鍍鋅鈍化發(fā)展及用途論文

學生畢業(yè)論文(設計)論文題目 鍍鋅鈍化的發(fā)展及用途 教學系(部)： 機電工程系 專業(yè)/年級： 機電一體化技術（2）班 學 號： 1001020248 學生姓名： 趙小林 成 績： 指導教師： 程帝斌 2013年4月26日 鍍鋅鈍化的發(fā)展及用途機電一體化技術2010即（2）班 趙小林摘 要：鍍鋅層是鋼鐵基體最廉價的保護層，而鈍化則是鍍鋅所必經(jīng)的處理過程。鈍化可高鍍鋅層的耐蝕性，改善其裝飾性，提高與涂料的結合力。傳統(tǒng)的鈍化溶液含有六價鉻、硫酸根、硝酸根等，盡管有許多研究人員開展了無鉻鈍化的研究工作，但是，因無鉻鈍化膜的耐蝕性等問題，這種鈍化溶液短時間內(nèi)仍難以工業(yè)化生產(chǎn)應用。由含六價鉻化合物的鈍化溶液中得到的鈍化膜，從外觀可分為白色、淡藍色、彩虹色、金黃色、黑色、軍綠色；鈍化溶液依含六價鉻化合物的量可分為高鉻、中鉻、低鉻和超低鉻等。鈍化膜由六價鉻、三價鉻、二價鋅、氧和水等組成。這些鈍化膜的耐腐蝕性隨顏色的加深而增高。關鍵詞：鍍鋅 鈍化 無鉻 耐蝕性鈍化機理：鐵、鋁在稀HNO3或稀H2SO4中能很快溶解，但在濃HNO3或濃H2SO4中溶解現(xiàn)象幾乎完全停止了，碳鋼通常很容易生銹，若在鋼中加入適量的Ni、Cr，就成為不銹鋼了。金屬或合金受一些因素影響，化學穩(wěn)定性明顯增強的現(xiàn)象，稱為鈍化。由某些鈍化劑（化學藥品）所引起的金屬鈍化現(xiàn)象，稱為化學鈍化。如濃HNO3、濃H2SO4、HClO3、K2Cr2O7、KMnO4等氧化劑都可使金屬鈍化。金屬鈍化后，其電極電勢向正方向移動，使其失去了原有的特性，如鈍化了的鐵在銅鹽中不能將銅置換出。此外，用電化學方法也可使金屬鈍化，如將Fe置于H2SO4溶液中作為陽極，用外加電流使陽極極化，采用一定儀器使鐵電位升高一定程度，F(xiàn)e就鈍化了。由陽極極化引起的金屬鈍化現(xiàn)象，叫陽極鈍化或電化學鈍化。鍍鋅鈍化的發(fā)展及各種方法的評價：白色和藍白色鈍化白色和藍白色鈍化在所有的鈍化膜中，膜層最薄，防護能力最差。它們主要用于有一 定裝飾性要求的零部件上，如日用五金、建材、輕工產(chǎn)品、家用電器、輸變電金具等。通常情況下，這種鈍化溶液中含有鉻酐、氟化物、三價鉻和硝酸等。目前，也有直接采 用三價鉻、氟化物來進行鈍化的，特別是一些進口材料，有的在鈍化溶液中加人氨基磺酸及其衍生物、有機羧酸及其鹽類，以提高其裝飾性效果。近年來發(fā)展的具有一定使用價值的白色和藍白色鈍化溶液的組成和操作條件見表1。表1 幾種白色或藍白色鈍化溶液的組成成分和條件配方1配方2配方3配方4配方5CrO35g/LHNO340g/L6ml/L2530ml/L35ml/LH2SO425g/LCrCl30.52g/L12g/L23g/LNaF(KF)2g/L12g/LNa2SO412g/LRCOOH35g/L藍白A4g/L藍白B6g/LZG-5830ml/L溶液中51038s515s3535s空氣中停留510513s510s51057s比較表1中所列的配方不難看出，白色鈍化和藍白色鈍化溶液屬性酸性，每種溶液中都含有三價鉻化合物，工件在溶液中處理的時間都很短。