鍍錫板鎢酸鹽鈍化工藝

王守兵， 高 虹， 馬夢迪

（沈陽理工大學 環境與化學工程學院，遼寧 沈陽110159）

0 前言

鍍錫板是在薄鋼板上鍍錫而制成的產品［1-2］。鍍錫板表面容易形成一層氧化膜，需要對其進行鈍化處理。目前常用的鈍化處理方式是含鉻鈍化，但是六價鉻的毒性很大［3］。近年來，隨著人們環境保護意識的提高，無鉻鈍化成為研究熱點。鎢與鉻同屬VIB族，作為金屬緩蝕劑，鎢酸鹽與鉻酸鹽有相似性。本文研究了鎢酸鹽鈍化膜的性能，并將其與含鉻鈍化及鍍錫基體進行比較，得到較優的無鉻鈍化工藝［4-5］。

1 實驗

1.1 工藝流程

1.2 主要工序說明

（1）化學除油

碳酸鈉10～15g／L，氫氧化鈉40～45g／L，磷酸鈉20～30g／L，非離子表面活性劑 少量，60～80℃，5～10min。

（2）化學除銹

除銹液為30%～50%的鹽酸，1～2min。

（3）鈍化

鎢酸鈉30g／L，pH值9，0.5 A／dm2，30℃，15s。

1.3 性能檢測

（1）硫酸銅點滴試驗

配制質量分數為5%的硫酸銅溶液。在每個試樣上隨機點滴五處，觀察其變色過程，并記錄完全變色的時間，計算平均值。

（2）電化學測試

采用CHI660E型電化學工作站進行交流阻抗和塔菲爾曲線測試。采用三電極體系，對比電極和參比電極分別為鉑電極和甘汞電極，有效面積為1cm2的試樣作工作電極。

2 結果與討論

2.1 鈍化工藝參數對鈍化膜性能的影響

2.1.1 鎢酸鈉的質量濃度

不同鎢酸鈉的質量濃度下所得鈍化膜的硫酸銅點滴試驗結果，如表1所示。電化學測試結果，如圖1、圖2和表2所示。

表1 不同鎢酸鈉的質量濃度下所得鈍化膜的硫酸銅點滴試驗結果

圖1 不同鎢酸鈉的質量濃度下所得鈍化膜的交流阻抗圖譜

圖2 不同鎢酸鈉的質量濃度下所得鈍化膜的塔菲爾曲線

由表1可知：隨著鎢酸鈉的質量濃度的增加，硫酸銅點滴時間先變長后變短。點滴效果最好的工藝條件是鎢酸鈉30g／L。

由圖1可知：含鉻鈍化的交流阻抗容抗弧半徑最大，表明含鉻鈍化膜的耐蝕性最好。隨著鎢酸鈉的質量濃度的增加，容抗弧半徑呈現出先變大后變小的趨勢。

試樣Jcorr／（A·cm-2）Ecorr／VRP／Ω

表2 不同鎢酸鈉的質量濃度下所得鈍化膜的塔菲爾曲線的數據分析結果

由圖2和表2可知：含鉻基體的自腐蝕電流密度最小，其線性極化電阻最大；其次是鎢酸鈉的質量濃度為30g／L時所得鈍化膜的。

2.1.2 鈍化溫度

不同鈍化溫度下所得鈍化膜的硫酸銅點滴試驗結果，如表3 所示。電化學測試結果，如圖3、圖4和表4所示。

表3 不同鈍化溫度下所得鈍化膜的硫酸銅點滴試驗結果

圖3 不同鈍化溫度下所得鈍化膜的交流阻抗圖譜

由表3可知：點滴效果較好的鈍化溫度在30～50℃之間。

由圖3可知：交流阻抗容抗弧半徑最大的是含鉻鈍化膜的，其次是鈍化溫度為30℃時所得鈍化膜的，其他試樣的容抗弧半徑很小。

由圖4和表4可知：含鉻基體的自腐蝕電流密度最小，其線性極化電阻最大；其次是鈍化溫度為30℃時所得鈍化膜的。

圖4 不同鈍化溫度下所得鈍化膜的塔菲爾曲線

表4 不同鈍化溫度下所得鈍化膜的塔菲爾曲線的數據分析結果

2.1.3 鈍化時間

不同鈍化時間下所得鈍化膜的硫酸銅點滴試驗結果，如表5 所示。電化學測試結果，如圖5、圖6和表6所示。

表5 不同鈍化時間下所得鈍化膜的硫酸銅點滴試驗結果

圖5 不同鈍化時間下所得鈍化膜的交流阻抗圖譜

圖6 不同鈍化時間下所得鈍化膜的塔菲爾曲線

表6 不同鈍化時間下所得鈍化膜的塔菲爾曲線的數據分析結果

由表5可知：點滴效果較好的鈍化時間在20～30s之間。

由圖5可知：含鉻鈍化膜的交流阻抗容抗弧半徑最大；鈍化時間為30s和35s時所得鈍化膜的容抗弧半徑稍大于其他工藝的。

由圖6和表6可知：含鉻鈍化膜的耐蝕性好；其次是鈍化時間為25s時所得鈍化膜的。

2.2 SEM 檢測

不同試樣的SEM圖，如圖7所示。

由圖7可知：鉻酸鹽鈍化層的表觀形貌較好；其次是最佳工藝下所得鈍化層的；而鍍錫基體及基礎鍍液鈍化層顆粒粗糙、溝壑明顯。這與上述實驗結果相吻合。

3 結論

分別研究了鎢酸鈉的質量濃度、鈍化溫度和鈍化時間對鈍化膜性能的影響。采用硫酸銅點滴試驗、電化學測試和掃描電子顯微鏡檢測鈍化膜的性能。得出鎢酸鈉鈍化的最佳工藝條件為：鎢酸鈉30 g／L，pH值9，0.5A／dm2，30℃，25s。

圖7 不同試樣的SEM圖

［1］翟運飛，李寧，鄭振，等.鍍錫鋼板鈍化工藝的展望［J］.電鍍與環保，2010，30（5）：1-4.

［2］于元春，李寧，胡會利，等.無鉻鈍化與三價鉻鈍化的研究進展［J］.表面技術，2005，34（5）：5-9.

［3］張慶芳，高虹，余琴素，等.鍍錫鋼板無鉻鈍化工藝的研究現狀［J］.電鍍與環保，2014，34（4）：8-10.

［4］孫杰，安成強，譚勇.鈍化方式對鍍錫鋼板耐蝕性及鉻含量的影響［J］.材料工程，2010（3）：25-28.

［5］成信剛.鍍錫板的無鉻鈍化［D］.哈爾濱：哈爾濱工業大學，2006.