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| | 隨著人們環保意識的不斷提高,首先是歐盟及西方發達國家,對六價鉻的限制越來越嚴格,近兩年也發展到了發展中國家。從汽車配件到建筑門窗配件,其功能性保護鍍層:鍍鋅,原來的鈍化膜都是六價鉻,但是,現在越來越多的商家要求進行鍍鋅三價鉻鈍化。 |
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隨著人們環保意識的不斷提高,首先是歐盟及西方發達國家,對六價鉻的限制越來越嚴格,近兩年也發展到了發展中國家。從汽車配件到建筑門窗配件,其功能性保護鍍層:鍍鋅,原來的鈍化膜都是六價鉻,但是,現在越來越多的商家要求進行鍍鋅三價鉻鈍化。國強五金集團有限公司從事建筑五金開發和電鍍已有十一年的歷史了,從一開始所有鍍鋅產品全部是六價鉻鈍化,到現在幾乎有一半的訂單要求鍍鋅三價鉻鈍化。三價鉻產品從開始的全部是國外客戶,到現在的國內客戶占到三分之一多。這一切充分說明:三價鉻鈍化作為鍍鋅鈍化的一個種類,其所占份額越來越大。所以,三價鉻鈍化工藝的穩定性和適用性是我們在應用此工藝的過程中所必須了解的,寫此文的目的是就我本人在工作中所積累的一些經驗拿出來,讓廣大同仁共同討論,以期能對我們建筑五金電鍍鋅行業的發展起到積極地推動作用。
一、三價鉻鈍化工藝的應用
1.應用
我公司是從2002年開始應用三價鉻鈍化工藝的,是國內較早應用三價鉻鈍化工藝的廠家之一。當時三價鉻鈍化工藝在國內的各種專業刊物上還處于研究階段,并沒有使用經驗,我們是應英國客戶要求上的該工藝。就連當時的原料供貨商也沒有成熟的經驗。經過近八年的使用和不斷的摸索,我們的工藝不斷完善,產品質量不斷提高,可以說,該工藝在我公司來說已經十分成熟了。
2.質量要求
一開始采用三價鉻鈍化工藝的時候,我們為了使制件的防護能力接近于六價鉻鈍化,選擇了三價鉻五彩鈍化工藝,但是,對于客戶來講,并沒有明確的質量要求。隨著產品的逐漸成熟,三價鉻產品的質量要求越來越高,從中性鹽霧試驗72小時白銹,200小時紅銹,96小時白銹,240小時紅銹,再到近期歐盟要求的120小時白銹,480小時紅銹,這使得我們電鍍工作者不得不不斷的探索使產品更加耐蝕的途徑,逐漸提高三價鉻鈍化的工藝水平。
二、三價鉻五彩鈍化的使用及維護
1．使用環境
凡選擇使用三價鉻五彩鈍化工藝的,都對制件的耐蝕能力有較高的要求,所以,此工藝多數應用于堿性鋅酸鹽鍍鋅或者氰化物鍍鋅。堿性鋅酸鹽鍍鋅因其添加劑中包含凈化劑成分,故所得鍍層金屬雜質少,鈍化后耐蝕能力比較高。但是其鍍層中有機物夾雜比較多,致使制件表面容易泛黃。氰化物鍍鋅溶液雜質容忍能力較高,從而其鍍層中往往含有極少量的金屬雜質,從而會對制件的耐蝕能力造成影響。所以,這兩種鍍液各有優缺點,使用者要根據自己的具體情況進行選擇。
另外,三價鉻鈍化液本身對雜質的容忍能力較低,所以。鈍化液必須用蒸餾水或者去離子水(統稱純水)配制,并且鈍化前的一道水洗也要用純水。
2.使用及維護
(1)制件鍍鋅后鈍化前必須經過0.5%～1%的稀硝酸出光,以減少因鍍鋅制件表面的吸附物而引起的鈍化液污染。
(2)鈍化的PH值一般在1.5～2.0間,以鈍化出的鈍化膜清澈、五彩為準則,不能出現霧狀鈍化膜。在此基礎上,PH值盡量的高一點,可以減緩鈍化液中鋅雜質的積累。
