镀锌三价铬彩色钝化膜的制备及成膜过程研究

发布时间：2018-10-23 16:26

【摘要】：为了提高镀锌钢铁件的耐蚀性,研发了一种适用于碱性镀锌和氰化镀锌的三价铬彩色钝化膜制备工艺。采用正交及单因素试验确定钝化液成分及工艺参数为:Cr(NO3)3·9H2O 22g/L,H2SO4 4.0ml/L,HNO3 2.2 ml/L,钠盐1.1 g/L,钴盐4.0 g/L,润湿剂1.0 ml/L,p H值0.8~1.2,温度维持在30±2℃,将镀锌零件静置于钝化液中反应50s,空停10~15s后热风吹干,即可在锌层表面获得一层均匀光亮、结合力良好的彩虹色钝化膜;对膜层的耐蚀性、钝化膜与漆膜的结合力等性能进行测试;研究了镀液和钝化液中几种常见金属杂质对钝化膜质量的影响;通过电位-时间曲线对钝化膜生长过程进行了研究;采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)等研究分析三价铬钝化膜的表面结构与成分分布等。结果表明:三价铬钝化膜与航空常用漆TB06-9底漆干法结合力、湿法结合力都能达到0级;碱性镀锌三价铬钝化试样经过336h中性盐雾试验出现白锈;氰化镀锌三价铬钝化试样经过72h的中性盐雾试验产生白锈。氰化镀锌层中含有较多杂质且镀层不新鲜,导致钝化膜耐蚀性差于碱性镀锌三价铬钝化膜。研究发现在镀锌及钝化过程中,金属杂质Fe~(2+)、Cu~(2+)等对钝化膜外观质量及耐蚀性有不利影响。镀液中存在的Fe~(2+)、Cu~(2+)杂质含量超过0.02g/L和0.002g/L,会导致钝化膜不均匀、发黑发花甚至无彩色膜出现;钝化液中的杂质金属离子超过Fe~(2+)0.1g/L、Cu~(2+)0.03g/L会导致钝化膜不均匀、颜色变暗甚至起粉,严重降低了膜层耐蚀性。SEM结果显示:碱性镀锌层表面光滑均匀、结构紧凑,无明显裂纹;钝化膜表面平整,散乱且无规律分布着大量裂纹,由截面形貌可知,这些微裂纹仅分布于钝化膜表面,并未贯穿整个膜层,微裂纹的存在有助于提高钝化膜与漆膜的结合力;EDS结果表明:钝化膜裂纹处及平整处含有相同元素Zn、O、Cr,且各元素的含量基本一致。成膜过程按电位随时间变化可分为:锌层的溶解、膜层迅速生长、膜层缓慢生长和膜层生长与溶解平衡四个阶段。XPS结果表明:钝化膜主要含有Cr、O、Zn以及少量的Co等元素,按其成分分布状态可分为内、外两层,以钝化膜约350nm为分界处。外层的钝化膜成分分布较均匀,各元素含量几乎没有较大变化,主要由Cr(OH)3、Zn(OH)2、Cr2O3、ZnO以及少量Co(OH)2、CoO等;与外层相比,内层钝化膜中Zn含量增加,Cr、O和Co的含量降低,膜层主要由Cr2O3、Cr(OH)3、ZnO和少量的Co(OH)2构成。钝化膜由多种氧化物和氢氧化物的复合盐组成:钝化过程中锌层发生溶解,反应界面OH-浓度升高,多种氢氧化物在锌层表面沉积形成钝化膜;膜层在干燥过程中,部分氢氧化物脱水形成氧化物。
[Abstract]:In order to improve the corrosion resistance of galvanized iron and steel, a trivalent chromium-chromic passivation film suitable for alkaline galvanizing and cyanide galvanizing was developed. The composition and process parameters of passivating solution were determined by orthogonal and single factor tests as: Cr (NO3): 3 9H2O 22g / L H2SO4 4.0 ml / L HNO3 2.2 ml/L, sodium salt 1.1 g / L, cobalt salt 4.0 g / L, wetting agent 1.0 ml/L,p H value 0.8% 1.2, temperature maintained at 30 卤2 鈩，

本文编号：2289815