無(wú)鉻酸性鍍鋅藍(lán)白鈍化

1、目錄摘要IAbstractII第一章 緒論11.1 腐蝕的概述11.1.1 腐蝕的定義和分類11.1.2 腐蝕的危害11.1.3 金屬腐蝕的防護(hù)21.2 電鍍鋅工藝概述31.2.1電鍍鋅概述31.2.2 電鍍鋅的分類41.2.3 電鍍鋅工藝41.3 鈍化工藝概述51.3.1 鈍化概述51.3.2 鉻鹽鈍化概述71.3.3 無(wú)鉻鈍化工藝概述91.4 本課題研究的內(nèi)容和意義11第二章 實(shí)驗(yàn)方法及材料122.1 試驗(yàn)工藝流程122.2 試驗(yàn)儀器、藥品及材料122.3 電鍍鋅試樣制備方法142.4 CuSO4點(diǎn)滴實(shí)驗(yàn)14第三章 無(wú)鉻酸性鍍鋅藍(lán)白鈍化工藝研究163.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c方案163.1.1 實(shí)驗(yàn)

2、目的163.1.2 實(shí)驗(yàn)方案：163.2 無(wú)鉻酸性鍍鋅藍(lán)白鈍化工藝的初步選定163.2.1 無(wú)鉻酸性鍍鋅藍(lán)白鈍化工藝的條件163.2.3 無(wú)鉻酸性鍍鋅藍(lán)白鈍化劑173.3 鈍化液配方各成分的最佳用量183.3.1鈍化液成膜劑劑濃度對(duì)鈍化膜外觀、耐蝕性的影響183.3.2 鈍化液絡(luò)合劑劑濃度對(duì)鈍化膜外觀和耐蝕性的影響193.4 鈍化工藝對(duì)鈍化膜外觀和耐蝕性的影響193.4.1鈍化時(shí)間對(duì)鈍化膜外觀和耐蝕性的影響193.4.2 鈍化液的PH值對(duì)鈍化膜外觀和耐蝕性的影響203.4.3 溫度對(duì)鈍化膜外觀和耐蝕性的影響213.4.4 鈍化液水質(zhì)對(duì)鈍化膜外觀和耐蝕性的影響223.4.5水洗方式對(duì)鈍化膜外觀和

3、耐蝕性的影響223.4.6干燥方式對(duì)鈍化膜外觀和耐蝕性的影響233.5 小結(jié)23第四章 無(wú)鉻酸性鍍鋅藍(lán)白鈍化與三價(jià)鉻鹽鈍化的比較254.1 三價(jià)鉻鹽藍(lán)白鈍化膜的形成機(jī)理和性能244.1.1 三價(jià)鉻鹽成膜機(jī)理244.1.2 三價(jià)鉻鹽鈍化膜的特性244.2 三價(jià)鉻鹽藍(lán)白鈍化工藝244.2.1 操作條件244.2.2 三價(jià)鉻鹽藍(lán)白鈍化工藝條件的影響因素254.3 無(wú)鉻鈍化、未鈍化和三價(jià)鉻鈍化的比較25結(jié)論27總結(jié)與體會(huì)28致謝29參考文獻(xiàn)30附錄A 英文翻譯原文31附錄B 英文翻譯譯文42無(wú)鉻酸性鍍鋅藍(lán)白鈍化摘要為提高鋼鐵件的耐蝕性能，鍍鋅及鍍鋅后的鈍化處理一直是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的鉻酸鹽及三價(jià)

4、鉻鈍化工藝成熟、耐蝕性好，但因其對(duì)人體及環(huán)境危害較大，國(guó)家已命令禁止使用。近年來(lái)無(wú)鉻鈍化的研究較多，因其具有無(wú)毒、耐蝕性好、成本低等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。本文通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)考察了無(wú)鉻酸性鍍鋅藍(lán)白鈍化劑的組分成膜劑和絡(luò)合劑及鈍化液PH、鈍化時(shí)間、鈍化溫度等對(duì)鈍化膜的外觀和耐蝕性的影響規(guī)律，最后得到了藍(lán)白、均勻、光亮的鈍化膜。最佳鈍化工藝為成膜劑100ml/l、絡(luò)合劑0.6g/l、PH=1.8、t=30s、 T=25，硫酸銅點(diǎn)滴實(shí)驗(yàn)可達(dá)到 100s。后將未鈍化試件、無(wú)鉻鈍化試件及三價(jià)鉻鈍化試件進(jìn)行比較，與未鈍化試件相比無(wú)鉻鈍化明顯提高了試件的耐蝕性能，同時(shí)該無(wú)鉻鈍化的耐蝕性性能已與三價(jià)鉻鈍化耐

5、蝕性相當(dāng)。 關(guān)鍵詞：藍(lán)白鈍化；鍍鋅；耐蝕性；無(wú)鉻No chromate blue passivation of galvanized coatingAbstractTo improve the corrosion resistance of the steel pieces , galvanized and passivated galvanized has been a hot topic in recent years . The traditional chromate and trivalent chromium passivation process maturity, good c

6、orrosion resistance, but because of great harm to humans and the environment, the state has banned the use of the command.In recent years, many studies passivation, because of its non-toxic, corrosion resistance, low cost, has broad application prospects.Appearance and corrosion resistance through s

7、ingle factor experiment investigated non-chromate passivation of galvanized blue components film formers and complexing agents and passivation solution PH, passivation time and temperature on the passivation passivation film the impact of the law, and finally got the blue and white uniform, bright o

8、f no chromate passivation of the galvanized steel blue. Best passivation process for the film formers 100ml, complexing agents 0.6g / l, PH = 1.8, t = 30s, T = 25 , and copper passivation process optimum spot test can reach 100s. After the specimen is not passive, chromium-free passivation specimens

9、 and trivalent chromium passivation specimens were compared, compared with non-passivated specimen passivation significantly improve the corrosion resistance of the specimen, while the non-chromate corrosion resistance performance has been quite and trivalent chromium passivation corrosion resistanc

10、e.Keywords: Black passivation; zinc plating; Corrosion resistance; non-chromateii第一章 緒論1.1 腐蝕的概述1.1.1 腐蝕的定義和分類腐蝕起源于拉丁文“Corrodere”，其含義是損壞或腐爛。金屬和它所處的環(huán)境之間，由于發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用引起的破壞和變質(zhì)稱為金屬腐蝕。它是自發(fā)進(jìn)行的一種逆冶金過(guò)程，會(huì)給人類帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)危害。廣義的腐蝕指材料與環(huán)境間發(fā)生的化學(xué)或電化學(xué)相互作用而導(dǎo)致材料功能受到損傷的現(xiàn)象。狹義的腐蝕是指金屬與環(huán)境間的物理-化學(xué)相互作用，使金屬性能發(fā)生變化，導(dǎo)致金屬，環(huán)境及其構(gòu)成系功

11、能受到損傷的現(xiàn)象。腐蝕的形態(tài)，可分為均勻腐蝕和局部腐蝕1 兩種。在化工生產(chǎn)中，后者的危害更嚴(yán)重。均勻腐蝕：腐蝕發(fā)生在金屬表面的全部或大部，也稱全面腐蝕。多數(shù)情況下，金屬表面會(huì)生成保護(hù)性的腐蝕產(chǎn)物膜，使腐蝕變慢。有些金屬，如鋼鐵在鹽酸中，不產(chǎn)生膜而迅速溶解。局部腐蝕：腐蝕只發(fā)生在金屬表面的局部。其危害性比均勻腐蝕嚴(yán)重得多，它約占化工機(jī)械腐蝕破壞總數(shù)的70，而且可能是突發(fā)性和災(zāi)難性的，會(huì)引起爆炸、火災(zāi)等事故。1.1.2腐蝕的危害腐蝕遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)估計(jì)，每年因腐蝕而不能使用的的金屬大約相當(dāng)于其年產(chǎn)量的1/41/3，單是美國(guó)每年損失于腐蝕的鋼材就達(dá)三千多萬(wàn)噸。由于

