鍍鋅層無鉻鈍化工藝的研究進展

潘春陽1，2，麥海登1，2，趙國鴻2，秦仕國2

(1.廣東工業(yè)大學(xué)輕工化工學(xué)院，廣東廣州510006;2.江門市新會羅坑電力線路器材廠有限公司，廣東江門529100)

[摘要]介紹了無機鈍化和有機鈍化2類鍍鋅層無鉻鈍化工藝的特點、研發(fā)現(xiàn)狀及難題。同時，介紹了一種新型的ZECCOAT有機-無機復(fù)合無鉻鈍化技術(shù)的優(yōu)缺點，指出有機-無機復(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)合是鍍鋅層無絡(luò)鈍化的發(fā)展方向。

[關(guān)鍵詞]鍍鋅層;無鉻鈍化;無機鈍化;有機鈍化;有機-無機復(fù)合鈍化;ZECCOAT鈍化

[中圖分類號]TG174.44[文獻標識碼]A[文章編號]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，其外表面需要進行鈍化處理。傳統(tǒng)的六價鉻酸鹽鈍化因六價鉻毒性高、危害大而被限用。為此，國內(nèi)外不斷加大對無鉻鈍化新技術(shù)的研發(fā)。目前，無鉻鈍化主要包括有機鈍化、無機鈍化以及有機-無機復(fù)合鈍化。有機物鈍化膜耐蝕性較強，但附著力和耐熱性較差。無機物鈍化膜耐蝕性略差，但附著力和耐熱性較好。有機-無機復(fù)合鈍化膜能夠起到協(xié)同緩蝕和性能互補的作用，從而提高了鈍化膜的性能[1]。新型的無鉻鈍化代替?zhèn)鹘y(tǒng)的六價鉻鈍化是必然趨勢。以下綜述了新型無鉻鈍化工藝的研究進展。

1·無鉻鈍化的研究狀況

1.1無機鈍化

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，對鍍鋅件具有很好的防蝕作用，其缺點是鈍化時間過長[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，鈍化60s可得到金黃色的鈍化膜，鈍化時間大幅縮短，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，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、無毒、無污染等特點。單一硅酸鹽鈍化膜耐蝕性有限，通常需加入一些有機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)，且鈍化工藝更簡單、成本更低廉[8]。由硅酸鹽、成膜促進劑(氧化性無機鋅鹽)、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)模用于實際生產(chǎn)，但硅酸鹽鈍化的許多優(yōu)點已引起廣泛重視。

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，但毒性卻遠遠低于鉻。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[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Cl-等陰離子具有很強的抗腐蝕性，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成膜劑有機胺可進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]。