眾所周知，工業(yè)中鍍鋅可提高鋼鐵抗大氣腐蝕的能力，主要包括有：不銹鋼鈍化、不銹鋼酸洗鈍化、不銹鐵鈍化、銅合金鈍化、鋁合金鈍化等因而廣泛應(yīng)用于航空、電力、交通、建筑和機械等行業(yè)，但電鍍后如果未進行很好的后處理，光亮的鍍層很快會變暗，表面生成白色疏松腐蝕產(chǎn)物，影響外觀，故對鍍鋅層進行鈍化處理是非常必要的。鍍鋅件經(jīng)鈍化處理可大大提高其抗腐蝕性，而且其外觀也變得豐富多彩，具有較好的裝飾性效果[1]。目前鈍化主要有六價鉻鈍化和三價鉻鈍化。傳統(tǒng)的六價鉻鈍化，工藝成熟，且具有自修復功能，但六價鉻是劇毒和致癌物質(zhì)[2]，毒性大，隨著環(huán)保意識的加強，人們一直尋找既不含六價鉻耐蝕效果又好的鈍化劑。
目前，國內(nèi)外研究較多的有不銹鋼鈍化、不銹鋼酸洗鈍化、不銹鐵鈍化、銅合金鈍化、鋁合金鈍化等體系[3-5]。由于無鉻鈍化耐蝕效果不佳，沒有應(yīng)用于大量生產(chǎn)，而三價鉻與六價鉻同屬鉻鹽，鈍化效果相似而三價鉻毒性只有六價鉻的1%，因而受到科學界的廣泛關(guān)注，三價鉻鈍化工藝***有可能取代六價鉻鈍化[6]。隨著表面質(zhì)量和耐腐蝕性能的進一步提高，三價鉻鈍化越來越成為研究的熱點。
1·鉻酸鹽鈍化
1.1原理
鉻鹽鈍化時主要反應(yīng)是金屬鋅鍍層與鈍化液中鉻酸之間的氧化還原反應(yīng)。鋅作為還原劑，將含有六價鉻的鉻酸還原成三價鉻。形成含有水合鉻酸鋅、氫氧化鉻及鋅和其他金屬氧化物的膠體膜[7]。主要反應(yīng)如下：
反應(yīng)后溶液中既有三價鉻又有六價鉻，三價鉻化合物不溶于水，強度高，在鈍化中起骨架作用；六價鉻易溶于水，特別是熱水，依附在三價鉻化合物的骨架上，填滿空間，相當于“肉”。鈍化膜受到損傷時，有自修復功能，原因是六價鉻溶于水形成鉻酸繼續(xù)與鋅離子起反應(yīng)，再次形成鈍化膜[9]。鋅鍍層的鈍化處理時鉻酐與其他一些成分組成鈍化溶液，在不同的工藝條件下，得到的鈍化膜顏色有所差別，如彩虹色、藍白色、軍綠色、藍色、******和黑色等，起到不同的裝飾效果和防護要求，這些鈍化膜耐蝕性強弱的順序是軍綠色、黑色、彩虹色、金******、淡藍色、白色，彩色鈍化應(yīng)用***為廣泛的[10]，但是，在某些場合為了體現(xiàn)裝飾性功能，人們也采用耐蝕性相對較低的白色鈍化膜[11]。
1.2高鉻鈍化
高鉻鈍化歷史悠久，是伴隨著鍍鋅層而產(chǎn)生的一種鈍后處理工藝。其配方簡單，操作簡單，并且高鉻鈍化溶液對鋅鍍層有很好的化學拋光能力。但實驗證明，如果用高鉻鈍化工藝，每清洗1m2的平面鈍化產(chǎn)品，就要用9.1t自來水稀釋才能勉強達到排放標準。而幾何形狀復雜的鈍化液可能會成倍增長。由此可以看出高鉻鈍化廢水污染的嚴重性。如果處理不好高鉻鈍化后所產(chǎn)生的廢水將嚴重污染江河水質(zhì)，隨著人們環(huán)境意識的加深，很多人提出了各種改造方法，取得了一系列的成果[12-15]，開發(fā)出了鋅鍍層彩色鈍化工藝、黑色鈍化工藝、軍綠色鈍化工藝、金******鈍化工藝、無鉻鈍化工藝等，且在生產(chǎn)上有較廣泛的應(yīng)用。
1.3低鉻彩色鈍化
