热镀锌产品三价铬钝化技术的研究.doc

热镀锌产品三价铬钝化技术的研究
王单
（邯钢冷轧厂，河北邯郸056015）
摘要：简述了热镀锌板无铬钝化的各种类型以及三价铬钝化的特点与机理。研究在连续热浸镀锌钝化液中以Cr(Ⅲ)替代Cr(Ⅵ),钝化液通过辊涂和烘干处理工艺得到钝化膜的原理。
关键词：三价铬，钝化，热镀锌
ResearchonCr(III)PassivationofHot-dipGalvanization
WANGShan
(ColdRollingofHANDANIronandSteelCompany,HandanHebei056015)
Abstract:DifferentkindofCr-freepassivation,thecharactersandmechanismofCr(III)passivationwasbrieflyintroduced.Cr(Ⅲ)wasusedasCr(Ⅵ)replacesforcontinuousgalvanizingsteelsheets.
Keywords:Cr(III),Passivation,Hot-dipGalvanization
1前言
镀锌是目前国内外钢铁表面防护的重要手段之一,镀锌钢板因其具有良好的防腐蚀性能广泛用于汽车制造、家电、建筑和航空等领域。但是镀锌层在空气中或者潮湿环境中容易腐蚀,产生白色腐蚀产物,影响外观,同时耐腐蚀能力降低。为了减慢镀锌层的腐蚀速率,延长其使用寿命,镀锌层需采取表面钝化处理,以提高其耐腐蚀性能。铬酸盐钝化因其工艺简单,成本低廉,钝化效果良好,被普遍应用于金属钝化处理,然而Cr6+是剧毒物质,具有致癌性,严重危害人体和环境。
目前世界各国已经开始采取措施严格限制Cr6+的使用,开发新型无铬、环保的金属表面钝化工艺已经受到广泛重视。多年来，对无毒或低毒的无机物或有机物缓蚀剂作为钝化剂进行了大量的研究，如钼酸盐、钨酸盐、稀土盐、植酸、丙烯酸树脂、硅烷等。但由于这类无机物缓蚀剂形成的膜较薄，使用的剂量大，成本较高，抗蚀效果不令人满意，所以三价铬化合物由于其毒性低,有着许多类似于六价铬的特性,且是人体必需的微量元素,因此受到广泛关注。国内外研究表明,三价铬获得的钝化膜耐蚀性已与铬酸盐获得的相当。

2无铬钝化的种类
目前无铬钝化主要有三个发展方向：无机盐、有机物、有机-无机复合。每一种无铬钝化都有自己的特点，但每一种也都存在一定的问题。
2.1无机盐型
无机盐型通常分为：磷酸盐、钼酸盐、硅酸盐、钨酸盐、锆盐、钛盐、钴盐和稀土盐。无机盐型无铬钝化具有反应迅速，设备要求低，消耗量低等特点，但是同时也具有耐腐蚀性能较差，表观容易不均匀，功能较为单一等缺点，而且部分金属盐的价格非常昂贵，在经济上不具备工业应用的能力。
2.2有机物型
有机物型分为：植酸，羟乙叉基二膦酸、单宁酸、二氨基三氮杂茂(BAT4)及其衍生物、苯骈三氮唑(BTA)、季铵盐等。有机钝化的优点在于容易得到较好的表面状态，在厚膜的情况下可以得到很好的耐腐蚀性，但存在着消耗量较大，要求烘干温度较高，成本较高等缺点，在膜重较高的情况下表面电阻很大，无法应用于导电性要求较高的场合。
2.3有机-无机复合型
有机-无机复合型主要有：水溶性丙烯酸树脂+钼酸盐、硅烷+稀土盐、BTA+钨酸盐等。通过有机和无机复合使用的方式，可以避免有机物钝化和无机物钝化的一些缺点，真正得到具有实用意义上的钝化剂。通过这一种体系得到的转化膜一般具有很好的综合性能，在耐腐蚀性、涂装性、耐指纹性、导电性等方面具有一般钝化所达不到的水平，可以替代耐指纹产品使用，但由于体系中使用了价格昂贵的树脂和金属盐，要求的膜重仍然很高，还是存在成本较高的问题。
2.4三价铬钝化
六价铬被公认为致癌的有害物质，但铬的不同价态对生物体有着截然不同的影响，微量的铬是人体必需的，三价铬是蛋白质的基础，为动物代谢的必要元素，含三价铬的钝化液和三价铬钝化板可以完全满足Rohs指令的要求。三价铬钝化是从六价铬钝化自然发展而来，在应用性和产品性能上基本沿用了六价铬钝化的特点，具备很好的适应性，工艺成熟，成本相对低廉。早期三价铬钝化耐腐蚀性能相对较差，外观质量不好，因而未得到工业化应用。近期，三价铬钝化产品引入了有机钝化的特点，在三价铬钝化中加入了有机助剂，大大增强了三价铬钝化膜的耐腐蚀性、耐划擦性和表面状态，完全达到了六价铬钝化的水平。
三价铬钝化膜的基本特征与六价铬钝化膜相同的特征决定了三价铬产品具有消耗量低，成本低，设备要求低以及耐腐蚀性能较好的特点。从常规的六价铬钝化工艺转化为三价铬工艺非常方便。同时，对于某些生产线，烘干温度较低，采用喷淋钝化工艺，三价铬钝化更具有很强的优势。在欧美，三价铬钝化得到了广泛的重视。
3热镀锌板产生白锈的机理和钝化原理
3.1白锈的产生
白锈的产生主要来自于镀锌板