三價(jià)鉻鈍化工藝規(guī)范

1、三價(jià)銘鈍化工藝的規(guī)范準(zhǔn)則自從上個(gè)世紀(jì)七十年代以來， 六價(jià)格鈍化膜的替代選擇就已存在。一些替代選擇是基于毒性較小的三價(jià)銘化合物，而且主要局限于性能低的亮藍(lán)型涂膜。由于這些替代鍍液的配制價(jià)格相對低廉，因而維護(hù)/故障處理都不存在問題，而且這些鍍液更換（傾倒）較頻繁。在過去的幾年里，業(yè)界對不含六價(jià)格工藝的興趣日益增加。部分原因是由于新頒布的廢舊汽車（EL功指令和廢舊電子電器設(shè)備指（ WEEE令，這些指令要求在歐洲銷售的汽車和電子零件不 能再含有六價(jià)銘。此外，人們正在尋找僅通過三價(jià)銘轉(zhuǎn)鍍膜就能達(dá)到的強(qiáng)化的性能特性?，F(xiàn)在，要求鈍化膜 必須提供較高的腐蝕保護(hù)性、耐熱沖擊性、染料和面涂吸收特性（同時(shí)保持外面的

2、美觀）以及成本有 效性。因此，正確的配制、維護(hù)和故障處理技術(shù)已經(jīng)變得極為重要。下面介紹影響三價(jià)銘轉(zhuǎn)鍍膜性能的一些常見因素和一些鮮為人知的因素以及故障處理方 案。介紹內(nèi)容包括：鈍化時(shí)間、溫度和濃度的影響；溶液攪拌；溶液的pH值；金屬污染；鍍層厚度；預(yù)浸鍍?nèi)芤海ǔ龉庖海凰馁|(zhì)量；烘干溫度。常見的因素三個(gè)度 T” 在金屬精飾操作中最廣為了解的三個(gè)因素被稱為三個(gè)度T:時(shí)間長度、溫度和濃度。正像大多數(shù)工藝方案一樣，必須將這些因素（變量）緊密地控制在具體的參數(shù)范圍內(nèi)，才能獲得理想 質(zhì)量的表面。時(shí)間長度正確的沉浸時(shí)間是鈍化工藝中最重要的一個(gè)變量。當(dāng)鍍鋅工件沉浸在鈍化溶液中，金屬被溶解，并生成轉(zhuǎn)鍍膜。溶液與

3、電鍍工件接觸時(shí)間越長，發(fā)生轉(zhuǎn)鍍的機(jī)會(huì)也越多，而且在大多數(shù)情況中 會(huì)導(dǎo)致較厚的鈍化膜。三價(jià)銘鈍化液生成轉(zhuǎn)鍍膜的速度一般比六價(jià)銘鈍化的慢。因此，對于一個(gè)厚膜轉(zhuǎn)鍍工藝需要60秒或以上的沉浸時(shí)間就一點(diǎn)也不奇怪了。這樣，設(shè)備、過程周期等必須能夠適應(yīng)比過去更長的 沉浸時(shí)間。沉浸時(shí)間太短，會(huì)導(dǎo)致鈍化膜厚度不夠，因而使腐蝕保護(hù)性差。沉浸時(shí)間太長將導(dǎo)致過度 消耗鍍層，同樣也使腐蝕保護(hù)性差。與六價(jià)銘不同，你通常不能通過簡單的視察來確定轉(zhuǎn)鍍膜厚度。 所以，操作工必須在過程中一直監(jiān)控沉浸時(shí)間。在工件一進(jìn)入處理溶液時(shí)轉(zhuǎn)鍍膜就開始形成，而且直到工件進(jìn)入第一個(gè)漂洗池時(shí)才停止形成轉(zhuǎn)鍍膜。只要鈍化液與被鍍金屬保持著接觸，鋅就持

4、續(xù)溶解且轉(zhuǎn)鍍膜持續(xù)生成。當(dāng)這個(gè)過程發(fā)生在 實(shí)際的工藝池外面時(shí)，那么過程的進(jìn)行就沒有利用到熱、攪拌以及工件界面上的正確的溶液轉(zhuǎn)移。因 而生成質(zhì)量差的轉(zhuǎn)鍍膜。為了盡可能減少這種情況，停留時(shí)間特別是鈍化池和第一個(gè)漂洗池之間，應(yīng)保持盡可能短的停留時(shí)間。溫度除了較長的沉浸時(shí)間外，高厚度 /高性能的鈍化膜通常在較高的溫度下進(jìn)行。在沒有強(qiáng)礦 物酸的情況下，這些類型的系統(tǒng)通常依賴熱量來為轉(zhuǎn)工藝的進(jìn)行提供“熱量”。因此，看到工作溫度 高達(dá)140-160下也就很正常了。在把溫度考慮為一個(gè)可能的故障點(diǎn)時(shí)，重要的是對工件界面上的溶液 而不是遠(yuǎn)離工件的溶液進(jìn)行溫度測定。這種溫度差異可能很大，特別是在大型工件剛?cè)脞g化溶液

