李瑞平

摘 要：隨著人們環(huán)保意識的提高，目前各種無鉻化金屬防腐已經替代了傳統(tǒng)的鉻酸鹽防腐。探討了金屬防腐中氧酸鹽、鋯鹽、鈦鹽、稀土、植酸和硅烷等無鉻化表面轉化膜的發(fā)展和原理。目前，人們已經逐漸將無鉻轉化膜作為主要金屬防腐的方式，并且在越來越多的領域中開始使用這種技術。

關鍵詞：轉化膜；含氧酸鹽；稀土；植酸

中圖分類號：TG174.44 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.20.042

文章編號：2095-6835（2016）20-0042-01

目前，鍍錫板、鍍鋁鋅板等金屬因為防腐性能卓越，在航空、汽車、建材、家電、機械等領域被大量應用，因此鍍鋅板是使用量最多的鍍層金屬板。但是鍍層金屬也有其缺點，即其鍍層金屬易在潮濕環(huán)境中腐蝕，鍍層光滑金屬表面會演變?yōu)榛野瞪虬l(fā)白色，破壞其鍍層的抗腐蝕性，而且對外觀也有很大影響。隨著金屬表面處理技術的發(fā)展，采用鉻酸鹽防腐，工藝簡單，經濟性好，在金屬表面處理企業(yè)已經廣泛使用。

1 無機物防腐

1.1 鉬酸鹽

鉬、鉻同屬于化學周期表中IV族，在鋼鐵和有色金屬的表面防腐工藝中已普遍采用鉬酸鹽?；瘜W浸泡法、陽極極化法和陰極極化法是鉬酸鹽防腐的主要工藝。對鋅表面化學浸泡處理和電化學特性在鉬酸鹽防腐過程中的特性進行了研究。分析表明，表面膜層顏色隨著浸泡時間的增加而改變，當膜層變?yōu)楹谏珪r，其抗腐蝕性能最優(yōu)，也是電位-時間曲線參數到達最穩(wěn)定的時候。以此為基礎，進而研究磷酸鹽和鉬酸鹽處理鋅層的體系。通過戶外腐蝕實驗，發(fā)現鉻酸鹽鈍化膜與鉬酸鹽鈍化膜的性能不分伯仲，但是在堿性和中性環(huán)境中，鉬酸鹽鈍化膜的效果不如鉻酸鹽鈍化膜，鉻酸鹽鈍化膜的耐蝕性能只有在酸性環(huán)境中強于鉬酸鹽鈍化膜。采用鉬酸鹽法對鋼鍍鋅層的防腐性能進行研究，結果表明，當鉬元素以3價和6價存在時，可以形成氫氧化鉬和三氧化鉬，且當鉬酸鹽鈍化膜厚度不小于40 mm時，四氧化鉬在鈍化膜中形成且具有對抗陰離子破壞侵蝕和耐蝕作用，鈍化膜可選擇性地接收陽離子，對鍍鋅鈍化膜的耐蝕性能有明顯提高。采用鉬酸鈉溶液對熱鍍鋅鋼板進行封閉，然后再將其磷化并進行試驗。結果表明，磷化膜可在磷化液加入鉬酸鈉后快速蔓延，腐蝕電流密度在電化學領域中的數值大大降低，電化學的阻抗率和電阻極化率明顯提升，提高了腐蝕保護率，單鉬酸鹽膜和單磷化膜可協(xié)同提高耐蝕性能。

最佳使用量試驗如下：膜層顏色呈暗灰色，其質量濃度為1.2 g/L，膜相對密度為1.6 g/m3，經過1 min后才被耐硫酸圖溶液點蝕；當使用質量濃度為2.0 g/L的鉬酸鈉時，膜內相關技術參數呈下降態(tài)勢。當表面膜剛浸入到體積分數為6%的鹽水溶液時，隨著浸泡時間的延長，其低頻抗擴散阻值呈增大態(tài)勢，證明其自我愈合能力是復合膜的一種特性能力。鋅表面化學浸泡與鉬酸鹽電化學特性試驗結果表明，鍍鋅層的耐蝕性可通過鉬酸鹽鈍化顯著提高，因此相關技術人員可將鉻鈍化通過鉬酸鹽化學轉化膜工藝來替代。鉻酸鹽轉化膜的抗腐蝕性優(yōu)于鉬酸鹽鈍化膜，因此，如果在鉬酸鹽鈍化液中加入無機緩蝕劑，將對轉化膜的耐腐蝕性有顯著提高作用。