12、礦石冶金需要能量，而金屬腐蝕后會(huì)使其恢復(fù)到類似于礦物的狀態(tài)，而冶煉這些鋼所需要的能量實(shí)在不是個(gè)小數(shù)字，可見(jiàn)金屬的腐蝕間接表示了一種重要的能源損耗。腐蝕的巨大危害不僅體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)損失上，它還會(huì)帶來(lái)慘重的人員傷亡、環(huán)境污染、資源浪費(fèi)、阻礙新技術(shù)的發(fā)展、促進(jìn)自然資源的損耗。金屬腐蝕所造成的災(zāi)難性事故嚴(yán)重地威脅著人們的生命安全。許多局部腐蝕引起的事故，如氫脆和應(yīng)力腐蝕斷裂這一類的失效事故，往往會(huì)引起爆炸、火災(zāi)等災(zāi)難性惡果。1985年8月12日，日本的一架波音747客機(jī)由于應(yīng)力腐蝕斷裂而墜毀，有幾百人遇難。此外，化學(xué)工業(yè)、石油化工、原子能等工業(yè)中，由于材料腐蝕造成的跑、冒、滴、漏，還可能使許多有害物質(zhì)甚至

13、放射性物質(zhì)泄漏而污染環(huán)境，危害人民的健康，有的甚至?xí)L(zhǎng)期造成嚴(yán)重的后果。材料腐蝕問(wèn)題得不到解決，還會(huì)阻礙科學(xué)技術(shù)發(fā)展及工程的建設(shè)。例如，熔鹽原子能反應(yīng)堆在理論上具有許多優(yōu)點(diǎn)，美國(guó)早在1947年就開(kāi)始進(jìn)行研究，隨后還建造了試驗(yàn)堆。但由于裂變產(chǎn)物等對(duì)主要結(jié)構(gòu)材料的腐蝕問(wèn)題難以解決，用了近30年時(shí)間，花費(fèi)了大量人力、物力，于1976年被迫停止研究。因此，金屬材料的腐蝕與防護(hù)，對(duì)可持續(xù)發(fā)展有極其重要的作用。金屬材料在國(guó)民工業(yè)中占據(jù)著重要的地位，研究金屬材料的腐蝕有著重要意義。1.1.3 金屬腐蝕的防護(hù)金屬被腐蝕后，在外形、色澤以及機(jī)械性能方面都將發(fā)生變化，造成設(shè)備破壞、管道泄漏、產(chǎn)品污染，釀成燃燒或爆

14、炸等惡性事故以及資源和能源的嚴(yán)重浪費(fèi)，使國(guó)民經(jīng)濟(jì)受到巨大的損失。因此，研究腐蝕機(jī)理，采取防護(hù)措施，對(duì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)有著十分重大的意義。金屬防腐蝕的方法很多，主要有改善金屬的本質(zhì)，把被保護(hù)金屬與腐蝕介質(zhì)隔開(kāi)，或?qū)饘龠M(jìn)行表面處理，改善腐蝕環(huán)境以及電化學(xué)保護(hù)2等。（1） 改善金屬的本質(zhì)根據(jù)不同的用途選擇不同的材料組成耐蝕合金，或在金屬中添加合金元素，提高其耐蝕性，可以防止或減緩金屬的腐蝕。例如，在鋼中加入鎳制成不銹鋼可以增強(qiáng)防腐蝕能力。（2）形成保護(hù)層在金屬表面覆蓋各種保護(hù)層，把被保護(hù)金屬與腐蝕性介質(zhì)隔開(kāi)，是防止金屬腐蝕的有效方法。工業(yè)上普遍使用的保護(hù)層有非金屬保護(hù)層和金屬保護(hù)層兩大類。它們是用化學(xué)方法

15、，物理方法和電化學(xué)方法實(shí)現(xiàn)的。（3）改善腐蝕環(huán)境改善環(huán)境對(duì)減少和防止腐蝕有重要意義。例如，減少腐蝕介質(zhì)的濃度，除去介質(zhì)中的氧，控制環(huán)境溫度、濕度等都可以減少和防止金屬腐蝕。也可以采用在腐蝕介質(zhì)中添加能降低腐蝕速率的物質(zhì)（稱緩蝕劑）來(lái)減少和防止金屬腐蝕。（4）電化學(xué)保護(hù)法電化學(xué)保護(hù)法是根據(jù)電化學(xué)原理在金屬設(shè)備上采取措施，使之成為腐蝕電池中的陰極，從而防止或減輕金屬腐蝕的方法。金屬的腐蝕雖然對(duì)生產(chǎn)帶來(lái)很大危害，但也可以利用腐蝕的原理為生產(chǎn)服務(wù)，發(fā)展為腐蝕加工技術(shù)。例如，在電子工業(yè)上，廣泛采用印刷電路。其制作方法及原理是用照相復(fù)印的方法將線路印在銅箔上，然后將圖形以外不受感光膠保護(hù)的銅用三氯化鐵溶液

16、腐蝕，就可以得到線條清晰的印刷電路板。此外，還有電化學(xué)刻蝕、等離子體刻蝕新技術(shù)，比用三氯化鐵腐蝕銅的濕化學(xué)刻蝕的方法更好，分辨率更高。1.2 電鍍鋅工藝概述1.2.1電鍍鋅概述電鍍是將直流電通入具有一定組成的電解質(zhì)溶液中，在電極與溶液之間的界面上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而在金屬或非金屬制品的表面上形成符合要求、致密均勻的金屬層的過(guò)程，電鍍金屬在陰極失去電子成為陽(yáng)離子，并通過(guò)電鍍液在陽(yáng)極的待鍍金屬表面得到電子形成鍍層達(dá)到防止腐蝕、提高耐蝕性、導(dǎo)電性和反光及美觀的作用。電鍍鋅就是利用電解，在制件表面形成均勻、致密、結(jié)合良好的金屬或合金沉積層的過(guò)程。鋅是一種銀白色金屬，易溶于酸，能溶于堿，是典型的兩性金屬

17、。但鋅在干燥空氣中幾乎不發(fā)生變化，在潮濕空氣或含有二氧化氮和氧的水中，鋅表面會(huì)生成一層主要由堿或碳酸鋅組成的薄膜，起到緩釋作用。鍍鋅層對(duì)鐵基體既有機(jī)械保護(hù)作用又有電化學(xué)保護(hù)作用，抗蝕性能相當(dāng)優(yōu)良鍍鋅具有成本低、抗蝕性好、美觀和耐存儲(chǔ)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于輕工、儀表、機(jī)電、農(nóng)機(jī)和國(guó)防等工業(yè)。1.2.2 電鍍鋅的分類目前，國(guó)內(nèi)按電鍍?nèi)芤悍诸?，可分為四大類：?）氰化物鍍鋅由于(CN)屬劇毒，所以環(huán)境保護(hù)對(duì)電鍍鋅中使用氰化物提出了嚴(yán)格限制，不斷促進(jìn)減少氰化物和取代氰化物電鍍鋅鍍液體系的發(fā)展，要求使用低氰(微氰)電鍍液。 采用此工藝電鍍后，產(chǎn)品質(zhì)量好，特別是彩鍍，經(jīng)鈍化后色彩保持好。 （2）鋅酸鹽鍍鋅 此

