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锌是重要的有色金属原材料，在有色金属的消费中仅次于铝和铜。锌金属具有良好的压延性、耐磨性和一定的抗蚀性，能与多种金属制成物理与化学性能优异的合金。由于锌在常温下表面易生成一层保护膜，因此锌最大的用途是用于镀锌工业。但锌在不透风的湿热环境中容易腐蚀，形成暗灰色或白色疏松的蚀锈，影响其外观和性能。为使镀锌层免受腐蚀， 提高其防护和装饰性能，目前工业上主要采用镀锌三价铬钝化剂技术处理锌层表面。

全球原生金属资源的短缺，使再生金属的比例不断增大，再生金属实际上已经成为国家战略性资源。本文由辉炜佳研究院针对锌资源日益减少的问题和目前国内再生锌金属使用量增加的情况，研究了不同锌材三价铬钝化的效果。

（辉炜佳镀锌三价铬钝化剂的应用）

　　1.实验

　　1. 1 实验材料

　　2种锌材规格如下：

　　(1) 2.5 cm × 4.0 cm的薄锌片(含质量分数为 99.9%的 Zn， 其余为 Cu、 Ti、 Fe、 Al 等) ;

　　(2) 4.0 cm × 4.0 cm × 0.1 cm 的钢铁镀锌片;

(3) 3.0 cm × 3.0 cm × 1.0 cm 的纯锌片。

　　1. 2 工艺流程：

　　除油─水洗─碱洗─水洗─钝化─水洗─晾干。除油： 辉炜佳公司的非刻蚀碱性脱脂剂(Fe-107) ，25 g/L/ ，40 ~ 50°C ，30 s。

　　碱洗：w(NaOH) = 5%的溶液 ，40 ~ 50 °C ，30 s。

　　钝化：硝酸铬 50 g/L，硝酸钠 25 ~ 55 g/L，柠檬酸25 ~ 50 g/L，氯化钠 70 ~ 80 g/L，硫酸钴 25 ~ 50 g/L，室温，pH 2.0，30 ~ 90 s。晾干 24 h 后测试。

　　1. 3 性能测试：

　　(1) 外观和金相显微分析： 通过目 视和金相显微镜(东莞市辉炜佳金属科技有限公司) 对试片钝化成膜情况(如膜的颜色、 均匀连续性) 进行评价;

　　(2) 耐蚀性测试： 根据 ASTM B 117–2007 标准，通过中性盐雾试验评价转化膜的耐蚀性。 具体步骤为：

将试样以与垂直方向成 15° ~ 30°放置， 暴露于 35 °C、相对湿度为 100%的恒定环境中， 采用质量分数为 5%的 NaCl 溶液， 收集溶液的 pH 在 6.5 ~ 7.2 之间， 试片出现白锈的时间计为盐雾时间。

（辉炜佳镀锌三价铬钝化剂的应用）

　　2 结果与讨论

　　2. 1 钝化膜外观及金相：

　　3 种锌材三价铬钝化膜的外观及金相图分别得出，三价铬钝化处理后， 3 种锌材表面均可形成一层彩色钝化膜层，钢铁镀锌片表面钝化膜色彩最佳、外观最漂亮，薄锌片表面钝化膜其次，纯锌片色彩最淡，表面最平整。

　　2. 2 钝化膜耐蚀性：

　　3种锌材表面的三价铬钝化膜中性盐雾试验测试结果表面：采用相同三价铬钝化液对不同锌材进行钝化， 得到的钝化膜耐蚀性能不同。 纯锌片表面钝化膜的中性盐雾试验时间可达 60 ~ 72 h， 薄锌片和钢铁镀锌片的中性盐雾时间分别为 18 ~ 24 h 和24 ~ 48 h。通过不同步骤处理后试样的扫描电镜图数据得出：未处理前，钢铁镀锌片表面最为粗糙不平，薄锌片次之，纯锌片表面最平整。经三价铬钝化处理后 3 种锌材表面均形成了一层致密而平整的钝化膜，耐蚀性能均得到显著提高。材料表面粗糙不平的高反应活性状态有助于三价铬转化膜的形成。因此，钢铁镀锌片表面的钝化膜色彩最佳，薄锌片次之，纯锌片色彩最淡。

　　中性盐雾试验结果表明，锌材的表面性质对钝化膜的耐蚀性能有显著影响。由于三价铬钝化膜厚度很小(纳米级范围) ， 在较为平整的材料表面形成的转化膜其覆盖封闭程度较好， 因此纯锌片三价铬钝化膜的耐蚀性能最佳。薄锌片由于含 Cu、 Ti、 Fe、 Al 等少量杂质， 转化反应过程中溶解出来的 Cu、 Fe 等杂质对形成的转化膜性质影响很大， 表现为薄锌片经三价铬钝化处理后其耐蚀性能最差。

　　锌是两性金属，在酸性条件下极易溶解。受转化反应强酸性条件的强烈影响，尤其是锌镀层厚度不足(均) 或操作条件控制不当(如pH 过低、 反应时间过长等) 时，易造成局部锌层溶解，使铁基体暴露， 所产生的铁离子杂质进入转化液中，从而使钢铁镀锌片表面钝化膜耐蚀性能降低。 因此，钢铁镀锌片三价铬钝化处理后的耐蚀性能比纯锌片差， 这与其他文献的研究结果一致。

总之， 由于化学转化膜是固液化学反应的产物，因此， 转化膜的性质不仅受钝化液的影响， 还受基体材质以及工艺操作条件的影响。

（辉炜佳镀锌三价铬钝化剂的应用）

　　3 结论

　　(1) 随着全世界废旧产品资源回收利用率的日益增长，使用再生锌金属产品对钝化效果的影响值得重视。

　　(2) 采用相同的三价铬钝化液，在同一工艺条件下处理含杂质薄锌片、钢铁镀锌片和纯锌片 3 种锌材，生成彩色钝化膜。以钢铁镀锌片的膜层色彩最佳，薄锌片次之，纯锌片色彩最淡; 膜层耐蚀性则以纯锌片最佳，钢铁镀锌片次之，含杂质的薄锌片最差。

　　(3) 钢铁镀锌产品在钝化过程中溶解产生的铁离子会污染转化液，严重影响锌层表面三价铬钝化膜的性能。因此，钢铁表面的锌层厚度足够并严格控制工艺条件是保证钢铁镀锌层三价铬钝化膜耐蚀性能稳定的关键。