鋅鐵合金藍白鈍化液的研究

陳 慧，馬曉君，李衛東

(武漢紡織大學 化學與化工學院，湖北 武漢 430073)

鋅鐵合金藍白鈍化液的研究

陳 慧，馬曉君，李衛東*

(武漢紡織大學 化學與化工學院，湖北 武漢 430073)

研究三價鉻藍白鈍化液中配位劑的作用及其用量對鈍化效果的影響，得到最佳的配位劑的配比及用量。對在最佳配比和用量條件下得到的鈍化層進行耐蝕性檢測后，得出滿意的結果并符合工業生產的要求。

鋅鐵合金；三價鉻鈍化；配位劑

在鋅鐵合金鈍化液中，配位劑的作用是參與形成三價鉻的混合配位化合物，影響鈍化液的化學動力學穩定性并能控制成膜速度[1]。所以選擇適當的配位劑濃度對能否獲得優質鈍化層的起著決定性作用。本文以鈍化層的外觀和耐蝕性為指標，對鈍化液中配位劑的用量和濃度進行了全面的研究，得到了美觀、耐蝕性好的鈍化層。

1 實驗

1.1 實驗材料

實驗采用3cmx4cmx3mm表面光滑平整的鐵板，這樣的鐵板面積適當，適合鈍化和顏色的觀測也易于進行鹽霧試驗。

1.2 試劑和儀器

試劑：氯化鉻(上海展云化工有限公司)，硝酸鈉(國藥集團化學試劑有限公司)，硫酸鹽(國藥集團化學試劑有限公司)，金屬離子(國藥集團化學試劑有限公司)，封閉劑(國藥集團化學試劑有限公司)，檸檬酸鹽(上海展云化工有限公司)，氯化鈉(國藥集團化學試劑有限公司)。

儀器：STP-10A/12V.S高頻開關電鍍電源(廣州金順怡電器制造有限公司)， AHL-90-BS防銹油脂鹽霧試驗箱(武漢松濤分析儀器有限公司)，電化學工作站(上海辰華儀器公司)。

1.3 工藝流程

除油→清洗→浸蝕→清洗→拋光→清洗→電鍍鋅鐵合金→清洗→出光→三價鉻鈍化→清洗→吹干。

鋅鐵合金電鍍液采用堿性鋅酸鹽體系：氧化鋅(g/l) 10-20，氫氧化鈉(g/l) 120-140，ZF開缸劑(ml/l) 30-50，ZF鐵補加劑(ml/) 5-9，ZF添加劑(ml/l) 5-9，ZF光亮劑(ml/l)1-3，陰極電流密度 1-4(A/dm2)。電鍍時間為20min。

1.4 配位劑用量實驗

經過大量實驗確定鈍化液組分濃度為：氯化鉻(10-22g/l)，硝酸鈉(5.5-8.2g/l)，金屬離子( 4-8g/l)，封閉劑(7-11g/l)，硫酸鹽(3-6g/l)。選檸檬酸鹽為配位劑并對它的用量進行正交實驗，實驗如表1所示：

采用的鈍化工藝參數為：鈍化時間(s)12-20，pH 1.5-2.0，鈍化溫度為室溫。

表1 配位劑用量實驗

1.5 性能檢測

1.5.1 外觀

采用目測法，以鈍化后樣品呈藍色、光亮無明顯發霧、顏色均勻為標準。

1.5.2 中性鹽霧試驗測試

中性鹽霧試驗測試(NSS)按照國標GB/T6548進行，采用武漢松濤分析儀器有限公司鹽霧試驗箱。實驗溶劑為5%的氯化鈉溶液連續噴霧，并按GB5944-86的規定評定。

1.5.3 電化學性能測試

采用上海辰華儀器公司的CHI660C電化學工作站測量鈍化膜在3.5%氯化鈉溶液下的Tafel極化曲線。

2 實驗結果及討論

配位劑影響成膜，若配位性太強會導致成膜速度慢，膜層薄甚至不能成膜；若配位性太弱會造成鈍化液穩定性差，膜層無光澤[2]。選用檸檬酸鈉為配位劑后，在其它基礎條件不變的情況下改變配位劑濃度得到的鈍化層其檢測結果如表2所示。

