自上世紀(jì)70年代以來(lái)，六價(jià)格鈍化膜的代替工藝就已存在。其中部分工藝是基于毒性較小的三價(jià)鉻化合物，并且局限于性能低的亮藍(lán)型涂膜，因而得不到廣泛推廣。由于這些替代鍍液的配制價(jià)格相對(duì)低廉，而且這些鍍液更換(傾倒)較頻繁，因而維護(hù)/故障處理都不存在問(wèn)題。
在過(guò)去幾年里，業(yè)界對(duì)比六價(jià)鉻工藝毒性更低的工藝的興趣日益增加。部分原因是由于新頒布的廢舊汽車(ELV)指令和廢舊電子電器設(shè)備指(?WEEE)令，這些指令要求在歐洲銷售的汽車和電子零件不能再含有六價(jià)鉻。?
此外，人們正在尋找僅通過(guò)三價(jià)鉻轉(zhuǎn)鍍膜就能達(dá)到的強(qiáng)化的性能特性。隨著三價(jià)鉻鈍化工藝的發(fā)展，現(xiàn)在，我們已經(jīng)能要求鈍化膜必須提供較高的腐蝕保護(hù)性、耐熱沖擊性、染料和面涂吸收特性(同時(shí)保持外面的美觀)以及成本有效性。也因此正確的配制、維護(hù)和故障處理技術(shù)變得極為重要。
以下介紹影響三價(jià)鉻轉(zhuǎn)鍍膜性能的一些常見(jiàn)因素和一些鮮為人知的因素及故障處理方案。
內(nèi)容概覽：鈍化時(shí)間、溫度和濃度的影響;溶液攪拌;溶液的pH值;金屬污染;鍍層厚度;預(yù)浸鍍?nèi)芤?出光液);水的質(zhì)量;烘干溫度。
常見(jiàn)的因素
01
三個(gè)[度“T”]
在金屬精飾操作中最廣為了解的三個(gè)因素被稱為三個(gè)[度“T”]：時(shí)間長(zhǎng)度、溫度和濃度。
正像大多數(shù)工藝方案一樣，必須將這些因素(變量)緊密地控制在具體的參數(shù)范圍內(nèi)，才能獲得理想質(zhì)量的表面。?
02
時(shí)間長(zhǎng)度
正確的沉浸時(shí)間是鈍化工藝中最重要的一個(gè)變量。當(dāng)鍍鋅工件沉浸在鈍化溶液中，金屬被溶解，并生成轉(zhuǎn)鍍膜。
溶液與電鍍工件接觸時(shí)間越長(zhǎng)，發(fā)生轉(zhuǎn)鍍的機(jī)會(huì)也越多，而且在大多數(shù)情況中會(huì)導(dǎo)致較厚的鈍化膜。
三價(jià)鉻鈍化液生成轉(zhuǎn)鍍膜的速度一般比六價(jià)鉻鈍化的慢。因此，對(duì)于一個(gè)厚膜轉(zhuǎn)鍍工藝需要60秒或以上的沉浸時(shí)間就一點(diǎn)也不奇怪了。這樣，設(shè)備、過(guò)程周期等必須能夠適應(yīng)比過(guò)去更長(zhǎng)的沉浸時(shí)間。?
沉浸時(shí)間太短，會(huì)導(dǎo)致鈍化膜厚度不夠，因而使腐蝕保護(hù)性差。沉浸時(shí)間太長(zhǎng)將導(dǎo)致過(guò)度消耗鍍層，同樣也使腐蝕保護(hù)性差。與六價(jià)鉻不同，你通常不能通過(guò)簡(jiǎn)單的視察來(lái)確定轉(zhuǎn)鍍膜厚度。所以，操作工必須在過(guò)程中一直監(jiān)控沉浸時(shí)間。
在工件一進(jìn)入處理溶液時(shí)轉(zhuǎn)鍍膜就開始形成，而且直到工件進(jìn)入第一個(gè)漂洗池時(shí)才停止形成轉(zhuǎn)鍍膜。
只要鈍化液與被鍍金屬保持著接觸，鋅就持續(xù)溶解且轉(zhuǎn)鍍膜持續(xù)生成。當(dāng)這個(gè)過(guò)程發(fā)生在實(shí)際的工藝池外面時(shí)，那么過(guò)程的進(jìn)行就沒(méi)有利用到熱、攪拌以及工件界面上的正確的溶液轉(zhuǎn)移。
因而生成質(zhì)量差的轉(zhuǎn)鍍膜。為了盡可能減少這種情況，停留時(shí)間?特別是鈍化池和第一個(gè)漂洗池之間，應(yīng)保持盡可能短的停留時(shí)間。
03
溫度
除了較長(zhǎng)的沉浸時(shí)間外，高厚度/高性能的鈍化膜通常在較高的溫度下進(jìn)行。在沒(méi)有強(qiáng)礦物酸的情況下，這些類型的系統(tǒng)通常依賴熱量來(lái)為轉(zhuǎn)工藝的進(jìn)行提供“熱量”。因此，看到工作溫度高達(dá)140-160℉也就很正常了。