18、工藝是由氰化物鍍鋅演化而來(lái)的。目前國(guó)內(nèi)形成兩大派系，分別為：a) 武漢材保所的“DPE”系列；b) 廣電所的“DE”系列。兩者都屬于堿性添加劑的鋅酸鹽鍍鋅，PH值為12.513。 采用此工藝，鍍層晶格結(jié)構(gòu)為柱狀，耐腐蝕性好，適合彩色鍍鋅。 （3）氯化物鍍鋅 此工藝在電鍍行業(yè)應(yīng)用比較廣泛，所占比例高達(dá)40%。 鈍化后(藍(lán)白)可以鋅代鉻(與鍍鉻相媲美)，特別是在外加水溶性清漆后，外行人是很難辯認(rèn)出是鍍鋅還是鍍鉻的。 此工藝適合于白色鈍化(藍(lán)白，銀白)。（4）硫酸鹽鍍鋅 此工藝適合于連續(xù)鍍(線材、帶材、簡(jiǎn)單、粗大型零、部件)，成本低廉。1.2.3 電鍍鋅工藝工藝流程：鐵制基材前處理水洗電鍍鋅水洗出光

19、水洗2次鈍化水洗干燥。（1）電鍍前處理電鍍前處理，是進(jìn)行電鍍的基礎(chǔ)，也是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。電鍍前不僅要除去基體金屬上存在的油脂和影響鍍層附著力和其它質(zhì)量要求的外來(lái)物，也要除去其表面氧化物，使其表面具有規(guī)定的清潔度和一定的活度，以保證鍍層與基體牢固結(jié)合，有時(shí)根據(jù)所要求的電鍍層的外觀，還要進(jìn)行一些其它特殊的電鍍前處理。（2）電鍍過(guò)程控制 電鍍鋅金屬或構(gòu)件的使用條件和使用壽命與電鍍層厚度有著密切的關(guān)系。使用條件越嚴(yán)格和使用壽命越長(zhǎng)，所要求的電鍍鋅層應(yīng)越厚。不同的產(chǎn)品，要根據(jù)使用的具體環(huán)境(溫度、濕度、降雨、大氣成分等)確定預(yù)期的使用壽命的電鍍層厚度，盲目的加厚會(huì)造成各種浪費(fèi)。但如果厚度不足，又會(huì)達(dá)

20、不到預(yù)期的使用壽命要求。（3）鍍后處理 為使鍍件增強(qiáng)防護(hù)性能、裝飾性及其他特殊目的而進(jìn)行的（鈍化、熱熔、封閉和除氫等）電鍍后置處理。鍍鋅后，一般要進(jìn)行鈍化處理，或其它轉(zhuǎn)化處理，形成相應(yīng)類型的轉(zhuǎn)化膜，是保證鍍后質(zhì)量的關(guān)鍵工序之一。鍍鋅層對(duì)鋼鐵基體來(lái)說(shuō)，是典型的陽(yáng)極鍍層，它對(duì)基體金屬又有電化學(xué)保護(hù)作用。1.3 鈍化工藝概述1.3.1 鈍化概述在一定溶液中金屬陽(yáng)極氧化超過(guò)一定數(shù)值后，金屬溶解速率不但不增大，反而劇烈減小，這種使金屬表面由活化態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殁g態(tài)的過(guò)程稱為鈍化。鈍化處理的作用很大，主要是為了保護(hù)基體金屬不受腐蝕，延長(zhǎng)其使用壽命。金屬由于介質(zhì)的作用發(fā)生腐蝕，生成的腐蝕產(chǎn)物如果具有致密的結(jié)構(gòu)，形成

21、了一層薄膜，緊密的覆蓋在金屬的表面，這樣就改變了金屬的表面狀態(tài)，使金屬的電極電位大大向正方向躍進(jìn)，而成為耐蝕的鈍態(tài)，從而顯示出耐腐蝕的性能，這層薄膜則稱為鈍化膜。為了進(jìn)一步提高鍍鋅層的耐蝕性能，一般需要對(duì)鍍鋅件表面進(jìn)行鈍化處理。鈍化處理就是將鍍件浸入一定的溶液中，通過(guò)化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，在鍍層表面形成一層堅(jiān)實(shí)致密且穩(wěn)定性高的薄膜，進(jìn)一步提高鍍層表面光澤和抗腐蝕能力，從而提高鋼鐵零部件的使用壽命。1.3.2 鉻鹽鈍化概述長(zhǎng)期以來(lái)，鍍鋅層的鈍化處理都采用鉻酸或鉻酸鹽鈍化。傳統(tǒng)的鉻鹽鈍化分為兩類：六價(jià)鉻鹽鈍化和三價(jià)鉻鹽4鈍化。目前幾乎所有的鍍鋅鋼鐵零件都采用六價(jià)鉻鹽或三價(jià)鉻鹽鈍化處理工藝。一般情況下，

22、在酸性很強(qiáng)的高鉻鹽鈍化液中，六價(jià)鉻主要是以Cr2O72-的形式存在，在酸性較弱的低鉻和超低鉻鹽（鉻含量<3g/L）鈍化液中，六價(jià)鉻主要是以CrO42-的形式存在。由于上述反應(yīng)會(huì)消耗氫離子，使反應(yīng)界面附近的酸性減弱，pH值提高，鋅表面上就會(huì)生成凝膠狀的鈍化膜。這種凝膠狀鈍化膜的成分十分復(fù)雜，其主要是由三價(jià)鉻和六價(jià)鉻的堿式鉻酸鹽及水化物構(gòu)成，鈍化膜的結(jié)構(gòu)式可表述為下列式子：Zn(OH)2、Cr(OH)3、Cr(OH)Cr2O7、Cr2O3、Zn2(OH)2Cr2O7、Cr(OH)CrO4、ZnCrO4、Zn2(OH)2CrO4、Cr2(CrO4)3、Zn(CrO2)2·xH2O。也

23、可以用一個(gè)簡(jiǎn)單的通式來(lái)表述：Cr2O3·CrO3·XH2O1。鉻酸鹽鈍化膜的顯微結(jié)構(gòu)是以三價(jià)鉻為骨架組成網(wǎng)絡(luò)，六價(jià)鉻分散在其中并與凝膠物形成薄膜。三價(jià)鉻的化合物呈藍(lán)綠色，不易溶于水，具有很好的穩(wěn)定性，這些性質(zhì)使得鈍化膜具有一定的厚度和機(jī)械強(qiáng)度；另外六價(jià)鉻化合物呈棕黃色，易溶于水，可以對(duì)鍍鋅層產(chǎn)生鈍化作用。鉻酸鹽鈍化膜中，隨三價(jià)鉻與六價(jià)鉻含量的比例改變，鈍化膜的顏色也會(huì)隨之改變。因?yàn)榱鶅r(jià)鉻化合物的氧化性與可溶性，鉻酸鹽能夠?qū)β懵兜匿\層進(jìn)行“二次鈍化”，所以鈍化膜具有很好的耐蝕性。在鈍化膜遇到輕微的損傷時(shí)，在適度高的空氣中，六價(jià)鉻的化合物可以溶于水生成鉻酸，再次與裸露的鋅層反應(yīng)

