
Cr2(SO4)3•6H2O 74s
Cr(NO3)3 55s
从表4-1和表4-2可看出Cr2(SO4)3•6H2O不管是外观还是耐蚀性都是最好的。所以本实验将选择Cr2(SO4)3•6H2O作为钝化液的三价铬盐。通过单一素试验，最终确定Cr2(SO4)3•6H2O的浓度在8g/L时钝化膜的耐蚀性、附着力最佳。
4.3.2 配位剂的选择
早期三价铬钝液中配位剂主要是一些含氟的物质，但氟对环境还是有危害的，因此实验中采用有机酸做配位剂，试验了乙酸、草酸、柠檬酸和丙二酸。使用各种配位剂所得的外观见表4-3。乙酸与Cr2(SO4)3•6H2O的结合力太差，膜薄发雾，不适合做配位剂；使用草酸所得的膜层虽然有彩色而且光亮，但是草酸的溶解性比较差，易在溶液中形成沉淀，会影响钝化效果；柠檬酸的结合力较好，形成的膜层呈彩虹色光亮，但钝化液存储的时间太短，只需一天就会变质，变质后，钝化膜的颜色变浅而且发雾；丙二酸效果最好，钝化膜色度好、光亮且钝化液不易变质，较为稳定。