5、時(shí)。 在某種情況中，在鈍化前，工件要在一個(gè)漂洗池中預(yù)熱。大多數(shù)情況下推薦使用聚四氟乙烯、特氟龍 或石英浸入式電加熱器。為了保證最佳的性能也建議使用自動(dòng)溫控器和溶液攪拌。濃度鈍化液濃度是與舊的工藝差別很大的另一個(gè)因素，而且在排除故障時(shí)必須一直考慮這個(gè)因 素。盡管六價(jià)銘鈍化通常在 1-5%體積濃度在運(yùn)行，但高性能的三價(jià)銘鈍化一般在 10燉以上體積濃度 下進(jìn)行。與溫度的情況非常相似，需要這些較高的濃度來給鍍液提供“能量”，生成理想的轉(zhuǎn)鍍膜。利用一個(gè)折射計(jì)可方便的測量池邊濃度，而且應(yīng)當(dāng)通過濕分析或通過儀器進(jìn)行確認(rèn)。經(jīng)常被問到“是否這三個(gè)因素之一可用于補(bǔ)償另一個(gè)因素”。例如：較高的濃度是否能補(bǔ) 償沉浸時(shí)

6、間太短幾乎在所有情況中，答案是否定的。在時(shí)間長度、溫度、濃度存在一個(gè)精確的平衡， 這個(gè)平衡點(diǎn)可以使轉(zhuǎn)鍍膜在一個(gè)受控的速率下形成。如果工藝溶液的工作超出了制造商推薦的范圍， 那么幾乎都會(huì)形成質(zhì)量不良的轉(zhuǎn)鍍膜。其他的因素除這些“主要”的因素（變量）影響轉(zhuǎn)鍍膜工藝外，還有鮮為人知的其它工作參數(shù)，但卻 同樣需要重要考慮。攪動(dòng)溶液正確運(yùn)動(dòng)對于生成優(yōu)質(zhì)轉(zhuǎn)鍍膜是非常必要的。這可以通過空氣、溶液（通過泵工作） 或工件的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。不論采用哪種方法，重要的是在工件界面上具體合適的溶液交換。在鈍化過程中，發(fā)生許多化學(xué)變化。在有酸和三價(jià)銘錯(cuò)再得情況下鋅很容易被氧化，結(jié)果導(dǎo)致在鋅和鈍化溶液街面上的 pH值發(fā)生較大的升

7、高。這會(huì)引起氫氧化三銘在表面上析出，因而生成轉(zhuǎn)鍍膜。如果沒有正確的攪動(dòng)，溶液很快就用盡了，因而不能生成足夠的轉(zhuǎn)鍍膜。攪動(dòng)的常用方法 是利用一個(gè)低壓鼓風(fēng)機(jī)將空氣迫入溶液?？諝馐菑囊粋€(gè)穿孔的管道（位于轉(zhuǎn)鍍池底附近）中泵出的， 從而生產(chǎn)一個(gè)翻滾的運(yùn)動(dòng)。一定不要使用壓縮機(jī)，因?yàn)樗鼈儾豢杀苊獾貢?huì)使溶液受到灰塵及機(jī)油的污 染。甚至使用一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)，也建議在進(jìn)氣管道上裝一個(gè)過濾器。大量電鍍的零部件，在鈍化過程中通 常會(huì)有足夠的攪動(dòng)，因而通常不需要空氣。pH值pH值是工藝控制的一個(gè)重要方面，但常被忽視。厚膜三價(jià)銘鈍化在非常窄的pH值窗口內(nèi)進(jìn)行，而且常常需要調(diào)整，不但在新配制時(shí)調(diào)整而且在正常工作過程中也需要調(diào)整。