24、，實(shí)現(xiàn)鍍鋅層的二次鈍化，從而達(dá)到自我修復(fù)的目的，提高耐蝕性能。雖然鉻酸鹽鈍化膜具有很好的耐蝕性能，但是鉻酸鹽是一種毒性很高的物質(zhì)，人體口服3克重鉻酸鹽即可致死；輕量服食會(huì)引起腎組織壞死，內(nèi)臟器官出血等病變。鈍化液中的Cr6+屬巨毒且致癌性物質(zhì)，具有誘變效應(yīng)。在鉻酸鹽鈍化過(guò)程中產(chǎn)生的氣霧對(duì)工人健康有害，而且排除的廢水嚴(yán)重污染環(huán)境，隨著人們環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)，世界各國(guó)政府已開(kāi)始在環(huán)保法規(guī)中對(duì)鉻酸鹽的使用和廢水的排放作出日益嚴(yán)格的限制，因此在金屬表面處理中禁止使用鉻酸鹽，最終將成為必然趨勢(shì)，必須積極開(kāi)發(fā)完全無(wú)鉻的鈍化技術(shù)。1.3.3 無(wú)鉻鈍化工藝概述近年來(lái)人們一直致力于鍍鋅層無(wú)鉻鈍化工藝的研究，期望替代

25、傳統(tǒng)的鉻酸鹽鈍化，例如硅酸鹽鈍化、鉬酸鹽鈍化、鎢酸鹽鈍化、稀土金屬鹽鈍化等工藝5-9。（1）硅酸鹽鈍化硅酸鹽指的是硅、氧與其它化學(xué)元素（主要是鋁、鐵、鈣、鎂、鉀、鈉等）結(jié)合而成的化合物的總稱。它在地殼中分布極廣，種類繁多。硅酸鹽鈍化液屬于沉淀型緩蝕劑，具有處理成本低廉、鈍化液穩(wěn)定性能好、使用方便、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，而且其來(lái)源豐富，價(jià)格低廉，硅酸鹽膜是由水中帶正電的金屬離子和帶負(fù)電的SiO2或SiO32-膠囊作用形成的吸附型化合物。它的另一個(gè)顯著特點(diǎn)是膜層能夠進(jìn)行著色處理，對(duì)染料和涂料具有良好的附著力，但硅酸鹽鈍化膜的耐蝕性能不好，為提高膜層的耐蝕性能，常常會(huì)加入一些有機(jī)添加劑，主要是含氮和磷的化合

26、物，以及其他一些輔助添加劑。文獻(xiàn)報(bào)道15了用硅酸鹽、氨基三甲叉膦酸及硫脲混合液處理鍍鋅鋼板表面，然后用熱水封閉，最后得到硅酸鹽鈍化膜。測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該工藝處理后的鍍鋅鋼板具有較好的耐蝕性能，但不及鉻酸鹽鈍化膜；在硅酸鹽鈍化溶液中加入一些天然纖維用的染色劑，如三芳基甲烷染料或混合染料，在零件鈍化時(shí)可形成各種鮮艷而均勻的顏色的鈍化膜。韓克平16等采用鹽霧試驗(yàn)和電化學(xué)腐蝕試驗(yàn)測(cè)試了鍍鋅層表面硅酸鹽鈍化膜的耐蝕性能，發(fā)現(xiàn)硅酸鹽鈍化膜具有較好的耐蝕性能，但不及鉻酸鹽鈍化膜，XPS分析發(fā)現(xiàn)，鈍化膜膜層表面的鋅以ZnO形式存在，而在鈍化膜膜內(nèi)則是以ZnS形式存在。李廣超17等在硅酸鹽基礎(chǔ)鈍化液中分別添加無(wú)機(jī)

27、和有機(jī)添加劑，通過(guò)中性鹽霧試驗(yàn)測(cè)試輔助成分對(duì)鈍化膜耐蝕性能的影響。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)加入適量硝酸、磷酸和硫脲，不僅可以使膜層光亮，而且可以提高鈍化膜的耐蝕性能；但加入量應(yīng)嚴(yán)格控制，否則會(huì)使鈍化膜的耐蝕性能降低。之后，他又研究了鍍鋅層硅酸鹽鈍化時(shí)加入硫脲的最佳工藝條件18，試驗(yàn)結(jié)果表明，在pH值為3.0、溫度30、鈍化時(shí)間90s的工藝條件下，硅酸鹽鈍化液組分為硅酸鈉40g/L、98%硫酸4mL/L、30%過(guò)氧化氫40mL/L、硫脲7g/L、67%硝酸2mL/L、85%磷酸2mL/L 時(shí)，鍍鋅層鈍化膜具有較強(qiáng)的耐蝕性能。目前實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，單一的硅酸鹽鈍化膜耐蝕效果還不能達(dá)到鉻酸鹽鈍化膜的效果，但由于硅酸鹽具

28、有無(wú)毒、無(wú)污染、價(jià)格低廉、易操作等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)今環(huán)保的要求下，硅酸鹽鈍化工藝必將成為今后無(wú)鉻鈍化工藝研究的熱點(diǎn)21。（2） 鉬酸鹽鈍化鉬與鉻同屬VAI族元素，在緩蝕性能方面與鉻具有一定的相似性，但鉬酸鹽的毒性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鉻酸鹽。近年來(lái)，許多研究者研究了鉬酸鹽作為緩蝕劑的可能性，以及不同工藝對(duì)鈍化膜外觀及耐蝕性能的影響。早在1939年的報(bào)道指出，處理方法可以包括化學(xué)浸泡法，陽(yáng)極極化處理，陰極極化處理法等14。也有報(bào)道指出用于鋅合金表面處理的鉬酸鹽鈍化，Wharton等研究了鉬酸鹽在鋅鎳合金表面的成膜情況，實(shí)驗(yàn)得出鉬酸鹽鈍化膜能提高鋅鎳合金的耐蝕性，但這種膜不具備自我修復(fù)的作用。用鉬酸鹽對(duì)鍍鋅試樣進(jìn)行陰

29、極極化，生成的鈍化膜進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)測(cè)試，結(jié)果表明單一的鉬酸鹽鈍化膜的耐蝕性不如鉻酸鹽鈍化膜。（3）鎢酸鹽鈍化與鉬同族的元素還有W，鎢酸鹽可作為金屬緩蝕劑，且與Cr、Mo有相似性，可作為鋼鐵、鋅和鋁及其合金在中性、酸性和堿性溶液中的抑蝕劑。文獻(xiàn)15發(fā)現(xiàn)鎢酸鹽鈍化膜性能次于鉬酸鹽鈍化膜和鉻酸鹽鈍化膜。木冠南等分別用鉬酸鹽和鎢酸鹽作為緩蝕劑，從動(dòng)力學(xué)、電化學(xué)等方面研究了冷卷軋鋼經(jīng)過(guò)緩蝕劑處理后在鹽酸溶液中的緩蝕效率，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，鉬酸鹽和鎢酸鹽都具有較好的緩蝕效果，但鎢酸鹽的耐蝕性能不及鉬酸鹽。Cowieson描述了鎢酸鹽用于Zn-Sn合金的鈍化，發(fā)現(xiàn)其抗鹽霧和抗?jié)駸嵝詢H為中度有效，性能也不及鉻酸鹽鈍化膜

