镀锌本色钝化工艺的研究

镀锌本色钝化工艺的研究

王鹤云1， 武文鑫2， 陈 亮1， 毛炳翔1， 鲁 钢1
（1.南京工业大学，江苏 南京210009；2.无锡鹰贝电化学有限公司，江苏 无锡214416）

研究一种兼顾产品外观与防腐要求的改良工艺，并通过EIS谱图、极化曲线以及中性盐雾实验评价产品的耐蚀性。结果表明：试样经过三价铬彩锌钝化＋封闭处理后，其耐蚀性得到了很大的提高，并且满足了外观上的要求。

三价铬彩锌钝化；封闭；外观；耐蚀性

0 前言

生产过程中经常会遇到对于镀锌层防腐要求高且外观上需要白色或无色的钝化层，然而白色或无色的钝化层无法达到防腐需求［1－3］。本文通过改变工艺条件使其外观与耐蚀性均满足客户需求。

1 实验

1.1 镀液组成及工艺条件

碱性镀锌液的组成及工艺条件为：Zn 8g/L，NaOH 100g/L，PRIMION 240光亮剂1.5mL/L，3A/dm2，30℃，S阳极∶S阴极＝2∶1，阳极材料为不锈钢板，搅拌采用阴极移动。

1.2 工艺流程

上料—→超声波除油（60℃，10min）—→ 逆流水洗（3～8s）—→ 活化（质量分数为5%～10%的盐酸，90s）—→ 逆流水洗（3～8s）—→碱性镀锌（30min）—→ 热水洗（3～8s）—→ 逆流水洗（3～8s）—→ 出光（常温，15s）—→ 逆流水洗（3～8s）—→ 钝化—→ 逆流水洗 （3～8s）—→ 干燥

1.3 钝化工艺

白色钝化采用自制的银白钝化液，钝化时间为25s，钝化温度为30℃。

三价铬彩锌钝化采用安美特公司生产的彩锌钝化液，钝化时间为35s，钝化温度为35℃。其中，一部分试样钝化后采用科文特亚公司生产的封闭剂460进行封闭，封闭60s之后滴干，自然干燥；另一部分试样钝化后，经冷热水洗、吹风机吹干并放入烘箱内干燥。

1.4 性能测试

通过三电极两回路体系测试镀层的耐蚀性，参比电极为饱和甘汞电极，辅助电极为铂电极，工作电极为试样。采用质量分数为3.5%的NaCl溶液作为检测镀层耐蚀性的腐蚀液。

根据ASTM B 117-03进行中性盐雾实验。采用质量分数为5% 的NaCl溶液，测试环境温度为35℃，每隔4h观察一次试样并拍照记录。

2 结果与讨论

2.1 外观及金相分析

在三价铬彩锌钝化＋封闭处理后，能达到近似无色的外观效果，满足了客户对于外观色泽的要求。由于在钝化完成后的短时间内三价铬彩锌钝化层的颜色并未显现出来，此时利用封闭剂隔绝空气与钝化层的接触，从而阻止了钝化层显示出颜色，保持了原有的白色外观。特别是对于铸造工件，处理效果更佳。

图1为在各种钝化工艺条件下镀层的金相图。由图1可知：在各种钝化工艺条件下，镀层均保持完整性，没有出现明显的裂纹及孔洞。

图1 在各种钝化工艺条件下镀层的金相图

2.2 电化学测试

图2为在各种钝化工艺条件下镀层的EIS谱图。由图2可知：在各种钝化工艺条件下，镀层的交流阻抗谱有明显的差别。由于采用了封闭处理，在钝化层外形成了一层有机硅薄膜，从而使得｜Z｜值比未采用封闭处理的三价铬彩锌及银白锌钝化的｜Z｜值大得多；三价铬彩锌钝化膜比银白锌钝化膜致密，所以三价铬彩锌钝化的｜Z｜值比银白锌钝化的大。

图3为在各种钝化工艺条件下镀层的极化曲线。由图3可知：在三价铬彩锌钝化＋封闭处理后，极化曲线下移，自腐蚀电流降低；银白锌钝化的自腐蚀电流最高，腐蚀速率最快。

图2 在各种钝化工艺条件下镀层的EIS谱图

图3 在各种钝化工艺条件下镀层的极化曲线

通过中性盐雾实验比较各试片在钝化后的耐蚀性，实验结果，如表1所示。由表1可知：银白锌钝化仅在10h之后便出现了白锈，表明其耐蚀性很差；通过三价铬彩锌钝化＋封闭处理后，能达到比单独三价铬彩锌钝化更加好的盐雾效果，而且满足了外观上为白色的需求。

表1 中性盐雾实验结果

3 结论

由EIS谱图、极化曲线及中性盐雾实验可知：通过三价铬彩锌钝化＋封闭处理，能使试样具有良好的耐蚀性。通过外观观察可知：采用封闭处理可以封闭三价铬彩锌钝化层原本的颜色，使锌层保持原有的白色外观。三价铬彩锌钝化＋封闭处理使产品能够兼顾外观与防腐要求，是一种可操作性良好的工艺。

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［1］沈品华，屠振密.电镀锌及锌合金［M］.北京：机械工业出版社，2002.

［2］屠振密，韩书梅，杨哲龙，等.防护装饰性镀层［M］.北京：化学工业出版社，2004.

［3］陈鸿海.金属腐蚀学［M］.北京：北京理工大学出版社，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