從表2可以看出，隨著配位劑濃度的增加鈍化膜由淡藍變為藍色；鈍化膜的耐蝕性隨著配位劑濃度的增加先升高后降低。這可能是因為當配位劑濃度較低時配位劑的配位性低，導致成膜速度快從而形成的鈍化膜較疏松，并且在鍍層表面生成的不溶性鋅鉻絡合物也少所以膜層薄耐蝕性低[3]；當配位劑濃度升高時，配位性適中鈍化膜能正常生成、鍍層表面形成的絡合物也逐漸增加從而形成致密、均勻、厚實的鈍化膜耐蝕性好；隨著配位劑濃度的進一步增加，配位劑的配位性過強，成膜速度變慢耐蝕性降低[4]。

為了進一步了解膜層性能對上述實驗進行 tafel極化分析，得到的結果如表3和圖1所示：

表2 配位劑濃度對觀和耐蝕性的影響

表3 配位劑濃度對鈍化膜腐蝕電位和腐蝕電流密度的影響

圖1 tafel極化曲線分析

由圖1和表3可知隨著檸檬酸鈉濃度的增加鈍化膜的腐蝕電流密度先降低后升高；腐蝕電位在實驗二處較正。雖然實驗三的腐蝕電流最低，但由于其腐蝕電位過負所以耐蝕性不如實驗二好，這與NSS測試結果一致[5]。

為進一步了解實驗二與實驗三的鈍化層性能，分別進行阻抗譜測試結果如圖2所示。

從圖2可以看出，實驗二的鈍化層其阻抗高于實驗三，這說明在實驗二條件下生成的鈍化膜具有更優越的耐蝕性能，這與由tafel極化曲線和NSS測試得到的結果一致。所以當檸檬酸鹽濃度在4-6g/l之間時，鈍化效果最好。

圖2 阻抗譜分析

3 結論

通過正交實驗對鋅鐵合金藍白鈍化液中配位劑的濃度及配比進行研究，當配位劑濃度為4-6g/l時能得到美觀、耐蝕性好的鈍化層。

[1] 劉烈煒，林恒，趙洲. 三價鉻鈍化的研究進展[J].材料保護，2006，39(9)：46-48.

[2] 鄒錦光，劉建平. 鍍鋅層的三價鉻鈍化[J].電鍍與涂飾，2005，24(8)：46-48.

[3] 畢四富，李寧，王亞偉. 鋅鐵合金鍍層三價鉻黑色鈍化工藝研究[J].電鍍與環保，2008，28(3)：21-25.

[4] 王云燕，彭文杰，舒余德. Zn-Fe合金鍍層黑色鈍化工藝研究鈍化液組成成分的優化[J]. 電鍍與涂飾，2003，22 (5)：126.

[5] 胡立新，蘭林，朱中兵. 鍍鋅層三價鉻高耐蝕藍白鈍化工藝研究[J].材料保護，2005，38(7)： 25-28.

The Study of Trivalent Chrome light Blue Passivation for Zn-Fe Alloy Coating

CHEN Hui, MA Xiao-jun, LI Wei-dong
(College of Chemistry and Chemical Engineering, Wuhan Textile University, Wuhan Hubei 430073, China)

This paper studies the function of Cr(Ⅲ) in white-blue passivation solution and different passive result with different dosage, and has obtained the best coordination agent ratio. We test corrosion preventive of passivation layer at best ratio and use level, the outcome is satisfactory and has reach industrial requirement.

Zinc Alloy; Trivalent Chromium Passivation; Complexing Agent

TQ153

A

1009－5160(2011)06－0055－03

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李衛東（1963-），男，副教授，研究方向：應用電化學.

紡織工業協會指導性項目(2007121).