1.2 鎢酸鹽

鎢與鉬、鉻同族，在金屬防腐性能上來說，鎢酸鹽的作用幾乎等同于鉬酸鹽，所以研究鎢酸鹽鈍化也非常重要。在鎢酸鹽溶液中進行24 h的鹽霧試驗，對其中的鋅、錫元素的陽極化特征進行分析，表明鉻酸鹽鈍化膜的耐性效果優(yōu)于當在鋅表面生成鎢酸鹽鈍化膜。對Sn-Zn的合金鎢酸鹽鈍化進行研究，證明在抗鹽霧性性能和抗?jié)駸嵫h(huán)試驗中，鎢酸鹽鈍化膜耐蝕性能不如鎢酸鹽和鉻酸鹽鈍化膜。

1.3 硅酸鹽

可靠性、環(huán)保、無毒、經濟是硅酸鹽鈍化工藝的優(yōu)點，但其耐蝕性稍顯不足。當使硅酸鹽化學轉化膜并帶有2價氧化硅與Zn發(fā)生反應而形成保護膜后，其試驗結果為，耐蝕性能與鉻酸鹽鈍化膜效果相當。當配備質量濃度為25 g/L的硅溶膠、20g/L的硅酸鈉且溶液pH為12時，在環(huán)境溫度為28 ℃下浸泡鍍鋅工件2 min，然后固化在75 ℃的環(huán)境中，所產生的硅基鈍化膜并沒有自愈能力。經過120 h的鹽霧試驗后，發(fā)現其耐蝕性能與鉻酸鹽效果相當。在工業(yè)生產中，因該工藝方法價格低、易于操作而被普遍采用。硅酸鹽容易內電解金屬構件，可形成0.3 mm厚的高粘礦物膜附著在工件表面上，因此可作為不銹鋼、碳鋼、鍍鋁合金的涂層，因此可替代用鉻酸鹽工藝的電鍍鋅件。必須在硅酸鹽鈍化液中加入少量促進劑，以改善鈍膜層的耐蝕性，當用作染色處理時，可將后處理液用作有機促進劑，例如陽離子丙烯酰胺水溶性化合物。對于鍍鋅工件，可使用膠狀硅石代替鉻酸鹽處理辦法進行化學處理。相關文獻提到一種無鉻鈍化液，其耐蝕性能高于鉻酸鹽，本體為4∶3配備的二氧化硅和氧化鈉的硅酸鹽溶液，經過20 min且在80 ℃和15 V的電壓條件下，進行3 h 180 ℃的固化過程，介質在轉化膜層水溶液中呈穩(wěn)態(tài)。試驗表明，鉻酸鹽轉化膜的極化電阻比硅酸鹽轉化膜的極化電阻低不止一個數量級。

2 有機物防腐

目前處理很多金屬表面（銅、鋁、鋅）可使用有機鉬酸鹽鈍化液，從而提高表面耐蝕性。但大多數企業(yè)使用的是鉬鹽鈍化試劑，金屬表層防腐方法還是比較單一，耐蝕性經過處理后沒有到達預期效果。在深入研究鈍化工藝后，研發(fā)了多種復合配方，包含有多種有機成分與鉬酸鹽相結合，提高耐蝕效率，通過分子協(xié)同緩蝕作用。對添加了試劑（比如單乙醇胺、硝酸缽、植酸和羥基叉基二嶙酸）的鍍鋅層鉬酸鹽鈍化膜的電化學特性進行試驗，結果改善了鈍化膜層中的電位腐蝕性能，在加入有機添加劑后，明顯增強了鉬酸鹽鈍化膜的耐蝕性。成功合成納米二氧化硅，通過有機溶膠凝膠法，鋁合金通過二氧化硅處理后，防腐性能有了很大提高。目前，國內在這方面的研究落后國外很多，且從目前的研究進展來說，達到工業(yè)化生產的應用水平還有一定的難度。

3 結語

單獨使用無鉻鈍化技術還存在不少缺陷，或耐蝕性差，或外觀不佳，或電接地性能差，或價格較高，很難達到應用要求。為了進一步提高無鉻鈍化膜的耐蝕性能，改善單一采用無機物或有機物鈍化的涂層與金屬的結合力問題，可將目光轉向以有機物和無機鹽類混合防腐代替有毒的鉻酸鹽防腐，這將是一個很有發(fā)展前途的研究方向。

參考文獻

[1]張洪生，楊曉蕾，陳熹.植酸在金屬防腐中應用的新進展[J].四川化工與腐蝕控，2001，4（5）：7-9.

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