三价铬钝化工艺规范

三价铬钝化工艺的规范准则

自从上个世纪七十年代以来，六价格钝化膜的替代选择就已存在。一些替代选择是基于毒性较小的三价铬化合物，而且主要局限于性能低的亮蓝型涂膜。由于这些替代镀液的配制价格相对低廉，因而维护/故障处理都不存在问题，而且这些镀液更换（倾倒）较频繁。

在过去的几年里，业界对不含六价格工艺的兴趣日益增加。部分原因是由于新颁布的废旧汽车（ELV）指令和废旧电子电器设备指（ WEEE）令，这些指令要求在欧洲销售的汽车和电子零件不能再含有六价铬。

此外，人们正在寻找仅通过三价铬转镀膜就能达到的强化的性能特性。现在，要求钝化膜必须提供较高的腐蚀保护性、耐热冲击性、染料和面涂吸收特性（同时保持外面的美观）以及成本有效性。因此，正确的配制、维护和故障处理技术已经变得极为重要。

下面介绍影响三价铬转镀膜性能的一些常见因素和一些鲜为人知的因素以及故障处理方案。介绍内容包括：钝化时间、温度和浓度的影响；溶液搅拌；溶液的pH值；金属污染；镀层厚度；预浸镀溶液（出光液）；水的质量；烘干温度。

常见的因素

三个[度“T”]

在金属精饰操作中最广为了解的三个因素被称为三个[度“T”]：时间长度、温度和浓度。正像大多数工艺方案一样，必须将这些因素（变量）紧密地控制在具体的参数范围内，才能获得理想质量的表面。

时间长度

正确的沉浸时间是钝化工艺中最重要的一个变量。当镀锌工件沉浸在钝化溶液中，金属被溶解，并生成转镀膜。溶液与电镀工件接触时间越长，发生转镀的机会也越多，而且在大多数情况中会导致较厚的钝化膜。

三价铬钝化液生成转镀膜的速度一般比六价铬钝化的慢。因此，对于一个厚膜转镀工艺需要60秒或以上的沉浸时间就一点也不奇怪了。这样，设备、过程周期等必须能够适应比过去更长的沉浸时间。

沉浸时间太短，会导致钝化膜厚度不够，因而使腐蚀保护性差。沉浸时间太长将导致过度消耗镀层，同样也使腐蚀保护性差。与六价铬不同，你通常不能通过简单的视察来确定转镀膜厚度。所以，操作工必须在过程中一直监控沉浸时间。

在工件一进入处理溶液时转镀膜就开始形成，而且直到工件进入第一个漂洗池时才停止形成转镀膜。只要钝化液与被镀金属保持著接触，锌就持续溶解且转镀膜持续生成。当这个过程发生在实际的工艺池外面时，那么过程的进行就没有利用到热、搅拌以及工件界面上的正确的溶液转移。因而生成质量差的转镀膜。为了尽可能减少这种情况，停留时间特别是钝化池和第一个漂洗池之间，应保持尽可能短的停留时间。

温度

除了较长的沉浸时间外，高厚度/高性能的钝化膜通常在较高的温度下进行。在没有强矿物酸的情况下，这些类型的系统通常依赖热量来为转工艺的进行提供“热量”。因此，看到工作温度高达140-160℉也就很正常了。在把温度考虑为一个可能的故障点时，重要的是对工件界面上的溶液而不是远离工件的溶液进行温度测定。这种温度差异可能很大，特别是在大型工件刚入钝化溶液时。在某种情况中，在钝化前，工件要在一个漂洗池中预热。大多数情况下推荐使用聚四氟乙烯、特氟龙或石英浸入式电加热器。为了保证最佳的性能也建议使用自动温控器和溶液搅拌。

浓度

钝化液浓度是与旧的工艺差别很大的另一个因素，而且在排除故障时必须一直考虑这个因

素。尽管六价铬钝化通常在1-5%体积浓度在运行，但高性能的三价铬钝化一般在10%或以上体积浓度下进行。与温度的情况非常相似，需要这些较高的浓度来给镀液提供“能量”，生成理想的转镀膜。利用一个折射计可方便的测量池边浓度，而且应当通过湿分析或通过仪器进行确认。

