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鍍鋅層無(wú)鉻鈍化工藝的研究進(jìn)展
潘春陽(yáng)1，2，麥海登1，2，趙國(guó)鴻2，秦仕國(guó)2
(1.廣東工業(yè)大學(xué)輕工化工學(xué)院，廣東廣州510006;2.江門市新會(huì)羅坑電力線路器材廠有限公司，廣東江門529100)
[摘要]介紹了無(wú)機(jī)鈍化和有機(jī)鈍化2類鍍鋅層無(wú)鉻鈍化工藝的特點(diǎn)、研發(fā)現(xiàn)狀及難題。同時(shí)，介紹了一種新型的ZECCOAT有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合無(wú)鉻鈍化技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，指出有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合鈍化的效果比單一鈍化的效果好，將其與納米技術(shù)結(jié)合是鍍鋅層無(wú)絡(luò)鈍化的發(fā)展方向。
[關(guān)鍵詞]鍍鋅層;無(wú)鉻鈍化;無(wú)機(jī)鈍化;有機(jī)鈍化;有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合鈍化;ZECCOAT鈍化
[中圖分類號(hào)]TG174.44[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1001-1560(2013)05-0039-03
0·前言
在潮濕的環(huán)境中，裸露的鍍鋅層很容易被腐蝕，其外表面需要進(jìn)行鈍化處理。傳統(tǒng)的六價(jià)鉻酸鹽鈍化因六價(jià)鉻毒性高、危害大而被限用。為此，國(guó)內(nèi)外不斷加大對(duì)無(wú)鉻鈍化新技術(shù)的研發(fā)。目前，無(wú)鉻鈍化主要包括有機(jī)鈍化、無(wú)機(jī)鈍化以及有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合鈍化。有機(jī)物鈍化膜耐蝕性較強(qiáng)，但附著力和耐熱性較差。無(wú)機(jī)物鈍化膜耐蝕性略差，但附著力和耐熱性較好。有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合鈍化膜能夠起到協(xié)同緩蝕和性能互補(bǔ)的作用，從而提高了鈍化膜的性能[1]。新型的無(wú)鉻鈍化代替?zhèn)鹘y(tǒng)的六價(jià)鉻鈍化是必然趨勢(shì)。以下綜述了新型無(wú)鉻鈍化工藝的研究進(jìn)展。
1·無(wú)鉻鈍化的研究狀況
1.1無(wú)機(jī)鈍化
1.1.1稀土金屬鹽
稀土金屬鹽(鈰、鑭等)可在鍍鋅層表面形成稀土氧化物或氫氧化物等，阻止腐蝕介質(zhì)與鍍鋅層的接觸，減少鋅的流失;同時(shí)稀土物質(zhì)還可以抑制金屬腐蝕的陰極過程，降低鍍鋅層的腐蝕速率。用單一鈰鹽溶液處理鍍鋅件可得到一層黃色的鈍化膜，對(duì)鍍鋅件具有很好的防蝕作用，其缺點(diǎn)是鈍化時(shí)間過長(zhǎng)[2]。用H2O2與鑭、鈰、鐠及釹的氯化鹽溶液混合，在pH值為4.0，溫度為30℃時(shí)，鈍化60s可得到金黃色的鈍化膜，鈍化時(shí)間大幅縮短，鈍化膜的耐蝕性明顯提高，但仍不及鉻酸鹽鈍化膜的[3]。