8、如果實(shí)際工作的 pH值超過推薦的工作范圍，那么會(huì)阻礙轉(zhuǎn)鍍月M的形成，因而導(dǎo)致轉(zhuǎn)鍍膜太薄。pH值太低則會(huì)導(dǎo)致鈍化膜快速地生成和剝離，同樣形成的轉(zhuǎn)鍍膜厚度小，不能提供足夠的鹽霧保護(hù)。可以利用儀表或者試紙來控制pH值。pH值在范圍時(shí)推薦使用非濾取型試紙。在正常工作條件下，鈍化液的pH值將隨時(shí)間而升高。可以向溶液中添加產(chǎn)品或稀釋的硝酸來降低pH值。鈍化溶液的pH值的下降是很少見的，一般是由于大量的拖帶引起的。向溶液中添加稀釋的苛性鈉可提高pH值。推薦在鈍化處理前使用體積比0. 5%至1%勺硝酸預(yù)浸工件可提高鍍鋅的活性。金屬污染金屬污染的程度對鈍化膜的性能可產(chǎn)生很大的影響。金屬可能是通過工件的正常加工而

9、被引入的（對于鋅或鐵），可能來自于外部源（例如緊固工件時(shí)所用的銅金屬）或者可能是專利配方的 一個(gè)組成部分（如鉆）o不論金屬污染的來源是什么，所有這些金屬都會(huì)對鈍化膜性能帶來有害影響。鋅和鐵是三價(jià)銘鈍化中最常見的兩種金屬污染物。在這兩種金屬污染物中，鐵污染的問題最大。目前的技術(shù)趨向于比以前更加能容忍鋅的溶解。經(jīng)常能看到在鋅濃度高于 5000Ppm的情況下鈍化溶液仍能很好地工作。另一方面，鐵對腐蝕性能產(chǎn)生很大的沖擊， 甚至是在鐵濃度低至100Ppm時(shí)。由于鈍化液配方本身具有酸性，因此溶液持續(xù)地與意外進(jìn)入鈍化液的工件發(fā)生反應(yīng)。這就導(dǎo)致在鈍化液中的積聚，最終會(huì)降低鈍化液的壽命，增加了運(yùn)作支出。為了避免

10、這種情況，那些已從 吊具上吊下來或從筐或桶中調(diào)出來的工件應(yīng)被盡快取出。鉆是常被忽視的一種金屬污染來源，因?yàn)樗亲鳛閷＠浞降囊粋€(gè)組成部分而被引入的。 當(dāng)鉆金屬以正確數(shù)量添加時(shí)，它起催化劑的作用，大大增加鈍化膜厚度并提高腐蝕保護(hù)。如果鉆和銘的比率太高，則鈍化膜的形成受到阻礙，腐蝕保護(hù)性受到影響。金屬污染的程度過重的癥狀很難探查，但可以從鈍化膜的變色或“混濁性”看出來。推薦 對某些鈍化液進(jìn)行過濾，因?yàn)檫@有助于去除金屬污染。也可以通過提高溶液濃度使金屬污染的問題得 到暫時(shí)為輕。還有一些專利添加劑，可用于將金屬沉淀或抑制金屬的溶解。在某些情況中，過濾鈍化液去除金屬雜質(zhì)，可有助于延長溶液的壽命。通常利用

11、一個(gè)20-50 微米的盤或筒式過濾器可完成過濾。推薦使用內(nèi)襯聚丙烯的過濾泵。推薦每小時(shí)將溶液周轉(zhuǎn)一次。鍍層厚度一般來講，對于一個(gè)優(yōu)質(zhì)的轉(zhuǎn)鍍涂覆需要鋅的最小厚度為6微米。厚鈍化膜可除去多達(dá)1-2微米的鋅鍍層。鋅金屬厚度小將導(dǎo)致FRR性能不良，在極端情況下會(huì)將電鍍金屬完全除去。在低電流密度區(qū)這種情況特別明顯，因?yàn)樵谶@些區(qū)域厚度趨向于達(dá)到最低。酸預(yù)浸在鈍化前，表面不均勻或表面活性差都可能是影響轉(zhuǎn)鍍性能的因素。為了提供一個(gè)光亮、 活性表面，通常先使用酸預(yù)浸工序然后緊接著進(jìn)行轉(zhuǎn)鍍過程。當(dāng)使用這個(gè)共序時(shí)，重要的是，要正確 控制預(yù)浸液的化學(xué)組成，而且所用的酸要與鈍化溶液兼容。水的狀態(tài)鈍化前和鈍化后漂洗水的狀