配方1、3為無六價鉻的鈍化劑；配方2、4、5中含有不同的六價鉻。由上述溶液中可得到淺藍色的鈍化膜。 彩色鈍化彩色鈍化是鍍鋅層最常見的鈍化之一。通常使用的低鉻彩色鈍化液含359L鉻酐、13mlL硝酸和03-lmlL硫酸以及少量的醋酸或高錳酸鉀或其他成分。得到的鈍化膜顏色較淡，膜層較薄，在中性鹽霧加速腐蝕試驗中，出白銹時間在4896h之間，且有時工件在存放期即出現(xiàn)變色，難以滿足汽車、家用電器等行業(yè)越來越高的要求。采用表2所列的溶液，在規(guī)定的操作條件下，均可獲得色彩艷麗的鈍化膜，但鈍化膜的耐蝕性卻大不相同。在中性鹽霧加速腐蝕實驗中，采用配方1、3、5得到的鈍化膜在96144h間即出現(xiàn)鍍層腐蝕（白銹），而采用配方2、4得到的鈍化膜。一般在200h內(nèi)不會出現(xiàn)白銹。特別是采用配方4得到的鈍化膜，色彩濃厚，出白銹時間最長可達400h。配方4的鈍化溶液中不含常用的陰離子，如：硝酸根、硫酸根、高錳酸根、村酸根等，而采用特別的成膜劑，使得膜層的厚度和膜層中六價鉻的含量均有了較大的提高。表2 較有價值的彩色鈍化溶液成分或條件配方1配方2配方3配方4配方5CrO346g/L成分或條件配方1配方2配方3配方4配方5H2SO4540g/L1.52.0g/L4.0g/L3.05.0g/LHNO335ml/L0.53.0ml/L0.5ml/L0.5ml/LKMnO40.53.0ml/L0.5ml/L3.05.0ml/LCH3COOH48ml/L0.050.1g/LNaCl0.2g/LNiSO46H2O1.02.0g/L添加劑適量ZG-9816.0g/L硅溶膠0.2880g/LPH11.51.01.51.01.5T()153515351535t(s)420354558黑色鈍化為了滿足某些特殊行業(yè)如電子工業(yè)、測量儀表、光學器械、汽車零部件等的要求，鍍鋅黑鈍化在近幾年得到了越來越多的應用。在市售的黑鈍化劑中，發(fā)黑劑主要是銀鹽，以銅鹽作發(fā)黑劑的已廖廖無幾。有人通過比較幾種配方的成膜機理和實際考察，認為使用銀鹽得到的鈍化膜，無論是外觀，還是耐蝕性都比使用銅鹽或銀鹽和銅鹽的好。使用銀鹽的黑鈍化劑，又分為醋酸型和磷酸型兩種。比較而言，醋酸型的鈍化膜外觀較好，但耐久性較差；磷酸型的鈍化膜外觀不如醋酸型，但耐蝕性和抗老化性較好。使用銀鹽的黑鈍化劑，又分為醋酸型和磷酸型兩種。比較而言，醋酸型的鈍化膜外觀較好，但耐用性較差；磷酸型的鈍化膜外觀不如醋酸型，但耐腐蝕性和抗老化性較好。幾種黑鈍化溶液的組成和操作條件見表3。表3 黑鈍化溶液的組成和操作條件組成和條件配方1配方2配方3配方4配方5CrO3812g/L1535g/L520g/L1525g/LH2SO41.0ml/L510g/L14g/LAgNO30.32g/L0.51.0g/LNaHSO41523g/LNaH2PO4310g/LP-Z3A20ml/LP-Z3B100ml/LZB-90A100ml/LZB-90B20ml/L黑化劑1540g/L組成和條件配方1配方2配方3配方4配方5活化劑1020ml/L0.050.1g/L酸性穩(wěn)定劑2035g/L添加劑13g/LpH1.01.5111.5T()2030540室溫室溫T(s)601202080309030120在表3所列的配方中，既有醋酸型，也有磷酸型。