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分析三价铬钝化液维护与调整(有案例,有数据)

放大字体  缩小字体发布日期:2019-06-27  作者:徐治国  浏览次数:30
核心提示:长期以来,对于镀锌层的钝化多采用六价铬酸盐钝化,钝化膜中的铬以六价的形式存在。但六价铬的毒性大,又是致癌物质,严重污染环

长期以来,对于镀锌层的钝化多采用六价铬酸盐钝化,钝化膜中的铬以六价的形式存在。但六价铬的毒性大,又是致癌物质,严重污染环境。随着人们环保意识的提高,特别是欧盟一系列的环保法令(如RolS,WEEE等)颁布后,汽车零部件产品对镀锌层六价铬钝化,更是受到严格的限制,面临被彻底淘汰的命运。

因此,对于汽车零部件产品的镀锌层,采用更为环保的三价铬钝化及封闭剂封闭处理,已成为整个汽车零部件电镀行业发展的趋势。

尤其是电镀制动钳,其基体材料是由球墨铸铁构成,它的主要化学成分除铁元素以外,还含有碳、硅、锰、硫、磷等化学成分。

北京赛车pk10投注要获得理想的三价铬钝化层,存在着一定的技术难度。我们通过长期的生产实践,体会到三价铬钝化液的维护与调整是至关重要的,可以解决球墨铸铁基体上的镀锌层容易出现“黑斑”的问题。

下面就三价铬钝化工艺进行探讨和交流。目前我们公司所使用的三价铬钝化液是ATOTECH提供的EcoTriHC。我们在使用过程中,遇到了一些问题并积累了点滴经验。从下述几方面进行探讨和交流。

Part 1三价铬钝化液中主盐的作用

选择合适的铬盐和铬盐的质量浓度,对于三价铬钝化液是至关重要的。

ATOTECH的EcoTriHC溶液是一种含有三价铬的厚膜钝化剂,它适用于不同的镀锌工艺,溶液中不含六价铬成分,并可在不同种类的镀锌层上产生带红至绿的彩钝,它的防腐性能完全可以与传统六价铬钝化的媲美。

离子进行反应,形成不溶性的化合物沉淀在镀层表面,从而形成钝化膜。

Part 2钝化膜的形成

三价铬钝化膜的形成过程是通过锌的溶解产生锌离子,同时锌离子的溶解,又会造成锌层表面溶液的pH值上升,使三价铬离子直接与锌离子、氢氧根镀锌层在钝化液中形成钝化膜

Part 3钝化液的pH值控制

由钝化的机制可知:pH值不但影响锌的溶解和钝化膜的再溶解速率,同时也会影响工件在钝化液中滞留的时间。

因此,想要获得稳定、理想的钝化膜,就要保持钝化液的pH值相对稳定,否则易造成钝化膜的厚薄不均。

必须每隔数小时对钝化液的pH值进行检测和调整。当pH值低于1.6时,钝化膜就难以形成,不易获得较厚的钝化膜,色彩也较淡,造成耐腐蚀性能较差;当pH值高于2.0时,又会影响到钝化膜的结合力,膜层疏松,表面光感较差,易发雾、发花。

采用氢氧化钠溶液或盐酸溶液调节pH值,并尽量把pH值控制在1.6~2.0。

这样可以减缓钝化液中锌离子的积累,提高溶液的使用寿命,并获得较好质量的钝化膜。

Part 4钝化液的温度控制

三价铬钝化液的温度控制与钝化膜的形成速率有着密切的联系。当钝化液的温度过低时,钝化膜的形成速率变慢,出现钝化不足的现象;当钝化液的温度过高时,成膜速率变快,钝化膜呈现过度钝化的现象。

其结果都是偏色,不能获得理想色泽。钝化液的温度与钝化时间、钝化液的pH值存在着一定关联性。

在相同的钝化时间和pH值条件下,钝化液的温度越高,钝化膜越厚;钝化液的温度越低,钝化膜越薄;较高的操作温度可以提高防腐效果。

因此,应尽量避免操作温度过低,一般把温度控制在60℃左右。

Part 5钝化液的钝化时间与在空气中的停留时间

北京赛车pk10投注镀锌层钝化液中形成钝化膜是一个动态的过程,在界面上钝化膜不断地生成、溶解、再生成、再溶解;在钝化槽中停留的时间长短,产生的钝化膜的厚度也会完全不同。

