鍍鋅本色鈍化工藝的研究

王鶴云1， 武文鑫2， 陳 亮1， 毛炳翔1， 魯 鋼1
（1.南京工業(yè)大學(xué)，江蘇 南京210009；2.無錫鷹貝電化學(xué)有限公司，江蘇 無錫214416）

研究一種兼顧產(chǎn)品外觀與防腐要求的改良工藝，并通過EIS譜圖、極化曲線以及中性鹽霧實(shí)驗(yàn)評價產(chǎn)品的耐蝕性。結(jié)果表明：試樣經(jīng)過三價鉻彩鋅鈍化＋封閉處理后，其耐蝕性得到了很大的提高，并且滿足了外觀上的要求。

三價鉻彩鋅鈍化；封閉；外觀；耐蝕性

0 前言

生產(chǎn)過程中經(jīng)常會遇到對于鍍鋅層防腐要求高且外觀上需要白色或無色的鈍化層，然而白色或無色的鈍化層無法達(dá)到防腐需求［1－3］。本文通過改變工藝條件使其外觀與耐蝕性均滿足客戶需求。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 鍍液組成及工藝條件

堿性鍍鋅液的組成及工藝條件為：Zn 8g/L，NaOH 100g/L，PRIMION 240光亮劑1.5mL/L，3A/dm2，30℃，S陽極∶S陰極＝2∶1，陽極材料為不銹鋼板，攪拌采用陰極移動。

1.2 工藝流程

上料—→超聲波除油（60℃，10min）—→ 逆流水洗（3～8s）—→ 活化（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%～10%的鹽酸，90s）—→ 逆流水洗（3～8s）—→堿性鍍鋅（30min）—→ 熱水洗（3～8s）—→ 逆流水洗（3～8s）—→ 出光（常溫，15s）—→ 逆流水洗（3～8s）—→ 鈍化—→ 逆流水洗 （3～8s）—→ 干燥

1.3 鈍化工藝

白色鈍化采用自制的銀白鈍化液，鈍化時間為25s，鈍化溫度為30℃。

三價鉻彩鋅鈍化采用安美特公司生產(chǎn)的彩鋅鈍化液，鈍化時間為35s，鈍化溫度為35℃。其中，一部分試樣鈍化后采用科文特亞公司生產(chǎn)的封閉劑460進(jìn)行封閉，封閉60s之后滴干，自然干燥；另一部分試樣鈍化后，經(jīng)冷熱水洗、吹風(fēng)機(jī)吹干并放入烘箱內(nèi)干燥。

1.4 性能測試

通過三電極兩回路體系測試鍍層的耐蝕性，參比電極為飽和甘汞電極，輔助電極為鉑電極，工作電極為試樣。采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的NaCl溶液作為檢測鍍層耐蝕性的腐蝕液。

根據(jù)ASTM B 117-03進(jìn)行中性鹽霧實(shí)驗(yàn)。采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5% 的NaCl溶液，測試環(huán)境溫度為35℃，每隔4h觀察一次試樣并拍照記錄。

2 結(jié)果與討論

2.1 外觀及金相分析

在三價鉻彩鋅鈍化＋封閉處理后，能達(dá)到近似無色的外觀效果，滿足了客戶對于外觀色澤的要求。由于在鈍化完成后的短時間內(nèi)三價鉻彩鋅鈍化層的顏色并未顯現(xiàn)出來，此時利用封閉劑隔絕空氣與鈍化層的接觸，從而阻止了鈍化層顯示出顏色，保持了原有的白色外觀。特別是對于鑄造工件，處理效果更佳。

圖1為在各種鈍化工藝條件下鍍層的金相圖。由圖1可知：在各種鈍化工藝條件下，鍍層均保持完整性，沒有出現(xiàn)明顯的裂紋及孔洞。

圖1 在各種鈍化工藝條件下鍍層的金相圖

2.2 電化學(xué)測試

圖2為在各種鈍化工藝條件下鍍層的EIS譜圖。由圖2可知：在各種鈍化工藝條件下，鍍層的交流阻抗譜有明顯的差別。由于采用了封閉處理，在鈍化層外形成了一層有機(jī)硅薄膜，從而使得｜Z｜值比未采用封閉處理的三價鉻彩鋅及銀白鋅鈍化的｜Z｜值大得多；三價鉻彩鋅鈍化膜比銀白鋅鈍化膜致密，所以三價鉻彩鋅鈍化的｜Z｜值比銀白鋅鈍化的大。

圖3為在各種鈍化工藝條件下鍍層的極化曲線。由圖3可知：在三價鉻彩鋅鈍化＋封閉處理后，極化曲線下移，自腐蝕電流降低；銀白鋅鈍化的自腐蝕電流最高，腐蝕速率最快。

圖2 在各種鈍化工藝條件下鍍層的EIS譜圖

圖3 在各種鈍化工藝條件下鍍層的極化曲線

通過中性鹽霧實(shí)驗(yàn)比較各試片在鈍化后的耐蝕性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如表1所示。由表1可知：銀白鋅鈍化僅在10h之后便出現(xiàn)了白銹，表明其耐蝕性很差；通過三價鉻彩鋅鈍化＋封閉處理后，能達(dá)到比單獨(dú)三價鉻彩鋅鈍化更加好的鹽霧效果，而且滿足了外觀上為白色的需求。

表1 中性鹽霧實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

由EIS譜圖、極化曲線及中性鹽霧實(shí)驗(yàn)可知：通過三價鉻彩鋅鈍化＋封閉處理，能使試樣具有良好的耐蝕性。通過外觀觀察可知：采用封閉處理可以封閉三價鉻彩鋅鈍化層原本的顏色，使鋅層保持原有的白色外觀。三價鉻彩鋅鈍化＋封閉處理使產(chǎn)品能夠兼顧外觀與防腐要求，是一種可操作性良好的工藝。

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［1］沈品華，屠振密.電鍍鋅及鋅合金［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

［2］屠振密，韓書梅，楊哲龍，等.防護(hù)裝飾性鍍層［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

［3］陳鴻海.金屬腐蝕學(xué)［M］.北京：北京理工大學(xué)出版社，1995.

A Study of Natural Color Passivation Process for Zinc Plating

WANG He-yun1， WU Wen-xin2， CHEN Liang1， MAO Bing-xiang1， LU Gang1
（1.Nanjing University of Technology，Nanjing 210009，China；2.Wuxi Yingbei Electrochemical limited，Wuxi 214416，China）

An improved modified process was studied，which gave attention to both appearance and anti-corrosion requirements of the products.And the corrosion resistance of the products was evaluated by electrochemical impedance spectroscopy（EIS），electrochemical polarization curve，and neutral salt spray（NSS）test.The results show that processed by trivalent chromium color zinc passivation and sealed，the samples are much improved in their corrosion resistance，and can satisfy the requirements for their appearance as well.

trivalent chromium color zinc passivation；sealing；appearance；corrosion resistance

TG 174

A

1000-4742（2013）01-0032-02

2011-11-06