(3)鈍化時間直接影響鈍化膜的厚度,因為鈍化膜的形成存在一個成膜與溶解的相對過程,理論上講,以成膜速度等于溶解速度的時間點為鈍化終點最好,這時鈍化膜最厚,但是這一個點我們無法確定,所以,要通過我們的經驗來確定鈍化終點。一般來講,鈍化膜的顏色不要太厚重,以制件表面的光澤度不能降低為準則來確定鈍化時間,否則,鈍化膜的耐蝕能力反而降低,同時鋅雜質積累加快,鈍化液使用壽命縮短。所以,在試驗的基礎上,耐蝕能力相當的情況下,鈍化時間盡可能的短一些。
(4)輕微的氣攪拌是必須有的,有助于鈍化膜的形成。
(5)及時打撈掉件,掉件的腐蝕是鈍化液中鐵質和鋅雜質的主要來源。
(6)鍍鋅鍍液要調整好,不要使制件產生漏鍍,否則容易在鈍化液中腐蝕鐵基體,使鈍化液中的鐵雜質積累增多。
三、影響鍍鋅三價鉻五彩鈍化膜耐蝕能力的因素
1.鈍化液的種類
現在市售的三價鉻鈍化劑的品種繁多,我們要選擇一種與自己所使用的鍍鋅鍍液相匹配的鈍化劑是十分重要的。如果鈍化劑與鍍鋅層不相匹配,鈍化膜將達不到應有的防腐效果,將出現在其它地方使用行,在我們這里使用不好的現象。
2.鍍鋅層不純凈,含有雜質。表面雜質在潮濕的環境易與鋅層形成原電池,從而造成腐蝕。
3.鍍液不清潔,有較多的懸浮物,使鍍層夾雜有固體顆粒,從而使鈍化膜封閉不嚴,易造成腐蝕。
4.鈍化工藝制定不科學或者工藝執行不嚴格,致使鈍化膜達不到最好狀態。
5.鈍化后干燥溫度不符合工藝要求,致使鈍化膜沒有達到老化程度或產生粉化,從而造成腐蝕。
6.制件經過干燥后的后續操作中,使鈍化膜產生劃傷等破損。因為三價鉻鈍化膜不像六價鉻鈍化膜一樣有自修復性,所以易造成腐蝕。
7.鍍鋅前處理的不良,可以使所鍍鍍層產生缺陷,從而影響三價鉻鈍化膜的耐蝕能力。
四、提高鍍鋅三價鉻五彩鈍化制件耐蝕能力的途徑
1.合理制定前處理工藝,使之可以得到適電鍍的制件表面。理想的前處理工藝是:化學除油(10-15min)→超聲波除油(5-1omin)→陰極電解(3-5min)→ 陽極電解(3-5min)→鹽酸(3o%)除銹(3-5min)。當然,前處理工藝的選擇要根據所鍍制件的具體狀況來定,不要全部照搬,合適的才是最好的。總之,經過前處理之后,制件表面要清潔無油、無銹、無氧化皮,并處于活化狀態。
2.做好鍍鋅溶液的維護,使之能夠得到純凈的鍍層。
電鍍鋅溶液所用的陽極鋅和化工原料都或多或少的存在一些雜質,包括從其它途徑進人鍍液的一些顆粒或雜質以及添加劑的分解產物,都會對鍍液造成污染,所以要經常進行除雜,才能保持鍍液的潔凈,從而得到純凈的鍍鋅層。一方面,連續過濾是必須的。另一方面,對于堿性鋅酸鹽鍍液來講,一是要按照工藝要求添加凈化劑,二是要定期對鍍液用鋅粉和活性炭處理,比方說,一周一次,在過濾機里面加少量的鋅粉和活性炭,對鍍液進行凈化。對于氰化物鍍鋅,最好是在保證工藝條件的基礎上,每天添加少量的硫化鈉,以除去鍍液中的金屬雜質,并每兩周左右在過濾機內加活性炭過濾鍍液,以除去有機雜質。以上措施對提高電鍍制件的耐蝕能力是有好處的。
3.保證有相應的鍍層厚度,足夠厚的鍍層,才是保證基體材料長時間不被腐蝕的必要條件。