12、態(tài)是一個(gè)很重要但常被忽略的變量。工藝池含有許多成分，如果它們被引入到鈍化溶液中將是有害的。來自電鍍池的鋅金屬、氯化物或氫氧化物，以及來自預(yù)浸工 序的礦物酸，都將大大降低鈍化液的壽命。 硬水鹽也可以扮演金屬污染物的角色，縮短鈍化液的壽命。因此，應(yīng)當(dāng)將硬水軟化或用去離子水、去礦物質(zhì)水或反滲透水來替代硬水，然后才能將這些水用于制 備鈍化溶液。鈍化后的漂洗質(zhì)量也是同樣重要的。厚鈍化膜通常具有較高的固體含量和表面張力，因而使漂洗水快速的被污染。 隨著漂洗液中濃度的增加， 溶液開始越來越多地具有鈍化液性質(zhì)了。結(jié)果是，在現(xiàn)有的轉(zhuǎn)鍍膜上又生成了質(zhì)量差的轉(zhuǎn)鍍膜，這就大大減弱了總體性能。在解決任何鈍化工藝故障時(shí)，

13、要確信漂洗水的流速、攪動(dòng)和沉浸時(shí)間都是足夠用來提供足夠的漂洗的。烘干溫度當(dāng)六價(jià)銘鈍化膜受到高熱時(shí)，它們通常在鹽霧測試中表現(xiàn)不良。這是因?yàn)?，六價(jià)銘系統(tǒng)一 受到熱就發(fā)生脫水并產(chǎn)生裂縫，因而露出下面的鍍金屬。所以白色銹蝕出現(xiàn)的相當(dāng)快。試驗(yàn)顯示，鋅、 專辛-鐵、鋅-鉆鍍層上的六價(jià)銘鈍化膜在接觸到高溫后將喪失多達(dá)90%勺原始腐蝕保護(hù)。耐熱性是某些三價(jià)銘鈍化膜的主要優(yōu)點(diǎn)，但并不是所有系統(tǒng)都有這個(gè)優(yōu)點(diǎn)。影響耐熱能力的因素包括：水和作用的水平、是否存在面漆以及銘絡(luò)合物的具體形式。測試顯示，某些高性能三價(jià) 銘系統(tǒng)在經(jīng)受150c的高溫后，其腐蝕性能并沒有惡化。然而，較長的烘干時(shí)間以及較高的烘干溫度 都會(huì)對性能產(chǎn)生

14、不利影響。處置即使對工藝進(jìn)行了最有力的控制，最終鈍化溶液也會(huì)達(dá)到其壽命終點(diǎn)。而且必須廢棄。不 存在六價(jià)銘，就使處置工作變得更加簡單，因?yàn)槿齼r(jià)銘很容易作為氫氧化物被沉淀出來。偶爾地，三價(jià)銘鈍化溶液可能含有有機(jī)酸，有機(jī)酸會(huì)將某些金屬絡(luò)合。在這些情況中，添加鐵（以硫酸鐵的形式）可便于金屬沉淀出來。典型的廢物處理循環(huán)可如下所示：.用水以1: 1 （1:更多）的比例稀釋工作溶液。.添加力硫酸鐵（液體50婿級）。.給鐵一定的時(shí)間使其在低 pH值（）下與鈍化液發(fā)生反應(yīng)。機(jī)械混合或空氣攪動(dòng)30分鐘對這個(gè)過程有幫助。.利用液體苛性鈉將溶液中和到 pH值達(dá)到，使用一個(gè)正確校準(zhǔn)的pH儀表測量。.添加足夠的聚合電解質(zhì)

15、絮凝劑，同時(shí)伴隨輕微的混合。.發(fā)生絮凝和沉淀。在采用任何廢物處理的建議前， 用戶需要先了解當(dāng)?shù)?州/聯(lián)邦有關(guān)現(xiàn)場或非現(xiàn)場的廢物處 理法規(guī)，因?yàn)檫@些法規(guī)可能要求獲得處理廢物的許可。如果有矛盾，要以這些法規(guī)為準(zhǔn)。故障處理指南銀色鈍化膜（缺藍(lán)色）可能的原因處理措施pH值高用硝酸降低pH值溶液溫度低提高溫度沉浸時(shí)間太短增加沉浸時(shí)間溶液太弱分析溶液的濃度烘干溫度太高降低烘干溫度溶液耗盡準(zhǔn)備新溶液鈍化膜“發(fā)黃”，特別是在孔的周圍可能的原因處理措施pH值低用10%勺堿性溶液升高溶液溫度高降低溫度沉浸時(shí)間太長減少沉浸時(shí)間溶液太強(qiáng)稀釋溶液的濃度轉(zhuǎn)移時(shí)間太長減少轉(zhuǎn)移時(shí)間鈍化后的漂洗被污染更新漂洗鈍化溶液被外來金屬污 染i .過濾溶液ii .丟棄一部分溶液i