30、。 （4）稀土金屬鹽鈍化稀土鹽鈍化具有無(wú)毒，無(wú)污染，耐蝕效果好等優(yōu)點(diǎn)，生產(chǎn)操作安全，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，是一項(xiàng)環(huán)境友好型的表面防護(hù)處理技術(shù)，具有很大的應(yīng)用前景，因此受到國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。早在上個(gè)世紀(jì)80年代初人們就對(duì)金屬的稀土鈍化或緩蝕開(kāi)始了研究，該技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn)，主要包括以下幾個(gè)方面：在成膜處理過(guò)程中使用到的輕稀土陽(yáng)離子，如La3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+等，無(wú)毒18廢液的排放不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染；這項(xiàng)技術(shù)的處理方法主要是依靠浸泡處理，其工藝簡(jiǎn)單且易于維護(hù)；在成膜處理過(guò)程中使用的稀土鹽，尤其是混合稀土化合物價(jià)格低廉，生產(chǎn)成本相較更低。由以上這些方面看來(lái)，稀土鹽轉(zhuǎn)化膜的研究無(wú)疑將為替代傳統(tǒng)鍍鋅

31、層防護(hù)方法提供新的思路：為鋅層表面防腐技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和稀土在表面處理工業(yè)中的開(kāi)發(fā)應(yīng)用開(kāi)辟新的天地；為化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的研究提供新的想法和更深一步的理論指導(dǎo)意義。1.4 本課題研究的內(nèi)容和意義國(guó)家“十一五”規(guī)劃中強(qiáng)調(diào)把開(kāi)發(fā)環(huán)境保護(hù)技術(shù)放在優(yōu)先位置，尤其是在2008年底國(guó)家頒布并開(kāi)始執(zhí)行新的電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 21900-2008），該標(biāo)準(zhǔn)中明確指出含鉻物質(zhì)屬于有毒污染物，總鉻及六價(jià)鉻排放限值的監(jiān)控位置自2009年1月1日起由原標(biāo)準(zhǔn)（GB 8978-1996）中規(guī)定的污水處理廠前移至車間或生產(chǎn)設(shè)施廢水排放口，因此傳統(tǒng)含鉻鈍化技術(shù)將面臨更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，開(kāi)發(fā)新型無(wú)鉻鈍化技術(shù)勢(shì)在必行。隨著人們對(duì)無(wú)鉻鈍

32、化研究的不斷深入，出現(xiàn)了許多新型的無(wú)鉻鈍化工藝，但到目前為止尚還沒(méi)有一種無(wú)鉻鈍化工藝手段能夠完全取代傳統(tǒng)的鉻酸鹽鈍化工藝。然而鉻酸鹽是極毒且會(huì)致癌的物質(zhì)，嚴(yán)重污染環(huán)境。因此，世界各國(guó)近年來(lái)己開(kāi)始在環(huán)保法規(guī)中對(duì)鉻酸鹽的使用和廢水排放作出日益嚴(yán)格的限制，在金屬表面處理領(lǐng)域中鉻酸鹽最終將被禁止使用已成為必然趨勢(shì)。本研究旨在驗(yàn)證無(wú)鉻酸性鍍鋅藍(lán)白鈍化工藝，及較好的耐蝕性。對(duì)于改造和升級(jí)現(xiàn)有鍍鋅藍(lán)白鈍化技術(shù)的工藝水平、促進(jìn)電鍍行業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色清潔生產(chǎn)以及提升鍍鋅產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)和應(yīng)用企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益等方面，均具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。鑒于上述情況，本課題主要針對(duì)無(wú)鉻酸性鍍鋅藍(lán)白鈍化劑進(jìn)行以下幾個(gè)方面的研究工作：

33、(1) 掌握電鍍鋅工藝流程。(2) 掌握無(wú)鉻酸性鍍鋅層藍(lán)白鈍化液的配置及鈍化工藝； (3) 探究不同工藝對(duì)鈍化膜外觀和耐蝕性的影響規(guī)律，確定最佳鈍化工藝；（4）對(duì)比無(wú)鉻酸性鍍鋅藍(lán)白鈍化和三價(jià)鉻鹽鈍化。第二章 實(shí)驗(yàn)方法及材料2.1 試驗(yàn)工藝流程整個(gè)實(shí)驗(yàn)的工藝流程：除油、除銹水洗打磨水洗活化水洗電鍍水洗出光水洗2次鈍化水洗干燥老化（1）試件除油、除銹：將試件全部浸泡在濃鹽酸中，直到試件表面不再產(chǎn)生氣泡為止;（2）打磨：將除油后的飾件水洗后，用1500號(hào)砂紙對(duì)試件表面進(jìn)行打磨，以除去仍附著在其表面的雜質(zhì)及氧化膜，注意在打磨過(guò)程中只能沿一個(gè)方向打磨，不能交叉打磨，打磨完成后水洗；（3）活化：將打磨好的

34、試件浸泡在1%的HCl溶液中浸泡20秒進(jìn)行活化；（4）電鍍：將活化后的試件水洗，將試件懸掛在電鍍槽一側(cè)作為陰極，另一側(cè)放置鋅板作為陽(yáng)極，通電進(jìn)行電鍍20分鐘，電鍍完成后水洗；（5）出光：將電鍍好的試件放入1%的HNO3溶液中出光，時(shí)間5秒，出光后水洗；（6）鈍化：把出光后的試件放入配制好的鈍化液中鈍化，鈍化時(shí)零件可輕微晃動(dòng)；（7）干燥：用熱風(fēng)吹干或自然晾干的方式使試件表面干燥，然后在自然條件下放置48小時(shí)以上后做下一步實(shí)驗(yàn)；（8）老化：鈍化膜剛生成時(shí)比較嫩，容易擦傷，一般需放置24小時(shí)脫水固化得到耐蝕性好的鈍化膜。2.2 試驗(yàn)儀器、藥品及材料本實(shí)驗(yàn)采用的實(shí)驗(yàn)儀器為腐蝕與防護(hù)的專用設(shè)備，材料均為

35、市面上能夠購(gòu)買(mǎi)的到普通具體儀器和材料如表2.1，藥瓶及廠家如表2.2，表2.1 試驗(yàn)儀器和材料設(shè)備或材料型號(hào)用途鋅板43mm×40mm×0.5mm陽(yáng)極材料低碳冷軋鋼43mm×40mm×0.5mm陰極材料耐水砂紙NO.600打磨試樣鍍槽112mm×57mm×50mm電鍍鋅電吹風(fēng)FH6202/850W吹干試樣燒杯、玻璃棒、量筒、移液管根據(jù)需要選擇配置溶液天平JYT-1稱量固體藥品直流穩(wěn)壓電源TXN-1502D提供電鍍時(shí)所需電流表2.2 實(shí)驗(yàn)藥品及廠家實(shí)驗(yàn)藥品生產(chǎn)廠家HNO3成都市聯(lián)合化工試劑研究所NaOH廣東化學(xué)試劑工程技術(shù)研究中心H2O

36、2天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司CuSO4天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司ZnCl2重慶川東化工有限公司H3BO4天津市盛奧化學(xué)試劑有限公司KCl廣東汕頭市西隴化工廠光亮劑青島金馬化工有限公司柔軟劑青島金馬化工有限公司成膜劑云南滇科涂鍍層材料有限公司絡(luò)合劑云南滇科涂鍍層材料有限公司2.3 電鍍鋅試樣制備方法本試驗(yàn)采用成熟的氯化鉀酸性鍍鋅工藝，具體配方如表2.3所示。表2.3 酸性鍍鋅工藝配方成分濃度ZnCl2KClH3BO4柔軟劑主光亮劑pH60 g/L200 g/L30 g/L12 ml/L6 ml/L5.45.8電流密度1.5A/dm2電鍍液的配制方法：（1）用架盤(pán)醫(yī)物天平按照表2.3稱取K

