电镀锌层无铬钝化工艺的研究

第29卷第4期上海第二工业大学学报 V ol.29 No.4 2012年12月 JOURNAL OF SHANGHAI SECOND POLYTECHNIC UNIVERSITY Dec. 2012文章编号:1001-4543(2012)04-0266-05电镀锌钢板上有机膜无铬钝化的研究高桂兰1，胡滢2（1. 上海第二工业大学城市建设与环境工程学院，上海 201209；2. 宝钢股份公司厚板品种部，上海 201900）摘 要：介绍了国内外电镀锌钢板钝化技术的发展，对无铬钝化处理的研究现状进行了概述。

结合近年来导电聚合物有机膜钝化的研究应用现状，综述了导电聚合物的结构与性能、防腐蚀机理和制备方法，同时指出导电聚合物的研究发展方向。

关键词：电镀锌钢板；无铬钝化；导电聚合物中图分类号：TQ153.1 文献标志码：A0 引言电镀锌钢板因其良好的耐腐蚀性及便宜的价格被广泛应用于汽车、航空、电力、建筑、机械等领域。

但由于镀锌钢板在潮湿的环境中容易发生腐蚀，表面形成白色疏松的腐蚀产物或变成灰暗色，影响外观质量及镀层耐腐蚀性，因此必须对镀锌层进行钝化处理。

1 电镀锌钢板的铬酸盐钝化处理目前普遍采用的是铬酸盐钝化处理，其工艺简单、成本低。

经铬酸盐钝化处理后，在金属表面形成致密、稳定性较高的铬/基体金属混合氧化物膜层，不仅可以大大提高锌镀层的抗蚀性能，延长镀锌钢板的贮存和使用寿命，而且还可以起到增加表面光泽性和抗污染能力的作用。

膜层中铬主要以六价和三价形式存在。

其中三价铬是膜层的骨架，它不溶于水且具有较高的稳定性，并使膜有一定的厚度和良好的机械强度，因而镀层能得到良好的保护。

六价铬的化合物分布于膜的内部，起填充空隙的作用，能溶于水。

通常人们认为铬酸盐钝化膜既有隔离保护作用，又有“自修复”的性能[1]，原因是其中六价铬化合物在潮湿的环境中从膜中渗出，溶于膜表面凝结的水而形成铬酸，使镀层具有了再钝化的性能，故耐蚀性好。

对镀锌层无铬钝化技术的研究进展探讨文章首先对无铬钝化类别进行总结和分析，对无铬钝化技术的应用进行研究，以期对镀锌层无铬钝化技术的快速推广，起到一定的促进作用。

标签：镀锌层；无铬钝化；研究；进展1 概述现阶段，利用铬酸盐钝化的方式对镀锌产品进行处理，使得镀层具备一定的耐腐蚀性能，然而铬酸盐的使用不可避免对人体及自然环境产生严重的影响。

世界范围内已经开始限制六价铬产品的应用。

基于绿色环保的理念，对无铬钝化工艺技术进行研发，逐渐成为镀锌层钝化技术的重要方向。

基于此，文章对镀锌层无铬钝化技术进行研究，不足之处，敬请指正。

2 无铬钝化类别2.1 无机钝化2.1.1 钼酸盐钝化镀锌层进行钼酸盐钝化处理，会在其表面形成钼酸盐钝化膜。

因为钼酸盐具有较低的毒性，因此被看作是铬酸盐钝化处理的替代方式。

现阶段，对其开展的研究项目较多，适当添加一些有机物和无机物添加剂，利用复合获取一定的协同效应，从而促进钝化膜的耐腐蚀性能的提升。

目前来说，这种方式和铬酸盐钝化膜相比效果较差，而且钼酸盐的价格昂贵，因此还无法应用到大规模生产中。

2.1.2 钨酸盐钝化钨酸盐在发挥金属缓蚀剂的作用时，较为类似于钼酸盐，钨酸盐钝化处理的方式得到的钝化膜耐腐蚀性能较低，而且钨酸盐的价格偏高，所以针对钨酸盐钝化的应用较少。

2.1.3 硅酸盐钝化硅酸盐钝化处理方式不仅处理成本低，而且钝化液具有良好的稳定性，使用起来也很方便，毒性较小，然而却存在一个致命问题，就是耐腐蚀性能比较差。

为促进钝化膜耐腐蚀性能的提升，必须要在钝化液中添加有机促进剂，比如说硫脲及水溶性阴离子型丙烯酸胺等化合物。

现阶段，针对硅酸盐钝化应用也比较少。

2.1.4 钛盐钝化为达到环境保护有关标准及要求，一些地区电镀厂开始采用过钛盐钝化工艺。

钝化液的具体成分包括硫酸氧钛、硝酸、磷酸、单宁酸等，采用羟基喹啉作为稳定剂，pH 大约是1 到1.5的范围，常温下操作，具有良好的耐腐蚀性能。

2.2 有机钝化2.2.1 有机硅烷钝化硅烷分子能够在醇、水溶液中发生水解而形成一定数量的硅烷醇基团（SiOH），基团在硅烷与金属的界面上发生化学反应，而生成金属硅氧烷键（SiOMe），未参与化学反应的硅烷醇基团形成胶联的硅烷膜结构SiOSi网络结构，以上结构一方面能够有效地避免侵蚀性介质侵入其中，另一方面可以形成稳定的膜层，此特征使得有机硅烷钝化处理成为近些年研究的重要方向。

