三价铬钝化剂组成与配方设计
发布时间：2018-03-27新闻编辑：青岛爱大生
三价铬钝化剂的组成①钝化膜主成分
三价铬可取氯化铬、硫酸铬、硝酸铬、磷酸铬、醋酸铬和硫酸铬钾等，还可以使用铬酸和重铬酸的还原产物。
三价铬钝化剂组成与配方设计②氧化剂
产生锌离子，促使钝化膜形成。氧化剂可用双氧水、硫酸盐、卤酸盐、过硫酸盐、四价铈等。使用氧化剂的钝化剂在钝化过程中，由于pH值的自动升高，会把三价铬氧化成六价铬，而夹杂于镀层中，从而使镀层含有六价铬，因此，含氧化剂的钝化剂形成的膜层颜色较深，如果钝化膜中含有Cr，就不符合 RoHS法规的要求。
③络合剂
控制成膜的速度和钝化液稳定性。络合性太强，成膜速度慢，膜层薄，甚至不能形成膜层。络合剂有氟化物、有机羧酸、有机羧酸的酰胺、多羟基羧酸等。实用配方中往往配伍2～4种有机络合剂，起到互补长短、稳定溶液、提高钝化液使用寿命之目的。
④其他金属
主要调整外观颜色与耐蚀性，可用Mn、Sb、 M0、Ti、C0、Ni、Ce和其他镧系稀土金属盐的混合物，例如LaReCl3(6H20)。它们的存在，对形成钝化膜促进处理溶液的活化作用，对提高钝化膜耐蚀性大有好处，最常用到的是钴盐和镍盐。 pH值变化不会对含钴膜层的耐蚀性产生明显的影响，但是含钴膜层的耐蚀性明显优于无钴膜层。并且耐蚀性与其中钴含量成正比。通过加入钴比通过提高三价铬含量来增加膜厚，提高耐蚀性更为有效。
⑤成膜促进剂
调整膜层的颜色。可用有机与无机阴离子。
⑥封孔剂
为了克服第二代钝化剂工艺存在的耐蚀性等难题，满足汽车部件电镀的环保高耐蚀要求。研究表明由于三价铬钝化工艺的膜层有一定的沟痕，而又没有自愈能力，可加入纳米水溶性硅化物进行填充，以提高钝化膜的耐蚀性和硬度。最好应用有机硅酸盐，它能使钝化液的稳定性增加，延长槽液的寿命。
⑦润湿剂
能提高钝化膜的均一性。有效的润湿剂一般选用阴离子表面活性剂，如十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠，还包括脂肪族氟碳化合物的磺酸盐。；第二类润湿剂是磺基丁二酸盐的衍生物，如磺基琥珀酸钠十二烷基酯；第三类润湿剂是萘的磺酸盐，它们都能增加钝化膜的色泽、均匀度和硬度。
三价铬钝化剂成膜机理
传统六价铬的钝化膜是通过锌的溶解、铬酸根的还原以及三价铬凝胶的析出而形成，膜层中含有六价铬，因此，钝化膜有自修复能力，亦被称为自愈能力。
而三价铬膜层是通过锌的溶解形成锌离子，同时锌离子的溶解造成锌表面溶液的pH值上升，三价铬直接与锌离子、氢氧根等反应，形成不溶性化合物沉淀在锌表面上，而形成钝化膜。
三价铬钝化的特点
①镀锌层厚
三价铬钝化的时间比六价铬长，所溶解掉的锌镀层相对较多，所以要求镀锌层要厚些。
②封闭处理
三价铬钝化膜虽然没有自修复能力，但结构致密。为防止因钝化膜损伤造成腐蚀，应该采用封闭处理，避免零件碰伤。
③耐蚀性差异
三价铬彩色钝化膜和黑色钝化膜比六价铬钝化膜耐蚀性弱，三价铬蓝白色钝化膜的耐蚀性与六价铬蓝白色钝化膜相差不大。
④耐热性好
三价铬钝化膜的耐热性比六价铬钝化膜要好。
⑤使用寿命长
三价铬钝化液的使用寿命比六价铬要长。
⑥工艺范围窄
三价铬钝化液允许pH范围窄，且不太稳定，需经常测定调整。最好采用自动加药机添加。
三价铬钝化配方设计
①pH的调整
在实验室里，基本上确定了三价铬彩色钝化工艺配方：硝酸铬，20～30g/L；氧化剂，4～5mL/L；pH调整剂，4～6mL/L；pH，1.5～2.0。 根据上述三价铬钝化工艺确定了pH范围，pH低于1.0时钝化膜层发雾，反应较快：pH高于2.5时钝化膜层色泽不均匀。
②氧化剂的调整
根据配方氧化剂的质量浓度在3～8mL/L范围，氧化剂质量浓度低钝化膜层易发雾，氧化剂质量浓度高时钝化膜层色泽艳丽，但易脱膜。 鉴于零件的特性，试验确定的三价铬钝化配方一为：硝酸铬，20～30g/L；氧化剂，3～8mL/L；pH调整剂，4～6mL/L；pH，1.5～2.0。 该三价铬彩色钝化工艺形成的彩色钝化膜色泽鲜艳、均匀，操作条件范围广泛，适宜大批量、自动化生产。
③不同零件封闭剂的调整
三价铬钝化膜中没有可渗出的六价铬，所以膜层没有自修复能力，当钝化膜损时很容易发生腐蚀。为了弥补此缺陷，可采用封闭处理。根据不同零件所在使用条件的不同，其耐蚀性能要求不一致，为此对封闭剂需要进行调整。所采用的封闭剂质量分数从4%～20%，以满足类零件的耐蚀性能及耐热性能的要求。
④铸件及酸性镀锌三价铬彩色钝化
将碱性镀锌层的三价铬彩色钝化工艺用在铸造管接件上，钝化膜无彩色，呈雾状白色；用在氯化钾镀锌零件上，其钝化膜色彩呈雾状灰色。从镀层外观上可以看出，这可能与铸件表面粗糙度有关，而氯化钾镀锌层与碱性镀锌层的结构不一致。为此，将三价铬钝化的成膜主盐Cr(NO3)3改为Cr2(NO4)3改用一种酸性强的多元酸做pH调整剂。调整后满足铸件钝化要求。彩色钝化工艺配方二为：硫酸铬，20～30g/L；氧化剂，3～8mL/L；pH调整剂，4～6mL/L。
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