过厚也不宜,易造成钝化膜层疏松,结合力不牢。同时钝化时间对钝化膜的色泽和均匀性有着很大的影响。时间过长或过短,

都会对钝化膜的外观造成影响,形成不均匀的膜层;特别是时间过短,获得的钝化膜的耐中性盐雾试验(NSS)周期较短。

一般在钝化液中,停留时间控制在60~90S,空气中停留时问一般控制在10~40S。

从钝化液中取出到水洗过程中,在空气中会暴露一定时间,空气中的氧气会继续进一步氧化钝化膜。通过我们多年实践,只要控制空气中停留时间10~40S,不会对钝化膜的性能产生很大的影响。

因此,掌握适当空气中停留时间,对保证钝化膜的耐蚀性,是十分必要的。

Part 6钝化液的质量浓度控制

钝化液中的三价铬的质量浓度影响钝化膜抗中性盐雾试验的效果。

当其质量浓度降到9g/L以下时,就无法满足钝化工艺的要求,必须及时补充原液。

对钝化液中的三价铬需要定时分析。根据我们的生产经验,一般控制在9~11g/L的范围内。

Part 7钝化液中杂质的影响

三价铬钝化液对杂质的容忍能力较差,对钝化液的配制用水,必须使用去离子水;并且在钝化工序前的清洗水,也须用去离子水,以尽可能减少重金属离子的带人,从而影响到钝化膜的质量。

三价铬钝化液中杂质的质量浓度超过允许值时,钝化膜会出现发雾、发黄等现象,明显降低镀件的耐蚀性。必须定期检测溶液中各种金属离子的质量浓度。

下述是金属杂质的最大允许值:锌离子15g/L,铁离子100mg/L,铜离子5mg/L,铅离子5mg/L。

钝化液中的主要杂质是锌离子和铁离子。锌离子是在钝化过程中形成的。当产品表面镀锌层浸入钝化液中,与游离酸根离子发生反应,生成锌离子和氢气。

锌离子除了一部分与三价铬离子形成钝化膜外,还有一部分停留在钝化液中。当锌离子的质量浓度达到或超过15g/L时,钝化膜的形态发生变化,耐蚀性急剧下降,膜的外观变差。

钝化液中的铁离子主要来源于钝化过程中零件的掉落,在钝化液中零件基体发生腐蚀和溶解。

因此,严防工件掉落在钝化槽内。如掉落在槽内,要立即打捞出工件。因为钝化液的pH值较低,工件在钝化液中腐蚀的速率很快,大量的铁离子会进入钝化液中。当铁离子的质量浓度过高时,难以形成钝化膜。

同样铜离子和铅离子的存在,也容易使镀层粗糙、钝化膜不连续等。这些现象都会使钝化膜的耐蚀性明显下降。

另外,镀锌层需要有一定的厚度,一般镀层的厚度在8m以上,防止钝化时露底,导致零件基体产生腐蚀。

目前ATOTECH提供了一套专门为处理钝化液配套的再生设备Tricotect。通过该再生处理装置,能够连续不断地在线净化钝化液中的有害杂质。

其中使用的离子交换树脂,可选择性地除去钝化液中的锌和铁离子,延长钝化液的使用寿命。同时也降低废水处理成本。

Part 8钝化前、后处理

(1)三价铬钝化前工件用盐酸(pH值为1.0~2.0)进行出光。

出光能够对镀锌层起到很好的抛光作用,有效清除镀锌层表面吸附的各种有机物杂质,钝化时不会造成钝化膜不完整、厚度不均匀。

(2)在钝化后使用去离子水,对工件表面进行彻底的清洗。

北京赛车pk10投注然后在SEALER300WCT封闭溶液中封闭。

三价铬钝化膜自身没有修复功能,一旦钝化膜破裂,很快就会发生镀锌层的腐蚀,影响防腐功能。所以钝化后还必须增加一道封闭工序。

封闭剂采用的是以硅为主的无机物,能够在工件表面形成一层透明薄膜,不含铬酸盐,也不会产生氢脆。

北京赛车pk10投注(3)钝化后的干燥温度和时间也是一个很重要的关键环节。

温度过低或时间过短,都会使钝化膜不能完全老化,从而造成耐蚀性降低,无法达到技术要求。

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