鋅是重要的有色金屬原材料，在有色金屬的消費(fèi)中僅次于鋁和銅。鋅金屬具有良好的壓延性、耐磨性和一定的抗蝕性，能與多種金屬制成物理與化學(xué)性能優(yōu)異的合金。由于鋅在常溫下表面易生成一層保護(hù)膜，因此鋅最大的用途是用于鍍鋅工業(yè)。但鋅在不透風(fēng)的濕熱環(huán)境中容易腐蝕，形成暗灰色或白色疏松的蝕銹，影響其外觀和性能。為使鍍鋅層免受腐蝕， 提高其防護(hù)和裝飾性能，目前工業(yè)上主要采用鍍鋅三價(jià)鉻鈍化劑技術(shù)處理鋅層表面。

全球原生金屬資源的短缺，使再生金屬的比例不斷增大，再生金屬實(shí)際上已經(jīng)成為國(guó)家戰(zhàn)略性資源。本文由輝煒佳研究院針對(duì)鋅資源日益減少的問題和目前國(guó)內(nèi)再生鋅金屬使用量增加的情況，研究了不同鋅材三價(jià)鉻鈍化的效果。

（輝煒佳鍍鋅三價(jià)鉻鈍化劑的應(yīng)用）

　　1.實(shí)驗(yàn)

　　1. 1 實(shí)驗(yàn)材料

　　2種鋅材規(guī)格如下：

　　(1) 2.5 cm × 4.0 cm的薄鋅片(含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 99.9%的 Zn， 其余為 Cu、 Ti、 Fe、 Al 等) ;

　　(2) 4.0 cm × 4.0 cm × 0.1 cm 的鋼鐵鍍鋅片;

(3) 3.0 cm × 3.0 cm × 1.0 cm 的純鋅片。

　　1. 2 工藝流程：

　　除油─水洗─堿洗─水洗─鈍化─水洗─晾干。除油： 輝煒佳公司的非刻蝕堿性脫脂劑(Fe-107) ，25 g/L/ ，40 ~ 50°C ，30 s。

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

　　鈍化：硝酸鉻 50 g/L，硝酸鈉 25 ~ 55 g/L，檸檬酸25 ~ 50 g/L，氯化鈉 70 ~ 80 g/L，硫酸鈷 25 ~ 50 g/L，室溫，pH 2.0，30 ~ 90 s。晾干 24 h 后測(cè)試。

　　1. 3 性能測(cè)試：

　　(1) 外觀和金相顯微分析： 通過目 視和金相顯微鏡(東莞市輝煒佳金屬科技有限公司) 對(duì)試片鈍化成膜情況(如膜的顏色、 均勻連續(xù)性) 進(jìn)行評(píng)價(jià);

　　(2) 耐蝕性測(cè)試： 根據(jù) ASTM B 117–2007 標(biāo)準(zhǔn)，通過中性鹽霧試驗(yàn)評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)化膜的耐蝕性。 具體步驟為：

將試樣以與垂直方向成 15° ~ 30°放置， 暴露于 35 °C、相對(duì)濕度為 100%的恒定環(huán)境中， 采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 5%的 NaCl 溶液， 收集溶液的 pH 在 6.5 ~ 7.2 之間， 試片出現(xiàn)白銹的時(shí)間計(jì)為鹽霧時(shí)間。

（輝煒佳鍍鋅三價(jià)鉻鈍化劑的應(yīng)用）

　　2 結(jié)果與討論

　　2. 1 鈍化膜外觀及金相：

　　3 種鋅材三價(jià)鉻鈍化膜的外觀及金相圖分別得出，三價(jià)鉻鈍化處理后， 3 種鋅材表面均可形成一層彩色鈍化膜層，鋼鐵鍍鋅片表面鈍化膜色彩最佳、外觀最漂亮，薄鋅片表面鈍化膜其次，純鋅片色彩最淡，表面最平整。