37、Cl和H3BO4，稱好后各放在適量的燒杯中。（2）先在裝有KCl的燒杯中加入適量的蒸餾水，使KCl完全溶解。（3）在裝有H3BO4的燒杯中加入適量蒸餾水，然后用電子萬(wàn)用爐加熱，在這過(guò)程中邊加熱邊用玻璃棒攪拌，使H3BO4完全溶解。（4）把兩種溶液倒入容量為1L的燒杯中。（5）用架盤(pán)醫(yī)物天平按照表2.3稱取ZnCl2放入溶液中，用玻璃棒攪拌使其完全溶解。（6）用HCl和KOH把PH值調(diào)到5.4-5.8范圍內(nèi)。（7）按照表2.3中的量加入柔軟劑和主光亮劑，充分?jǐn)嚢?。?）補(bǔ)充蒸餾水至所需體積，攪拌均勻均可使用。2.4 CuSO4點(diǎn)滴實(shí)驗(yàn)配置硫酸銅點(diǎn)滴溶液：41g/L硫酸銅，35g/L氯化鈉，13m

38、l/L鹽酸。并根據(jù)GB6087-86附錄D中的說(shuō)明，將硫酸銅點(diǎn)滴溶液滴于鈍化后的試樣表面，觀察表面變黑的時(shí)間，時(shí)間越長(zhǎng)則表示抗耐蝕性越好，因此可以同時(shí)比較不同工藝條件下的試樣的耐蝕性。第三章 電鍍鋅硅酸鹽藍(lán)白鈍化工藝研究3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c方案3.1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）考察成膜劑A、絡(luò)合劑B劑的濃度對(duì)鈍化膜外觀和耐蝕性的影響，得到外觀及耐蝕性好的A劑、B劑的最適添加量；（2）考察鈍化液PH、鈍化時(shí)間、鈍化液溫度對(duì)膜層外觀及耐蝕性影響，得到最佳的鈍化工藝。3.1.2 實(shí)驗(yàn)方案：（1）通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)分別考察A劑、B劑的濃度對(duì)鈍化膜外觀的影響，優(yōu)化鈍化工藝；（2）從鈍化液的不同工藝條件下不同工藝參

39、數(shù)方面進(jìn)行試驗(yàn)并記錄，通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象考察不同工藝條件對(duì)鈍化膜外觀的影響；（3）記錄滴硫酸銅點(diǎn)滴試件上液滴變黑的時(shí)間，通過(guò)對(duì)比液滴變黑的時(shí)間來(lái)考察鈍化膜的耐蝕性。3.2 硅酸鹽藍(lán)白鈍化工藝的初步選定3.2.1 硅酸鹽藍(lán)白鈍化工藝的條件通過(guò)查閱大量文獻(xiàn)資料，初步確定硅酸鹽鈍化工藝條件考查范圍，如表3.1。表3.1無(wú)鉻鈍化工藝因素工藝因素因素水平鈍化時(shí)間空停時(shí)間活化時(shí)間出光時(shí)間30s10s20s5s3.2.3 無(wú)鉻酸性鍍鋅藍(lán)白鈍化劑（1）操作條件表3.2 無(wú)鉻藍(lán)白鈍化液工藝范圍操作參數(shù)工藝范圍最佳參數(shù)A劑（液體）90-110ml/l100mlB劑（固體）0.5-0.7g/l0.6g/l浸漬時(shí)間15-5

40、0s30sPH值1.4-2.21.8溫度1540室溫下操作攪拌鈍化時(shí)適當(dāng)晃動(dòng)鍍件效果更佳干燥方式甩干清洗方式冷熱水均可（2）鈍化液的配制方法在槽內(nèi)加入配制量所需50%體積的水加入所需量的A劑并攪拌均勻加入所需量的B劑并攪拌均勻用硝酸調(diào)節(jié)PH值至工藝范圍補(bǔ)充水至所需體積，即可使用（3）使用維護(hù)鈍化液使用時(shí)應(yīng)及時(shí)用0.5-5.0的精密PH試紙或者PH計(jì)監(jiān)測(cè)值的變化，如果超出工藝范圍應(yīng)用稀鹽酸或者氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH至1.5當(dāng)鈍化外觀出現(xiàn)花斑、黃斑等不均勻現(xiàn)象時(shí)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行補(bǔ)加，并按照1ml/l雙氧水和1ml/l硝酸進(jìn)行補(bǔ)加，當(dāng)鈍化外觀出現(xiàn)色淺、不均勻應(yīng)適當(dāng)補(bǔ)加B劑。每升鈍化液可以鈍化300-500，應(yīng)

41、當(dāng)按照消耗量少加勤加，以保證其鈍化效果。鋅層厚大于8微米時(shí)，鈍化膜的外觀與耐蝕性能較好本產(chǎn)品為酸性物質(zhì)，使用時(shí)應(yīng)盡量避免與人體直接接觸，若發(fā)生皮膚接觸時(shí)，請(qǐng)用清水沖洗。鈍化廢液采用生石灰或堿液按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行中和處理即可。本產(chǎn)品不用時(shí)應(yīng)采取避光密封存儲(chǔ)。3.3 鈍化液配方各成分的最佳用量3.3.1鈍化液A劑濃度對(duì)鈍化膜外觀、耐蝕性的影響B(tài)劑的含量及其他工藝參數(shù)依據(jù)配方表3.2保持不變，通過(guò)改變A劑的含量，觀察其濃度改變對(duì)鈍化膜外觀和耐蝕性的影響，見(jiàn)表3.3。表3.3 A劑濃度對(duì)鈍化膜外觀和耐蝕性的影響A劑濃度（ml/l）鈍化膜外觀硫酸銅點(diǎn)滴時(shí)間(s)60大部分無(wú)色、邊緣中間出現(xiàn)藍(lán)色6570均勻

42、、淡藍(lán)色8090均勻、淺藍(lán)色95100均勻、光亮、藍(lán)色100110較均勻、藍(lán)色90120不均勻藍(lán)色，邊緣泛彩85130淡彩色明顯70上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明，隨著A劑含量的不斷增加，鈍化膜的藍(lán)色逐漸明顯，耐蝕性也在增加，但是當(dāng)A劑的含量達(dá)到110ml/l時(shí)，外觀開(kāi)始改變不均勻且出現(xiàn)藍(lán)色，耐蝕性也在下降。A劑在100ml/l的時(shí)候，鈍化膜的外觀效果最佳，此時(shí)耐蝕性也最好。因此，100 ml/l 為A劑的最適添加量。3.3.2 鈍化液B劑濃度對(duì)鈍化膜外觀和耐蝕性的影響A劑的含量及其他參數(shù)依據(jù)配方表3.2保持不變，改變B劑的含量，觀察其濃度改變對(duì)鈍化膜外觀和耐蝕性的影響，見(jiàn)表3.4。表3.4 B劑濃度對(duì)鈍化

