怎样配制电镀锌三价铬钝化液

一：配方组成

1.1 三价铬离子（主成膜剂）：硫酸铬、硝酸铬、氯化铬

1.2 络合剂（产品稳定剂）：各大生产商所使用的络合剂不外乎两体系三种原料：有机酸体系－草酸、柠檬酸（通常所用的紫红色药水都是这个体系）；氟体系－氟化钠，氟化铵，氟化氢铵（通常所用的绿色透明药水都是这个体系）。

1.3 氧化剂：硝酸根离子。

1.4 其它金属离子 目的是为了提高耐蚀性并调整钝化膜的颜色。用的最多的有钴、镍及一些稀土元素。

1.5 其它阴离子 与金属离子的性质差不多，也是一种成膜促进剂。

二：钝化原理

  水溶液中Cr3+通常都以[Cr（H2O）6］3+存在，水的络合能力很弱，在发生钝化反应时，体系不稳定，因此需要一些相对较强的络合剂。这与电镀添加剂的本质基本相同。加入络合剂后，铬离子以以下结构式存在：

[Cr(H2O)6-XFX](3-X)+ 0≤X≤3或 [Cr(H2O)6-2X(C2O4)2X](3-2X)+ 0≤X≤1.5

2.1 金属锌在氧化剂硝酸的作用下溶解为锌离子。

     Zn+H+--àZn2++H2

2.2由于H+的消耗，使金属的表面pH升高

2.3随着pH升高，络合离子稳定降低，解离出的氢氧根离子进攻络合离子，使铬离子及溶液中的锌离子形成Cr(OH)3和Zn(OH)2，沉淀在锌表面上形成钝化膜；同时，作为络合剂的C2O42－也被解离出来与Co2+形成不溶性的C2O4Co沉淀在钝化膜表面。C2O4Co是非晶态的固体，其能极大的提高钝化膜的抗蚀性能。

这样反复进行，真到钝化膜生长起来。当然，钝化膜的成份并不只是这么简单，到目前为止，还没有一个定论，但这只是科学家的事。

三．配方设计

 3.1 一度市场上卖的很火的兰白钝化粉配方研究

CrCl3 8~12g/L NaF 6g/L HNO36ml/L

这个配方主要特点：蓝度高，光亮好，发蓝速度快。但其盐雾效果极差，只适合低端市场。

这一配方还有一致命缺陷，在使用或放置一段时间后，就不能用。使用过的朋友应该能充分感受其中的痛苦。

这是因为：在些配方中氟离子起络合和发蓝作用。由于氟离子对铬的络合作用相对较强，在放置一段时间后，氟离子与铬完全络合，工作液中完全没有氟离子的存在，因此就达不到发蓝的效果。

这点可以从其工作液在工作或放置一段时间后，pH值反而降低来证明。因为氢氟酸属弱酸，在水溶液中的解离度不高。但氟与铬形成络合离子后，氢离子被释放出来，从而降低了工作的PH值。

HF＋Cr3+à[Cr(H2O)6-XFX](3-X)+＋H＋

因此，产家配套了发蓝粉（氟化铵），提供氟离子，并适当提高工作液PH值。

3.2我设计蓝白配方一：

Cr2(SO4)36H2O 7g/L

CoSO47H2O 2.5g/l

NaNO3 4g/L

NH4Cl 1g/L

硝酸调PH值到2.0，钝化时间20~40秒。

配方二：

Cr(NO3)39H2O 120g/L

草酸      40g/L

柠檬酸     25g/L

硅酸钠     60g/L 硝酸钴     25g/L

10mL/L开缸，15~20秒，要增加防腐性能，还需加入镍盐，钼盐等。

   以上两个配方都在生产线上中试过，酸锌滚镀，产品合格。由于一些原因，并没有放大试验。有兴趣的朋友可以生产后进一步跟踪实验，直到各组分配比最佳为止。

1 pH的调整

在实验室里，基本上确定了三价铬彩色钝化工艺配方：硝酸铬，20～30g/L；氧化剂，4～5mL/L；pH调整剂，4～6mL/L；pH，1.5～2.0。

根据上述三价铬钝化工艺确定了pH范围，pH低于1.0时钝化膜层发雾，反应较快：pH高于2.5时钝化膜层色泽不均匀.

2 氧化剂的调整

根据配方氧化剂的质量浓度在3～8mL/L范围，氧化剂质量浓度低钝化膜层易发雾，氧化剂质量浓度高时钝化膜层色泽艳丽，但易脱膜。

4 铸件及酸性镀锌三价铬彩色钝化

将碱性镀锌层的三价铬彩色钝化工艺用在铸造管接件上，钝化膜无彩色，呈雾状白色;用在氯化钾镀锌零件上，其钝化膜色彩呈雾状灰色。从镀层外观上可以看出，这可能与铸件表面粗糙度有关，而氯化钾镀锌层与碱性镀锌层的结构不一致。为此，将三价铬钝化的成膜主盐Cr(NO3)3改为Cr2(NO4)3改用一种酸性强的多元酸做pH调整剂。调整后满足铸件钝化要求。彩色钝化工艺配方二为：硫酸铬，20～30g/L；氧化剂，3～8mL/L；pH调整剂，4～6mL/L。

经过在管接件和氯化钾镀锌层上试验及耐蚀性检验，确定了适宜铸件及酸性镀锌三价铬彩色钝化的工艺参数：pH，1.0～2.0；t，30s～1min；θ，室温。

用该工艺参数得到的铸件镀锌及酸性镀锌三价铬彩色钝化膜色泽均匀、色调鲜艳。

5 三价铬彩色钝化参数的确定

综上所述，确定了三价铬彩色钝化的工艺参数，见表1。

表1 三价铬彩色钝化工艺参数

6 三价铬钝化液中的杂质

钝化液在使用过程中常常积累一定量的Zn2+、Fe2+及Pb2+等离子，其允许的质量浓度见表2。

表2 三价铬钝化液中允许的杂质质量浓度

鉴于零件的特性，试验确定的三价铬钝化配方一为：硝酸铬，20～30g/L；氧化剂，3～8mL/L；pH调整剂，4～6mL/L；pH，1.5～2.0；t，30s～1min；θ，35～45℃。

该三价铬彩色钝化工艺形成的彩色钝化膜色泽鲜艳、均匀，操作条件范围广泛，适宜大批量、自动化生产。

3 不同零件封闭剂的调整

三价铬钝化膜中没有可渗出的六价铬，所以膜层没有自修复能力，当钝化膜损时很容易发生腐蚀.为了弥补此缺陷，可采用封闭处理。

根据不同零件所在使用条件的不同，其耐蚀性能要求不一致，为此对封闭剂需要进行调整。所采用的封闭剂质量分数从4%～20%，以满足类零件的耐蚀性能及耐热性能的要求

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