在硝酸鈰溶液中加入適量H2O2和HBO3，調(diào)節(jié)pH值為1.40～1.75，在45～50℃下鈍化40～90s，鈍化膜的耐蝕性與低鉻酸鹽鈍化膜的相當(dāng)[4]。在鈰鹽溶液加入SO2-4，使之參與鈍化膜的形成，細(xì)化結(jié)晶晶粒，可以提高鈍化膜的耐蝕性，當(dāng)SO2-4濃度從0增加到20mmol/L時(shí)，緩蝕效率由50%上升到95%[5]。在鍍鋅件表面制備一層γ-氨丙基三乙氧基硅烷(γ-APS)膜，再分別浸入鈰鹽、鑭鹽鈍化液中，采用兩步法制得硅烷-鈰鹽復(fù)合膜和硅烷-鑭鹽復(fù)合膜，鈍化效果比單一稀土鹽鈍化的好[6]。
1.1.2硅酸鹽
硅酸鹽鈍化液屬于沉淀型緩蝕劑，具有處理成本低、穩(wěn)定性好、使用方便、無(wú)毒、無(wú)污染等特點(diǎn)。單一硅酸鹽鈍化膜耐蝕性有限，通常需加入一些有機(jī)添加劑及輔助添加劑以提高其耐蝕性。在硅酸鹽中加入有機(jī)磷酸和硫脲混合配制鈍化液，其鈍化膜的耐蝕性與鉻酸鹽鈍化膜的相當(dāng)[7];以硅溶膠和硅酸鈉等為原料，經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚砜傻玫阶杂芰^好的硅基鈍化膜，其耐蝕性與鉻酸鹽鈍化膜相當(dāng)，且鈍化工藝更簡(jiǎn)單、成本更低廉[8]。由硅酸鹽、成膜促進(jìn)劑(氧化性無(wú)機(jī)鋅鹽)、硝酸鹽、硫酸鹽以及過氧化氫組成的鈍化液處理鍍鋅層，可得到耐蝕性優(yōu)于低鉻酸鹽鈍化膜的硅酸鹽鈍化膜[9]。將硅酸鹽、鉬酸鹽和磷酸鹽復(fù)配，并添加有機(jī)硅烷和硝酸作封閉劑，可在鍍鋅件上形成鉬-磷-硅體系(Mo-P-Si-Zn-O)鈍化膜，具有良好的耐蝕性，經(jīng)5%的鹽水浸泡24h無(wú)白銹[10，11]。
目前有關(guān)硅酸鹽鈍化的研究仍不夠成熟，其鈍化膜的耐蝕性仍不及鉻酸鹽鈍化膜，沒有大規(guī)模用于實(shí)際生產(chǎn)，但硅酸鹽鈍化的許多優(yōu)點(diǎn)已引起廣泛重視。
1.1.3鉬酸鹽、鎢酸鹽
鉬、鎢與鉻是同一族元素，很多性質(zhì)相似，但毒性卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鉻。與鉻酸鹽相比，鉬酸鹽、鎢酸鹽作緩蝕劑的環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng)[12]，有望替代鉻酸鹽鈍化工藝。鉬酸鹽在鋅層表面形成鈍化膜能顯著提高鍍鋅層的耐蝕性[13]。用鉬酸鈉、磷酸、硝酸和羥基乙叉二膦酸的混合液浸泡鍍鋅件，形成的鉬酸鹽鈍化膜與鉻酸鹽鈍化膜的結(jié)構(gòu)相似，鈍化膜由兩層組成，接近鋅層鉬元素主要以Mo3+形式存在，外層主要為Mo3+，Mo6+;Mo2O2-4對(duì)Cl-等陰離子具有很強(qiáng)的抗腐蝕性，鉬酸鹽鈍化膜的耐蝕性與鉻酸鹽鈍化膜的相近[14]。采用鉬酸鹽與氟化鋯復(fù)配，加入適量硼-磷酸鹽復(fù)合添加劑，成功研制出一種彩虹色、色澤均勻鮮艷、耐蝕性能與鉻酸鹽相當(dāng)?shù)拟g化膜[15]。在鉬酸鹽/磷酸鹽溶液中加入促進(jìn)成膜劑有機(jī)胺可進(jìn)一步提高鈍化膜的耐蝕性[16]。將鉬酸鹽與硅烷復(fù)配發(fā)揮其協(xié)同作用，可制得高耐蝕性鈍化膜，其耐蝕性超過了鉻酸鹽鈍化膜[17]。
