钝化处理是化学转化膜处理工艺中的一种,其原理是将金属表面从活化状态变为钝化状态,从而使金属溶解变缓。实际的钝化处理程依赖于金属表面的电化学反应过程。其中包括一个阳极溶解步骤,这个过程中金属表面被氧化,与之伴随的阴极过程使钝化液中的某些离子被还原,产生的d价离子与金属的腐蚀产物一起组成表面的钝化膜。
常规的钝化处理是铬酸盐钝化。这种铬酸盐处理形成的金属混合物钝化层主要由
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钝化处理是化学转化膜处理工艺中的一种,其原理是将金属表面从活化状态变为钝化状态,从而使金属溶解变缓。实际的钝化处理程依赖于金属表面的电化学反应过程。其中包括一个阳极溶解步骤,这个过程中金属表面被氧化,与之伴随的阴极过程使钝化液中的某些离子被还原,产生的d价离子与金属的腐蚀产物一起组成表面的钝化膜。
常规的钝化处理是铬酸盐钝化。这种铬酸盐处理形成的金属混合物钝化层主要由三价铬和六价铬组成,其中三价铬作为骨架,而六价铬(铬酸盐离子)很容易从钝化膜中渗出来作为缓蚀剂。由于铬酸盐钝化成本低廉,使用简单,并且可以很好地提高金属的耐蚀性,而在航空、电子和其他工业部门得到了广泛的应用。从1924年先在镁上应用,到现在铬酸盐钝化已广泛用于铝、锌、锡、镉、铜、银等许多金属及其合金。铬酸盐 钝化处理方法有直接浸泡法和电化学处理法等,所用溶液中均含有以六价形式存在的铬。
由于无铬钝化剂中不含有铬和其他重金属离子,清洁环保,无毒无害,因此在操作时不会对工人产生伤害,引发职业病。同时,硅酸盐钝化液性质稳定,在生产过程中主要采取循环使用的方式,这将大大降低对环境的危害。还有,当发生生产事故导致大量钝化液泄漏时,只需使用稀碱液对钝化液进行简单中和,即可实现钝化液的无害化处理,节约了大量的废水处理成本,而铬钝化液则不行,在发生泄露时危害相当大。我国每年用于治理电镀废水的费用中60%以上是用于处理含六价铬的废水,废物和废气,有铬造成的环境污染损失,废水处理费用和人员职业危害造成的损失在数百亿以上。
当含有Cr6+的处理药剂与金属表面接触后,部分Cr6+被还原并在金属表面形成一层由Cr3+ 的水合氧化物构成的致密“被膜”。这层膜可以很大程度上阻隔环境中的水、氧分、盐分等腐蚀性物质侵入到金属表面。一旦膜层受损,膜层中未被还原的Cr6+会自动氧化新外露的金属表面,被还原形成的Cr3+ 水合氧化物形成新的“被膜”,修复损伤部位。因此,由于这两种功能的相互配合,使得含铬膜层具有较好的耐腐蚀性能。
在寻找铬酸盐的替代物过程中,国内外研究较多地有钼酸盐、钨酸盐、硅酸盐、钛盐、含锆溶液、含钴溶液、稀土金属盐溶液、Cr3+溶液、磷酸盐钝化等无机盐类钝化,也有采用单宁酸、植酸、环氧树脂等有机类钝化。但是研究发现,没有单一的无机物或有机物具有与铬酸盐相近的成膜性和自我修复能力。
钝化处理药剂由成形膜和缓蚀剂两大类组成。提高成形膜致密性的同时,起到自我修复作用的缓蚀剂,根据不同缓蚀剂的各自特点,使得总体缓蚀效果达到或接近Cr6+的水平。
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