43、膜外觀和耐蝕性的影響B(tài)劑含量（g/l）鈍化膜外觀硫酸銅點(diǎn)滴時(shí)間(s)0銀白色，邊緣泛藍(lán)600.2銀白色，邊緣和中間出現(xiàn)藍(lán)色700.4較均勻、淡藍(lán)色850.6均勻、光亮、藍(lán)色950.8均勻、藍(lán)色901.0均勻、藍(lán)色951.2均勻、藍(lán)色90實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明，A劑的含量在0.6 g/L時(shí)鈍化膜的外觀效果和耐蝕性比較好；當(dāng)A劑的含量過(guò)低時(shí)，鈍化膜的顏色較淺，藍(lán)色不明顯；當(dāng)A劑的含量過(guò)高時(shí)，鈍化膜外觀和耐蝕性幾乎不變，同時(shí)B劑溶解度小，當(dāng)大于0.6 g/L時(shí)存在明顯難溶現(xiàn)象。3.4鈍化工藝對(duì)鈍化膜外觀和耐蝕性的影響3.4.1鈍化時(shí)間對(duì)鈍化膜外觀和耐蝕性的影響鈍化時(shí)間是決定鈍化膜的外觀效果的重要因素之一，其長(zhǎng)

44、短嚴(yán)重影響鈍化膜的顏色、光澤度、均勻度等。只改變鈍化時(shí)間，其他因素保持不變，考察鈍化時(shí)間對(duì)鈍化膜外觀的影響。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如表3.5所示。表3.5 鈍化時(shí)間對(duì)鈍化膜外觀和耐蝕性的影響鈍化時(shí)間（s）鈍化膜外觀硫酸銅點(diǎn)滴時(shí)間(s)15銀白色，邊緣泛藍(lán)8030均勻、光亮、藍(lán)色9545不均勻藍(lán)色，邊緣泛彩9060均勻、彩色8575不均勻、彩色8090大面積彩色，邊緣發(fā)黃70105中間發(fā)霧，邊緣發(fā)黃68120中間發(fā)霧55135中間發(fā)霧，邊緣發(fā)黑50上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明，鈍化時(shí)間為30秒時(shí)，得到的鈍化膜外觀效果最佳。鈍化時(shí)間較短時(shí)，鈍化膜光澤度和均勻度較好，但是顏色較淺；隨著鈍化時(shí)間的加長(zhǎng)，鈍化膜開(kāi)始泛彩-發(fā)黃-發(fā)

45、黑，耐蝕性也逐漸下降。3.4.2 鈍化液的PH值對(duì)鈍化膜外觀和耐蝕性的影響鈍化液的PH對(duì)鈍化膜的形成起著至關(guān)重要的作用。不同的PH值會(huì)對(duì)鈍化膜外觀產(chǎn)生不同程度的影響。用稀鹽酸和氫氧化鈉來(lái)調(diào)節(jié)鈍化液的PH，控制其他條件不變，考察鈍化液的不同pH值對(duì)鈍化膜外觀和耐蝕性的影響。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如表3.6所示表3.6 鈍化液PH對(duì)鈍化膜外觀和耐蝕性的影響PH鈍化膜外觀硫酸銅點(diǎn)滴時(shí)間(s)1.0銀白，邊緣發(fā)黃701.5中間銀白，邊緣泛藍(lán)851.8均勻、光亮、藍(lán)色1022.2均勻、淡藍(lán)色902.6不均勻、淡藍(lán)色883大面積彩色，邊緣發(fā)黑754不均勻、彩色685均勻、彩色606泛彩且發(fā)霧57上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明，鈍化液

46、的PH值為1.8時(shí)鈍化膜的外觀效果和耐蝕性最好。隨著PH值的逐漸減小，鈍化膜的外觀泛藍(lán)且發(fā)黃耐蝕性較差；當(dāng)PH值逐漸增大時(shí)，鈍化膜的外觀泛彩、發(fā)黑且發(fā)霧耐蝕性也在下降。3.4.3 溫度對(duì)鈍化膜外觀和耐蝕性的影響溫度也是決定鈍化膜外觀的重要因素之一。溫度能保證鈍化液中的離子保持一定的活性，從而在鈍化過(guò)程中發(fā)揮各自的作用。因此，鈍化液的溫度直接影響鈍化效果。通過(guò)控制其他成分含量和工藝條件不變，改變鈍化溫度，考察其對(duì)的鈍化膜外觀和耐蝕性的影響。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如表3.7所示。表3.7 溫度對(duì)外觀鈍化膜外觀和耐蝕性的影響溫度鈍化膜外觀硫酸銅點(diǎn)滴時(shí)間(s)15銀白8025均勻、光亮、藍(lán)色9835均勻、藍(lán)色904

47、5不均勻、淡藍(lán)色，邊緣發(fā)黃8555中間彩色，邊緣發(fā)黃78上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表面，在室溫下，鈍化膜外觀效果最好。當(dāng)溫度較低時(shí)，鈍化膜的顏色較淺藍(lán)色不明顯，直至藍(lán)色消失。當(dāng)溫度較高時(shí)，鈍化膜顏色較好，但是會(huì)出現(xiàn)泛彩、發(fā)黃現(xiàn)象，耐蝕性降低。3.4.4 鈍化液水質(zhì)對(duì)鈍化膜外觀和耐蝕性的影響分別用自來(lái)水和蒸餾水來(lái)配制鈍化液，考查水質(zhì)對(duì)鈍化膜外觀的影響。控制其他條件不變，考察鈍化液水質(zhì)對(duì)鈍化膜外觀的影響。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如表3.8所示表3.8水質(zhì)對(duì)外觀鈍化膜外觀和耐蝕性的影響水質(zhì)鈍化膜外觀硫酸銅點(diǎn)滴時(shí)間(s)自來(lái)水不均勻、淺藍(lán)色90蒸餾水均勻、光亮、藍(lán)色105上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明，用自來(lái)水配制的鈍化液得到的鈍化膜光澤度和均

48、勻度較差，而用蒸餾水配制的鈍化液得到的鈍化膜在顏色、光澤度、均勻度及耐蝕性比用自來(lái)水的效果好，這主要是自來(lái)水中含有很多物質(zhì)成分會(huì)對(duì)鈍化膜的外觀有影響，因此在今后的實(shí)驗(yàn)中主要采用蒸餾水來(lái)配制鈍化液。3.4.5水洗方式對(duì)鈍化膜外觀和耐蝕性的影響鈍化流程中鍍件經(jīng)鈍化后，要對(duì)鍍鋅件進(jìn)行水洗處理，水洗時(shí)水對(duì)鈍化膜的作用強(qiáng)弱可對(duì)鈍化膜產(chǎn)生不同程度的影響，所以鈍化時(shí)不同的水洗方式也會(huì)影響到鈍化膜的外觀。只改變水洗方式這一因素，控制其他條件不變，考察水洗方式對(duì)鈍化膜外觀的影響。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如表3.11所示表3.8水洗方式對(duì)鈍化膜外觀和耐蝕性的影響水洗方式鈍化膜外觀硫酸銅點(diǎn)滴時(shí)間(s)不水洗不均勻、藍(lán)色、泛彩90漂

49、洗均勻、光亮、藍(lán)色95水龍頭沖洗不均勻、淡藍(lán)色80上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表面，水洗方式為漂洗時(shí)，鈍化膜的外觀和耐蝕性最好。不水洗時(shí)，鈍化膜邊緣泛彩，沖洗時(shí)鈍化膜顏色較淺，耐蝕性較差。3.4.6干燥方式對(duì)鈍化膜外觀和耐蝕性的影響鍍鋅件經(jīng)鈍化，水洗后，還要對(duì)其進(jìn)行干燥。一般的干燥方式有自然晾干和熱風(fēng)吹干，不同的干燥方式所用干燥時(shí)間差異較大，鈍化層內(nèi)部成膜速率也不完全相同，這就會(huì)影響到鈍化膜厚度，從而使鈍化膜的外觀呈現(xiàn)出不同的外觀，其光澤程度，均勻性也不一樣。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如表3.12所示表3.12干燥方式對(duì)鈍化膜外觀和耐蝕性的影響干燥方式鈍化膜外觀硫酸銅點(diǎn)滴時(shí)間(s)自然晾干均勻、光亮、淺藍(lán)色90甩干均勻、光亮、