4.如果鈍化液中的鋅、鐵雜質異常升高,可采用賽德克的“K” 粉來降低鋅含量,但此過程同時會沉淀鈍化液中的鈷鹽,所以不能過多添加;鐵雜質含量可用升高鈍化液PH值的方法來降低。從而使鈍化液得到凈化。
5.制定嚴格的操作制度,做好產品防護。
6.針對耐鹽霧能力,一般要選擇與所用鈍化劑相匹配的封閉劑,對鈍化膜進行封閉。如果封閉劑與鈍化劑不匹配,反而會降低鹽霧時間。
五、三價鉻五彩鈍化制件耐蝕能力的評價
現在應用最為廣泛的評價方法是中性鹽霧試驗(NSS試驗)。中性鹽霧試驗采用5%±0.5%的氯化鈉溶液,PH值調整在中性(6.5～7.2),溫度控制在35℃±2℃,鹽霧沉降量在1～2ml/80cm2·h之間。鹽霧時間一般是由用戶作出具體要求,判別現象是白銹和紅銹,比如要求中性鹽霧試驗時間96小時無白銹,240小時無紅銹。但是三價鉻鈍化制件在做中性鹽霧試驗過程中往往出現使人預想不到的現象,即在制件表面出現黑點,X光電子能譜(XPS)分析明顯地表明黑點是鋅的氧化物,而化學定比的鋅氧化物是氧化鋅(ZnO),是白色的,所以這個黑色的物質是屬于非定比的鋅氧化物。由于腐蝕過程是發生在鈍化膜的下面,導致了氧份的不足,從而產生具有保護性能的黑色氧化物,黑點的產生不會導致隨后在這些點上形成白銹,這是由于三價鉻轉化膜仍然存在,并繼續提供保護作用。這些黑點直接先與鋅層反應,顯然不會是先與鈍化層反應。一個反應活性很低的鋅表面,在大氣中暴露很長時間后,更傾向于產生黑點,而活性好的鋅表面更易于進行化學轉化過程,從而產生良好的鈍化膜。這是鍍鋅層的表面接受化學轉化膜的能力的問題。因此,解決上述問題的辦法是:注意工件在各工序間的轉移時間,確保表面足夠活化,鈍化前用硝酸出光。
實際上,中性鹽霧試驗作為評價三價鉻五彩鈍化制件耐蝕能力的一種手段,是評價的鈍化膜及其封閉膜的耐蝕能力,并不能完全體現鍍鋅制件的使用壽命。因為我們使用鍍鋅層,是應用其作為陽極性鍍層的特性來保護鋼鐵基體,但是,在中性鹽霧試驗的鹽霧環境中,電鍍鋅層不再是陽極性保護鍍層,使腐蝕由由氧參加的氧化反應變為由氯離子引起的電化學反應,即氯離子穿透了金屬表面的氧化層和防護層,與內部金屬發生了電化學反應,從而造成腐蝕。由于氯離子含有一定的水合能,易被吸附在金屬表面的孔隙、裂縫,排擠并取代氯化層中的氧,把不溶性的氧化物轉變成可溶性的氯化物,使鈍化表面轉化成活潑表面,從而會穿透鍍鋅層直達鋼鐵基體。所以,中性鹽霧試驗反映了制件在特定條件下的耐鹽霧腐蝕的能力,但是此結果并不與制件的使用壽命完全對等,影響鍍鋅制件使用壽命的最重要因素還是電鍍鋅層的厚度。
六、結束語
本文作為“拋磚引玉”之用,從電鍍鋅著手逐步闡述了影響鍍鋅三價鉻五彩鈍化耐蝕能力的因素及應該采取的措施,對提高建筑五金門窗配件的使用壽命提出了較為詳細的方案,提出了鍍鋅層厚度是影響鍍鋅制件使用壽命的重要因素的觀點。希望廣大電鍍鋅工作者相互探討,共同為門窗配件的發展事業出謀劃策。
參考文獻
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[2]張利民.電鍍與精飾。第28卷第6期(總171期),
[3]張允誠,胡如南,向榮.電鍍手冊L北京:國防工業出版社, 1997.232。
(作者單位:國強五金集團有限公司)
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