在把溫度考慮為一個(gè)可能的故障點(diǎn)時(shí)，重要的是對(duì)工件界面上的溶液而不是遠(yuǎn)離工件的溶液進(jìn)行溫度測(cè)定。
這種溫度差異可能很大，特別是在大型工件剛?cè)脞g化溶液時(shí)。在某種情況中，在鈍化前，工件要在一個(gè)漂洗池中預(yù)熱。大多數(shù)情況下推薦使用聚四氟乙烯、特氟龍或石英浸入式電加熱器。為了保證最佳的性能也建議使用自動(dòng)溫控器和溶液攪拌。
04
濃度
鈍化液濃度是與舊的工藝差別很大的另一個(gè)因素，而且在排除故障時(shí)必須一直考慮這個(gè)因素。盡管六價(jià)鉻鈍化通常在1-5%體積濃度在運(yùn)行，但高性能的三價(jià)鉻鈍化一般在10%或以上體積濃度下進(jìn)行。
與溫度的情況非常相似，需要這些較高的濃度來(lái)給鍍液提供“能量”，生成理想的轉(zhuǎn)鍍膜。利用一個(gè)折射計(jì)可方便的測(cè)量池邊濃度，而且應(yīng)當(dāng)通過(guò)濕分析或通過(guò)儀器進(jìn)行確認(rèn)
經(jīng)常被問(wèn)到“是否這三個(gè)因素之一可用于補(bǔ)償另一個(gè)因素”。例如：較高的濃度是否能補(bǔ)償沉浸時(shí)間太短?幾乎在所有情況中，答案是否定的。
在時(shí)間長(zhǎng)度、溫度、濃度存在一個(gè)精確的平衡，這個(gè)平衡點(diǎn)可以使轉(zhuǎn)鍍膜在一個(gè)受控的速率下形成。如果工藝溶液的工作超出了制造商推薦的范圍，那么幾乎都會(huì)形成質(zhì)量不良的轉(zhuǎn)鍍膜。
其他的因素
除這些“主要”的因素(變量)影響轉(zhuǎn)鍍膜工藝外，還有鮮為人知的其它工作參數(shù)，但卻同樣需要重要考慮。????
01
攪動(dòng)
溶液正確運(yùn)動(dòng)對(duì)于生成優(yōu)質(zhì)轉(zhuǎn)鍍膜是非常必要的。這可以通過(guò)空氣、溶液(通過(guò)泵工作)或工件的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。不論采用哪種方法，重要的是在工件界面上具體合適的溶液交換。?
在鈍化過(guò)程中，發(fā)生許多化學(xué)變化。在有酸和三價(jià)鉻錯(cuò)再得情況下鋅很容易被氧化，結(jié)果導(dǎo)致在鋅和鈍化溶液街面上的pH值發(fā)生較大的升高。?
這會(huì)引起氫氧化三鉻在表面上析出，因而生成轉(zhuǎn)鍍膜。
如果沒(méi)有正確的攪動(dòng)，溶液很快就用盡了，因而不能生成足夠的轉(zhuǎn)鍍膜。攪動(dòng)的常用方法是利用一個(gè)低壓鼓風(fēng)機(jī)將空氣迫入溶液?？諝馐菑囊粋€(gè)穿孔的管道(位于轉(zhuǎn)鍍池底附近)中泵出的，從而生產(chǎn)一個(gè)翻滾的運(yùn)動(dòng)。一定不要使用壓縮機(jī)，因?yàn)樗鼈儾豢杀苊獾貢?huì)使溶液受到灰塵及機(jī)油的污染。甚至使用一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)，也建議在進(jìn)氣管道上裝一個(gè)過(guò)濾器。大量電鍍的零部件，在鈍化過(guò)程中通常會(huì)有足夠的攪動(dòng)，因而通常不需要空氣。
02
pH值
pH值是工藝控制的一個(gè)重要方面，但常被忽視。厚膜三價(jià)鉻鈍化在非常窄的pH值窗口內(nèi)進(jìn)行，而且常常需要調(diào)整，不但在新配制時(shí)調(diào)整而且在正常工作過(guò)程中也需要調(diào)整。
如果實(shí)際工作的pH值超過(guò)推薦的工作范圍，那么會(huì)阻礙轉(zhuǎn)鍍膜的形成，因而導(dǎo)致轉(zhuǎn)鍍膜太薄。pH值太低則會(huì)導(dǎo)致鈍化膜快速地生成和剝離，同樣形成的轉(zhuǎn)鍍膜厚度小，不能提供足夠的鹽霧保護(hù)。?