经常被问到“是否这三个因素之一可用于补偿另一个因素”。例如：较高的浓度是否能补偿沉浸时间太短几乎在所有情况中，答案是否定的。在时间长度、温度、浓度存在一个精确的平衡，这个平衡点可以使转镀膜在一个受控的速率下形成。如果工艺溶液的工作超出了制造商推荐的范围，那么几乎都会形成质量不良的转镀膜。

其他的因素

除这些“主要”的因素（变量）影响转镀膜工艺外，还有鲜为人知的其它工作参数，但却同样需要重要考虑。

搅动

溶液正确运动对于生成优质转镀膜是非常必要的。这可以通过空气、溶液（通过泵工作）或工件的运动来实现。不论采用哪种方法，重要的是在工件界面上具体合适的溶液交换。

在钝化过程中，发生许多化学变化。在有酸和三价铬错再得情况下锌很容易被氧化，结果导致在锌和钝化溶液街面上的pH值发生较大的升高。

这会引起氢氧化三铬在表面上析出，因而生成转镀膜。

如果没有正确的搅动，溶液很快就用尽了，因而不能生成足够的转镀膜。搅动的常用方法是利用一个低压鼓风机将空气迫入溶液。空气是从一个穿孔的管道（位于转镀池底附近）中泵出的，从而生产一个翻滚的运动。一定不要使用压缩机，因为它们不可避免地会使溶液受到灰尘及机油的污染。甚至使用一个鼓风机，也建议在进气管道上装一个过滤器。大量电镀的零部件，在钝化过程中通常会有足够的搅动，因而通常不需要空气。

pH值

pH值是工艺控制的一个重要方面，但常被忽视。厚膜三价铬钝化在非常窄的pH值窗口内进行，而且常常需要调整，不但在新配制时调整而且在正常工作过程中也需要调整。如果实际工作的pH值超过推荐的工作范围，那么会阻碍转镀膜的形成，因而导致转镀膜太薄。pH值太低则会导致钝化膜快速地生成和剥离，同样形成的转镀膜厚度小，不能提供足够的盐雾保护。

可以利用仪表或者试纸来控制pH值。pH值在范围时推荐使用非滤取型试纸。在正常工作条件下，钝化液的pH值将随时间而升高。可以向溶液中添加产品或稀释的硝酸来降低pH值。钝化溶液的pH值的下降是很少见的，一般是由于大量的拖带引起的。向溶液中添加稀释的苛性钠可提高pH 值。推荐在钝化处理前使用体积比0. 5%至1%的硝酸预浸工件可提高镀锌的活性。

金属污染

金属污染的程度对钝化膜的性能可产生很大的影响。金属可能是通过工件的正常加工而被引入的（对于锌或铁），可能来自于外部源（例如紧固工件时所用的铜金属）或者可能是专利配方的一个组成部分（如钴）。不论金属污染的来源是什么，所有这些金属都会对钝化膜性能带来有害影响。

锌和铁是三价铬钝化中最常见的两种金属污染物。在这两种金属污染物中，铁污染的问题最大。

目前的技术趋向于比以前更加能容忍锌的溶解。经常能看到在锌浓度高于5000ppm的情况下钝化溶液仍能很好地工作。另一方面，铁对腐蚀性能产生很大的冲击，甚至是在铁浓度低至100ppm 时。

由于钝化液配方本身具有酸性，因此溶液持续地与意外进入钝化液的工件发生反应。这就导致在钝化液中的积聚，最终会降低钝化液的寿命，增加了运作支出。为了避免这种情况，那些已从吊具上吊下来或从筐或桶中调出来的工件应被尽快取出。

钴是常被忽视的一种金属污染来源，因为它是作为专利配方的一个组成部分而被引入的。当钴金属以正确数量添加时，它起催化剂的作用，大大增加钝化膜厚度并提高腐蚀保护。如果钴和铬