南昌航空大学硕士学位论文镀锌钢板的无铬钝化研究姓名：杨柳申请学位级别：硕士专业：金属材料学指导教师：刘光明20070501摘要镀锌钢板经过铬酸盐钝化处理后，可获得具有良好外观和耐蚀性的钝化膜。

但六价铬是剧毒物质，对人体和环境有极大危害。

为了消除六价铬的不利影响，须找到一种锌层铬酸盐钝化的替代产品。

本文采用低铬酸盐钝化作为比较，通过硫酸铜点滴试验，失重法，以及在0.5mol/L的NaCl溶液中测试极化曲线，交流阻抗谱等试验方法研究了单一的稀土铈盐，钼酸盐，植酸，单宁酸对镀锌钢板耐蚀性能的影响，并在相同试验条件下，重点研究了植酸，单宁酸分别加入两种金属无机盐钝化溶液中(即植酸+铈盐钝化，单宁酸+铈盐钝化；植酸+钼酸盐钝化，单宁酸+钼酸盐钝化)对镀锌钢板耐蚀性能的影响。

主要的内容如下：1.研究稀土铈盐钝化对镀锌钢板的耐蚀性能影响。

试验结果表明：稀土铈盐钝化能够抑制镀锌钢板的腐蚀，其耐腐蚀性能接近低铬酸盐钝化。

2.通过有机－无机复合钝化，在优化的稀土铈盐钝化液中分别加入适量植酸，单宁酸，研究其对镀锌钢板的耐蚀性能影响，并采用单一的植酸，单宁酸钝化试样比较。

实验结果表明：植酸和单宁酸加入铈盐钝化液中，都能提高镀锌层的耐蚀性能，且复合后的钝化膜对镀锌钢板的耐腐蚀性能比单一的铈盐钝化液耐蚀性能好，说明植酸，单宁酸都与稀土铈离子存在协同效应，这种协同效应能够提高镀锌钢板的耐腐蚀性能。

3.研究了多聚磷酸盐/钼酸盐体系钝化对热镀锌钢板的耐蚀性能影响。

结果表明：多聚磷酸盐/钼酸盐钝化具有较好的耐蚀性能，在相同条件下，其耐蚀性能与低铬酸盐相当。

4.在优化的多聚磷酸盐/钼酸盐钝化液中分别加入适量的植酸，单宁酸，研究其对热镀锌钢板的耐蚀性能影响。

结果表明：植酸加入钼酸盐钝化液中，能够提高热镀锌板的耐蚀性能；但单宁酸加入钼酸盐钝化液中，不能提高热镀锌板的耐蚀性能，钼酸盐＋单宁酸钝化所得钝化膜上面有裂纹，对镀锌层的耐蚀性能有影响，因此，单宁酸加入钼酸盐钝化液中，不能提高热镀锌板的耐蚀性能。

冶金冶炼M etallurgical smelting 热镀锌用无铬钝化剂研究进展刘汇玲（河北省冶金研究院，河北　石家庄　０５００３１）摘 要：本文对目前热镀锌用无铬钝化剂的材料进行了汇总，对无铬钝化配方及工艺进行了实验，指出了无铬钝化存在的不足以及今后主攻的方向。

关键词：镀锌；钝化；无铬中图分类号：ＴＧ１７４．４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１８）１０－００２３－２Research progress of chromium free passivating agent for hot-dip galvanizingLIU Hui-ling（Ｈｅｂｅｉ　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，　Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ　０５００３１，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，　ｔｈｅ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｏｆ　ｃｈｒｏｍｉｕｍ　ｆｒｅｅ　ｐａｓｓｉｖａｔｉｎｇ　ａｇｅｎｔ　ｆｏｒ　ｈｏｔ－ｄｉｐ　ｇａｌｖａｎｉｚｉｎｇ　ａｒｅ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，　ｔｈｅ　ｃｈｒｏｍｉｕｍ　ｆｒｅｅ　ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ　ｆｏｒｍｕｌａ　ａｎｄ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｒｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ，　ｔｈｅ　ｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ｃｈｒｏｍｉｕｍ　ｆｒｅｅ　ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍａｉｎ　ａｔｔａｃｋ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｕｔｕｒｅ　ａｒｅ　ｐｏｉｎｔｅｄ　ｏｕｔ．Keywords: ｚｉｎｃ　ｐｌａｔｉｎｇ；　ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ；　ｃｈｒｏｍｉｕｍ　ｆｒｅｅ镀锌层相对于钢铁基体是阳极镀层，除对基体的机械保护外，更主要的是锌的电化学保护作用。

但在潮湿环境中锌镀层极易被腐蚀，影响外观并失去保护作用。

回顾十几年来，在寻找可替代铬的材料和应用方法方面人们做了大量工作，但仍存在种种不足至今还没有超越甚至赶上含铬钝化。