可以利用儀表或者試紙來(lái)控制pH值。pH值在0-2.5范圍時(shí)推薦使用非濾取型試紙。在正常工作條件下，鈍化液的pH值將隨時(shí)間而升高?？梢韵蛉芤褐刑砑赢a(chǎn)品或稀釋的硝酸來(lái)降低pH值。鈍化溶液的pH值的下降是很少見(jiàn)的，一般是由于大量的拖帶引起的。向溶液中添加稀釋的苛性鈉可提高pH值。推薦在鈍化處理前使用體積比0.?5%至1%的硝酸預(yù)浸工件可提高鍍鋅的活性。
03
金屬污染
金屬污染的程度對(duì)鈍化膜的性能可產(chǎn)生很大的影響。金屬可能是通過(guò)工件的正常加工而被引入的(對(duì)于鋅或鐵)，可能來(lái)自于外部源(例如緊固工件時(shí)所用的銅金屬)或者可能是專利配方的一個(gè)組成部分(如鈷)。不論金屬污染的來(lái)源是什么，所有這些金屬都會(huì)對(duì)鈍化膜性能帶來(lái)有害影響。?????
鋅和鐵是三價(jià)鉻鈍化中最常見(jiàn)的兩種金屬污染物。在這兩種金屬污染物中，鐵污染的問(wèn)題最大。
目前的技術(shù)趨向于比以前更加能容忍鋅的溶解。經(jīng)常能看到在鋅濃度高于5000ppm的情況下鈍化溶液仍能很好地工作。另一方面，鐵對(duì)腐蝕性能產(chǎn)生很大的沖擊，甚至是在鐵濃度低至100ppm時(shí)。?????
由于鈍化液配方本身具有酸性，因此溶液持續(xù)地與意外進(jìn)入鈍化液的工件發(fā)生反應(yīng)。這就導(dǎo)致在鈍化液中的積聚，最終會(huì)降低鈍化液的壽命，增加了運(yùn)作支出。為了避免這種情況，那些已從吊具上吊下來(lái)或從筐或桶中調(diào)出來(lái)的工件應(yīng)被盡快取出。
鈷是常被忽視的一種金屬污染來(lái)源，因?yàn)樗亲鳛閷＠浞降囊粋€(gè)組成部分而被引入的。當(dāng)鈷金屬以正確數(shù)量添加時(shí)，它起催化劑的作用，大大增加鈍化膜厚度并提高腐蝕保護(hù)。如果鈷和鉻的比率太高，則鈍化膜的形成受到阻礙，腐蝕保護(hù)性受到影響。
金屬污染的程度過(guò)重的癥狀很難探查，但可以從鈍化膜的變色或“混濁性”看出來(lái)。推薦對(duì)某些鈍化液進(jìn)行過(guò)濾，因?yàn)檫@有助于去除金屬污染。也可以通過(guò)提高溶液濃度使金屬污染的問(wèn)題得到暫時(shí)為輕。還有一些專利添加劑，可用于將金屬沉淀或抑制金屬的溶解。?
在某些情況中，過(guò)濾鈍化液去除金屬雜質(zhì)，可有助于延長(zhǎng)溶液的壽命。通常利用一個(gè)20-50微米的盤或筒式過(guò)濾器可完成過(guò)濾。推薦使用內(nèi)襯聚丙烯的過(guò)濾泵。推薦每小時(shí)將溶液周轉(zhuǎn)一次。
04
鍍層厚度
一般來(lái)講，對(duì)于一個(gè)優(yōu)質(zhì)的轉(zhuǎn)鍍涂覆需要鋅的最小厚度為6微米。厚鈍化膜可除去多達(dá)1-2微米的鋅鍍層。鋅金屬厚度小將導(dǎo)致FRR性能不良，在極端情況下會(huì)將電鍍金屬完全除去。在低電流密度區(qū)這種情況特別明顯，因?yàn)樵谶@些區(qū)域厚度趨向于達(dá)到最低。????
05
酸預(yù)浸
在鈍化前，表面不均勻或表面活性差都可能是影響轉(zhuǎn)鍍性能的因素。為了提供一個(gè)光亮、活性表面，通常先使用酸預(yù)浸工序然后緊接著進(jìn)行轉(zhuǎn)鍍過(guò)程。當(dāng)使用這個(gè)共序時(shí)，重要的是，要正確控制預(yù)浸液的化學(xué)組成，而且所用的酸要與鈍化溶液兼容。
06
水的狀態(tài)?