實驗證明，在中性鹽霧加速腐蝕試驗中，醋酸型鈍化膜在200h內(nèi)出現(xiàn)白銹，而磷酸型鈍化膜出白銹的時間卻大于200h。ZB-90為混合酸型黑鈍化劑，由此得到的鈍化膜在NSS試驗中出白銹的時間大于250h ,鈍化膜又黑又亮，具有較高的使用價值。綠色鈍化綠色鈍化是鍍鋅鈍化膜中膜層最厚、耐蝕性最好的一種。這種鈍化通常被用于軍工、航海、化工機械等的處理。綠色鈍化常采用以鉻酐、磷酸、硫酸、硝酸、鹽酸組成的五酸鈍化溶液。但是，這種鈍化溶液組分間的比例對成膜的影響很大，溶液使用后的調(diào)整也很困難。為了得到理想的綠色鈍化膜層，許多電鍍工作者進行了這方面的研究。日本研究人員采用醋酸代替鹽酸得到了外觀均勻的綠色鈍化膜，但膜層的耐蝕性不太理想隨后有人在溶液中加入過渡金屬的鹽，使鈍化膜的耐蝕性有了很大的提高。我國的電鍍?nèi)藛T對鈍化溶液中的各成分的比列進行了多種實驗，提出了幾種具有使用價值的配方，其具體組成及操作條件見表4。表4 綠色鈍化溶液的組成與操作條件成分配方1配方2配方3配方4配方5配方6鉻酐3050g/L30g/L3035g/L6g/L2535g/L磷酸1726g/L10ml/L1015g/L2.5ml/L硫酸915g/L5ml/L58g/L1.8ml/L硫酸氫鈉1520g/L硝酸911g/L5ml/L58g/L1.0ml/L鹽酸適量5ml/L58g/L雙氧水12ml/LZG-87100ml/L添加劑A1520ml/L添加劑B1.52ml/L鈍化時間2050s4070s6090s120s3090s45120spH120.5221.21.91.31.5由表示4可見，目前我們使用的綠色鈍化液大部分以五酸為主。鈍化膜的厚度23，在中性鹽霧加速腐蝕試驗中，一般在200h后出現(xiàn)白銹，最好的達到300h。無鉻鈍化早期三價鉻鈍化技術的開發(fā)是基于環(huán)保對廢水排放的限制而生，其性能相對于六價鉻鈍化而言，尚有很大差距，特別是耐蝕性能，同時外觀帶有明顯的霧狀，因此，并未應用于工業(yè)化生產(chǎn)。開發(fā)的三價鉻鈍化技術在許多方面的性能引起研究者的重視。隨著人們對鈍化膜形成機理的不斷研究，該項技術已經(jīng)開始應用于工業(yè)化生產(chǎn)。近年來，隨著穩(wěn)定性和耐蝕性能的進一步提高，三價鉻鈍化技術越來越可能成為六價鉻鈍化的替代工藝。結論：當前，各類無鉻鈍化工藝的研究較多，已有部分經(jīng)無鉻鈍化后得到的膜層，其耐蝕性接近甚至在某些方面已經(jīng)超過了鉻酸鹽鈍化，很有發(fā)展前途，但由于成本較高和不能適應大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)而限制了其推廣使用。因此，研發(fā)出一種價格低廉、能適應大規(guī)模鋼鐵零部件生產(chǎn)的無鉻鈍化技術是未來無鉻鈍化研究的方向。參考文獻：1、鍍鋅管用的鈍化液配方 工藝 方法 參數(shù)、鍍鋅黑鈍化工藝研究、鋼帶熱鍍鋅技術問答2、網(wǎng)站