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(wú)錫鷹貝電化學(xué)有限公司，江蘇 無(wú)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(guò)EIS譜圖、極化曲線(xiàn)以及中性鹽霧實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)產(chǎn)品的耐蝕性。結(jié)果表明：試樣經(jīng)過(guò)三價(jià)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(mǎn)足了外觀上的要求。

三價(jià)鉻彩鋅鈍化；封閉；外觀；耐蝕性

0 前言

生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到對(duì)于鍍鋅層防腐要求高且外觀上需要白色或無(wú)色的鈍化層，然而白色或無(wú)色的鈍化層無(wú)法達(dá)到防腐需求［1－3］。本文通過(guò)改變工藝條件使其外觀與耐蝕性均滿(mǎn)足客戶(hù)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(yáng)極∶S陰極＝2∶1，陽(yáng)極材料為不銹鋼板，攪拌采用陰極移動(dòng)。

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(shí)間為25s，鈍化溫度為30℃。

三價(jià)鉻彩鋅鈍化采用安美特公司生產(chǎn)的彩鋅鈍化液，鈍化時(shí)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(cè)試

通過(guò)三電極兩回路體系測(cè)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(cè)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(cè)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(jià)鉻彩鋅鈍化＋封閉處理后，能達(dá)到近似無(wú)色的外觀效果，滿(mǎn)足了客戶(hù)對(duì)于外觀色澤的要求。由于在鈍化完成后的短時(shí)間內(nèi)三價(jià)鉻彩鋅鈍化層的顏色并未顯現(xiàn)出來(lái)，此時(shí)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(duì)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(méi)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(cè)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(jià)鉻彩鋅及銀白鋅鈍化的｜Z｜值大得多；三價(jià)鉻彩鋅鈍化膜比銀白鋅鈍化膜致密，所以三價(jià)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(xiàn)。由圖3可知：在三價(jià)鉻彩鋅鈍化＋封閉處理后，極化曲線(xiàn)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(xiàn)

通過(guò)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(guò)三價(jià)鉻彩鋅鈍化＋封閉處理后，能達(dá)到比單獨(dú)三價(jià)鉻彩鋅鈍化更加好的鹽霧效果，而且滿(mǎn)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(xiàn)及中性鹽霧實(shí)驗(yàn)可知：通過(guò)三價(jià)鉻彩鋅鈍化＋封閉處理，能使試樣具有良好的耐蝕性。通過(guò)外觀觀察可知：采用封閉處理可以封閉三價(jià)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(jià)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(shū)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