鈍化前和鈍化后漂洗水的狀態(tài)是一個(gè)很重要但常被忽略的變量。工藝池含有許多成分，如果它們被引入到鈍化溶液中將是有害的。來(lái)自電鍍池的鋅金屬、氯化物或氫氧化物，以及來(lái)自預(yù)浸工序的礦物酸，都將大大降低鈍化液的壽命。
硬水鹽也可以扮演金屬污染物的角色，縮短鈍化液的壽命。因此，應(yīng)當(dāng)將硬水軟化或用去離子水、去礦物質(zhì)水或反滲透水來(lái)替代硬水，然后才能將這些水用于制備鈍化溶液。
鈍化后的漂洗質(zhì)量也是同樣重要的。厚鈍化膜通常具有較高的固體含量和表面張力，因而使漂洗水快速的被污染。隨著漂洗液中濃度的增加，溶液開始越來(lái)越多地具有鈍化液性質(zhì)了。
結(jié)果是，在現(xiàn)有的轉(zhuǎn)鍍膜上又生成了質(zhì)量差的轉(zhuǎn)鍍膜，這就大大減弱了總體性能。在解決任何鈍化工藝故障時(shí)，要確信漂洗水的流速、攪動(dòng)和沉浸時(shí)間都是足夠用來(lái)提供足夠的漂洗的。
07
烘干溫度
當(dāng)六價(jià)鉻鈍化膜受到高熱時(shí)，它們通常在鹽霧測(cè)試中表現(xiàn)不良。這是因?yàn)?，六價(jià)鉻系統(tǒng)一受到熱就發(fā)生脫水并產(chǎn)生裂縫，因而露出下面的鍍金屬。所以白色銹蝕出現(xiàn)的相當(dāng)快。試驗(yàn)顯示，鋅、鋅-鐵、鋅-鈷鍍層上的六價(jià)鉻鈍化膜在接觸到高溫后將喪失多達(dá)90%的原始腐蝕保護(hù)。?
耐熱性是某些三價(jià)鉻鈍化膜的主要優(yōu)點(diǎn)，但并不是所有系統(tǒng)都有這個(gè)優(yōu)點(diǎn)。影響耐熱能力的因素包括：水和作用的水平、是否存在面漆以及鉻絡(luò)合物的具體形式。測(cè)試顯示，某些高性能三價(jià)鉻系統(tǒng)在經(jīng)受150℃的高溫后，其腐蝕性能并沒(méi)有惡化。然而，較長(zhǎng)的烘干時(shí)間以及較高的烘干溫度都會(huì)對(duì)性能產(chǎn)生不利影響。?
08
處置
即使對(duì)工藝進(jìn)行了最有力的控制，最終鈍化溶液也會(huì)達(dá)到其壽命終點(diǎn)。而且必須廢棄。不存在六價(jià)鉻，就使處置工作變得更加簡(jiǎn)單，因?yàn)槿齼r(jià)鉻很容易作為氫氧化物被沉淀出來(lái)。
偶爾地，三價(jià)鉻鈍化溶液可能含有有機(jī)酸，有機(jī)酸會(huì)將某些金屬絡(luò)合。在這些情況中，?添加鐵(以硫酸鐵的形式)可便于金屬沉淀出來(lái)。
典型廢物處理循環(huán)操作可如下所示：
1.用水以1：1(1：更多)的比例稀釋工作溶液。?
2.添加0.5%硫酸鐵(液體50%等級(jí))。?
3.給鐵一定的時(shí)間使其在低pH值(1.0-2.0)下與鈍化液發(fā)生反應(yīng)。機(jī)械混合或空氣攪動(dòng)30分鐘對(duì)這個(gè)過(guò)程有幫助。?
4.利用液體苛性鈉將溶液中和到pH值達(dá)到8.0-9.0，使用一個(gè)正確校準(zhǔn)的pH儀表測(cè)量。?5.添加足夠的聚合電解質(zhì)絮凝劑，同時(shí)伴隨輕微的混合。?
6.發(fā)生絮凝和沉淀。?
在采用任何廢物處理的建議前，用戶需要先了解當(dāng)?shù)?/span>/州/聯(lián)邦有關(guān)現(xiàn)場(chǎng)或非現(xiàn)場(chǎng)的廢物處理法規(guī)，因?yàn)檫@些法規(guī)可能要求獲得處理廢物的許可。如果有矛盾，要以這些法規(guī)為準(zhǔn)。
（鋁合金本色鈍化效果如圖）
以上就是今天分享的內(nèi)容，部分?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，僅供參考，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系。