　　2. 2 鈍化膜耐蝕性：

　　3種鋅材表面的三價(jià)鉻鈍化膜中性鹽霧試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表面：采用相同三價(jià)鉻鈍化液對(duì)不同鋅材進(jìn)行鈍化， 得到的鈍化膜耐蝕性能不同。 純鋅片表面鈍化膜的中性鹽霧試驗(yàn)時(shí)間可達(dá) 60 ~ 72 h， 薄鋅片和鋼鐵鍍鋅片的中性鹽霧時(shí)間分別為 18 ~ 24 h 和24 ~ 48 h。通過不同步驟處理后試樣的掃描電鏡圖數(shù)據(jù)得出：未處理前，鋼鐵鍍鋅片表面最為粗糙不平，薄鋅片次之，純鋅片表面最平整。經(jīng)三價(jià)鉻鈍化處理后 3 種鋅材表面均形成了一層致密而平整的鈍化膜，耐蝕性能均得到顯著提高。材料表面粗糙不平的高反應(yīng)活性狀態(tài)有助于三價(jià)鉻轉(zhuǎn)化膜的形成。因此，鋼鐵鍍鋅片表面的鈍化膜色彩最佳，薄鋅片次之，純鋅片色彩最淡。

　　中性鹽霧試驗(yàn)結(jié)果表明，鋅材的表面性質(zhì)對(duì)鈍化膜的耐蝕性能有顯著影響。由于三價(jià)鉻鈍化膜厚度很小(納米級(jí)范圍) ， 在較為平整的材料表面形成的轉(zhuǎn)化膜其覆蓋封閉程度較好， 因此純鋅片三價(jià)鉻鈍化膜的耐蝕性能最佳。薄鋅片由于含 Cu、 Ti、 Fe、 Al 等少量雜質(zhì)， 轉(zhuǎn)化反應(yīng)過程中溶解出來的 Cu、 Fe 等雜質(zhì)對(duì)形成的轉(zhuǎn)化膜性質(zhì)影響很大， 表現(xiàn)為薄鋅片經(jīng)三價(jià)鉻鈍化處理后其耐蝕性能最差。

　　鋅是兩性金屬，在酸性條件下極易溶解。受轉(zhuǎn)化反應(yīng)強(qiáng)酸性條件的強(qiáng)烈影響，尤其是鋅鍍層厚度不足(均) 或操作條件控制不當(dāng)(如pH 過低、 反應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)等) 時(shí)，易造成局部鋅層溶解，使鐵基體暴露， 所產(chǎn)生的鐵離子雜質(zhì)進(jìn)入轉(zhuǎn)化液中，從而使鋼鐵鍍鋅片表面鈍化膜耐蝕性能降低。 因此，鋼鐵鍍鋅片三價(jià)鉻鈍化處理后的耐蝕性能比純鋅片差， 這與其他文獻(xiàn)的研究結(jié)果一致。

總之， 由于化學(xué)轉(zhuǎn)化膜是固液化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物，因此， 轉(zhuǎn)化膜的性質(zhì)不僅受鈍化液的影響， 還受基體材質(zhì)以及工藝操作條件的影響。

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　　3 結(jié)論

　　(1) 隨著全世界廢舊產(chǎn)品資源回收利用率的日益增長(zhǎng)，使用再生鋅金屬產(chǎn)品對(duì)鈍化效果的影響值得重視。

　　(2) 采用相同的三價(jià)鉻鈍化液，在同一工藝條件下處理含雜質(zhì)薄鋅片、鋼鐵鍍鋅片和純鋅片 3 種鋅材，生成彩色鈍化膜。以鋼鐵鍍鋅片的膜層色彩最佳，薄鋅片次之，純鋅片色彩最淡; 膜層耐蝕性則以純鋅片最佳，鋼鐵鍍鋅片次之，含雜質(zhì)的薄鋅片最差。

　　(3) 鋼鐵鍍鋅產(chǎn)品在鈍化過程中溶解產(chǎn)生的鐵離子會(huì)污染轉(zhuǎn)化液，嚴(yán)重影響鋅層表面三價(jià)鉻鈍化膜的性能。因此，鋼鐵表面的鋅層厚度足夠并嚴(yán)格控制工藝條件是保證鋼鐵鍍鋅層三價(jià)鉻鈍化膜耐蝕性能穩(wěn)定的關(guān)鍵。