50、藍(lán)色95熱風(fēng)吹干不均勻、藍(lán)色，邊緣易發(fā)黃80上述現(xiàn)象表面明，干燥方式為甩干時(shí)，鈍化膜的外觀和耐蝕性最佳。熱分干的鈍化膜的外觀不均勻，耐蝕性下降，自然晾干的鈍化膜顏色較淺。3.5 小結(jié)本章主要考察了A劑、B劑的濃度對(duì)鈍化膜外觀和耐蝕性的影響，以及鈍化液PH、鈍化時(shí)間、鈍化液溫度等對(duì)膜層外觀及耐蝕性影響，得到最佳的鈍化工藝。最佳鈍化工藝：A劑 100ml、B 劑0.6g/l、PH=1.8、t=30s、 T=25第四章 硅酸鹽藍(lán)白鈍化與三價(jià)鉻鹽鈍化的比較4.1 三價(jià)鉻鹽藍(lán)白鈍化膜的形成機(jī)理和性能4.1.1 三價(jià)鉻鹽成膜機(jī)理三價(jià)鉻鹽的鈍化膜形成包括鋅的溶解，鈍化膜的形成及鈍化膜的溶解三個(gè)過(guò)程，是通過(guò)鋅

51、的溶解形成鋅離子，同時(shí)鋅離子的溶解造成鋅表面溶液的pH值上升，三價(jià)鉻直接與鋅離子、氫氧根離子等反應(yīng)，形成不容性化合物沉淀在鋅表面上而形成鈍化膜，成膜的同時(shí)也會(huì)發(fā)生膜的溶解。（1）鋅的溶解過(guò)程Zn+O2(氧化劑) Zn2+ + Ox- （4.1）Zn+2H+ Zn2+ + H2 （4.2）（2）成膜過(guò)程Zn2+ + xCr3+ + y H2O ZnCrx Oy + 2YH+ （4.3）（3）膜溶解過(guò)程ZnCrxOy +2yH+ Zn2+ + 2Cr3+ +YH2O （4.4）4.1.2 三價(jià)鉻鹽鈍化膜的特性（1）三價(jià)鉻鈍化成膜相對(duì)比較容易，工藝較簡(jiǎn)單、穩(wěn)定，具有較好的耐蝕性，并可得到不同彩色的鈍

52、化膜，成本低廉。（2）鈍化膜相對(duì)于鉻酸鹽鈍化膜較薄，在鋅合金上較厚，膜層沒(méi)有像鉻酸鹽鈍化膜那樣有自修復(fù)性。（3）三價(jià)鉻在鋅上的鈍化膜的耐蝕性尚不如鉻酸鹽鈍化膜，但在鋅合金上鈍化膜常優(yōu)于鉻酸鹽鈍化膜。4.2 三價(jià)鉻鹽藍(lán)白鈍化工藝4.2.1 操作條件表4.1 三價(jià)鉻鹽藍(lán)白鈍化液配方試劑含量(G/L)CrCl3（成）20草酸（表）4CoSO4（促）1NiSO4（促）2丁二酸（絡(luò)）2T=10-30； t=30-60s； pH=1-24.2.2 三價(jià)鉻鹽藍(lán)白鈍化工藝條件的影響因素（1）鈍化液主要成分成膜劑：主要以三價(jià)鉻鹽為成膜主鹽，影響膜層顏色，抗蝕性能。絡(luò)合劑：通過(guò)與三價(jià)鉻離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，形成比較穩(wěn)

53、定的絡(luò)合物，提高鈍化液的穩(wěn)定性。促進(jìn)成膜劑：提高鈍化反應(yīng)時(shí)的成膜速率，增加鈍化膜層厚度。表面活性劑：提高鈍化膜的表面活性，提高鋅層與離子之間的反應(yīng)速率，使得膜層與鋅層均勻結(jié)合。（2）工藝條件工藝條件：pH=1.5-3.5，pH過(guò)高會(huì)影響成膜速率，過(guò)低會(huì)使得鈍化膜溶解；溫度10-30，溫度過(guò)高使得成膜過(guò)快，反應(yīng)不夠充分，性能降低，溫度過(guò)低，鈍化膜外觀較差；時(shí)間30-60s，鈍化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，使得鈍化膜外觀發(fā)生變化，鈍化時(shí)間太短使得成膜反應(yīng)不充分，適當(dāng)?shù)墓に嚄l件能夠得到外觀均勻致密，性能優(yōu)良的膜層。4.3 無(wú)鉻鈍化、未鈍化和三價(jià)鉻鈍化的比較經(jīng)過(guò)大量的試驗(yàn)研究，無(wú)鉻酸性鍍鋅藍(lán)白鈍化膜已經(jīng)具有較為穩(wěn)定、良

54、好的外觀，耐蝕性能也相當(dāng)可觀，可與傳統(tǒng)三價(jià)鉻鹽藍(lán)白鈍化進(jìn)行比較，如下表4.2。表4.2 無(wú)鉻酸性鍍鋅藍(lán)白鈍化與三價(jià)鉻鹽鈍化的外觀和耐蝕性對(duì)比類型鈍化膜外觀硫酸銅點(diǎn)滴時(shí)間(s)未鈍化白色30硅酸鹽藍(lán)白鈍化均勻、光亮、藍(lán)色95三價(jià)鉻鹽藍(lán)白鈍化均勻、光亮、藍(lán)色90由以上試驗(yàn)結(jié)果可以看出：鈍化試樣比未鈍化試樣在外觀和耐蝕性上有明顯提高；無(wú)鉻酸性鍍鋅藍(lán)白鈍化和三價(jià)鉻鹽鈍化的鈍化膜外觀都較好，在外觀方面差別不是很明顯；無(wú)鉻鈍化膜的耐蝕性與三價(jià)鉻鹽相當(dāng)?？傮w看來(lái)，硅酸鹽藍(lán)白鈍化和三價(jià)鉻鹽鈍化外觀和耐蝕性都好，硅酸鹽藍(lán)白鈍化可以替代三價(jià)鉻鹽藍(lán)白鈍化，并具有無(wú)污染和顏色可控的優(yōu)勢(shì)。結(jié)論本論文針對(duì)無(wú)鉻酸性鍍鋅藍(lán)白鈍化劑進(jìn)行了研究，對(duì)鈍化劑進(jìn)行優(yōu)化，考察了各個(gè)工藝條件對(duì)鈍化膜外觀的影響，并測(cè)試了鈍化膜的耐蝕性。得到如下結(jié)論：1、 最佳工藝操作參數(shù)最佳工藝成膜劑（液體）100ml絡(luò)合劑（固體）0.6g浸漬時(shí)間30sph值1.8溫度室溫下操作攪拌適當(dāng)晃動(dòng)鍍件干燥方式甩干清洗方式冷熱水均可2、藍(lán)白色鈍化液配制操作簡(jiǎn)單，在最佳工藝范圍內(nèi)，鍍鋅件鈍化膜的外觀穩(wěn)定、藍(lán)白均勻、耐蝕性好