鉻酐含量維持在3.5～5.0g/L才稱得上真正的低鉻鈍化[16]。低鉻彩色鈍化工藝開始于1974年，首次采用此工藝的是上海長城電鍍廠，距今已使用32年之久[17]。開封拖拉機電機電器廠已用30年[18]，山東聊城電機廠用白色鈍化[19]，超低鉻彩鈍與白鈍為上海通用設(shè)備廠應(yīng)用多年[20]，彩色鈍化為上海飛樂電聲總廠使用27年[21]。
低鉻彩色鈍化的基本工藝流程為：鍍鋅→清洗→清洗→硝酸出光(2%～3%；2～5s)→清洗→低鉻彩色鈍化→清洗→熱水燙→離心干燥[10]。低鉻鈍化的主要特點有[9-10]：第一，由于低鉻鈍化液酸性很低，因此鍍層沒有化學拋光作用，所以在鈍化之前要加一步淡硝酸出光處理，淡硝酸的體積濃度為2%～3%；第二，在鍍液中加入硫酸或硫酸鹽，硫酸在鈍化中有兩個作用，一是鈍化膜的成膜促進劑，二是它的加入可以降低溶液的pH值，以到達調(diào)整pH值的目的。硫酸能夠促進形成鈍化膜，同時還能夠提高鈍化膜層的結(jié)合力。若鈍化液的pH值已經(jīng)夠低了，則應(yīng)在溶液中加入硫酸鹽如硫酸鈉；第三，要嚴格控制鈍化液的pH值，它是低鉻鈍化中至關(guān)重要的工藝條件，甚至比配方還要重要，pH值低，膜層與鍍鋅層的結(jié)合力較好，但得到的鈍化膜光亮度比較差，pH值高時，鈍化膜的光亮度較好，但膜層的結(jié)合力又較差，所以在鈍化過程中要時刻嚴格控制鈍化液的pH值，一般用硝酸和硫酸進行調(diào)節(jié)，具體要視鈍化液的情況而定。
眾所周知，在低鉻彩鈍液中加入適量高錳酸鉀，能增加紅色并提高膜附著力。經(jīng)分析認為：鈍化膜的色澤與鈍化成分中的六價鉻與三價鉻的比值有關(guān)，比值越高，紅色越重、色越鮮。但由于高錳酸鉀溶解度低，一般用量可在1g/L以下[7，16]。文獻[22]介紹，用細粒石膏粉(CaSO4)能實現(xiàn)鈍化液中SO42-的自調(diào)(有助劑廠曾據(jù)此作成“彩鈍添加劑”出售)。在鈍化液中加入適量冰乙酸或硼酸，可緩沖pH值，提高膜附著力。
低鉻鈍化新配制鈍化液有兩種方法：一是將原來的鈍化液全部倒掉重新配制；二是將原鈍化液中剩余1/4～1/3，再配鈍化液。工藝的槽液生產(chǎn)到一定周期，其鈍化液將不能繼續(xù)使用。而不管哪種方法都要浪費鈍化液，經(jīng)試驗可得到一種補充液即可彌補這些不足。低鉻鈍化工藝補充液[23]：600gCrO3+600mLHNO3+70～110mLH2SO4+冰醋酸+25gK2MnO4+1000mLH2O。
1.4低鉻藍色鈍化
以前傳統(tǒng)的獲得藍白色的鍍鋅鈍化膜的方法較為復雜，首先要高鉻彩色鈍化，然后用堿性溶液將彩色鈍化膜中的六價鉻化合物都溶解掉，只剩下極少部分的三價鉻化合物。從此工藝可看出，它所產(chǎn)生的廢水比高鉻彩色鈍化還要多[7]。國內(nèi)20世紀70年代推出了鍍鋅層低鉻鈍化工藝，鉻酐濃度從原來的250～300g/L降至2～5g/L，節(jié)約鉻酐95%以上。鈍化膜層相當于高濃度鉻酸鹽鈍化膜的質(zhì)量，漂冼水中的含鉻量極少，略做處理可達標排放[24]，近年來藍白色低鉻鈍化工藝逐漸得到推廣，低鉻鈍化可一次性鈍出漂亮的具有防護裝飾性功能的藍白色鈍化膜。在生產(chǎn)實踐中，普遍認為低鉻或超低鉻鈍化工藝可取代傳統(tǒng)的高鉻彩鈍后漂白的老工藝
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