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电镀锌层的后处理(下)

放大字体  缩小字体发布日期:2013-02-25  浏览次数:1030
核心提示:电镀锌层的后处理(上)(1)脱氢处理;(2)出光;(3)转化膜处理。

镀锌层铬酸彩色钝化工艺按照钝化液中铬酐含量彩色钝化分为高铬钝化、低铬钝化、超低铬钝化与无铬钝化。高铬钝化铬酐含量一般在200~350g/L,典型的工艺规范有三酸钝化和三酸二次钝化。

三酸钝化工艺规范为:硫酸l0~20mL/L,硝酸30~40mL/L,铬酐250~300g/L,室温于钝化液中浸渍5~15s,空气中停留5~15s。三酸钝化膜色泽鲜艳,若加入l0~15g/

硫酸亚铁,膜层厚而且结合牢固,耐蚀性有所提高,但颜色较深,光泽暗。

三酸二次钝化:第一次钝化,硫酸6~7mL/L,硝酸7~8mL/L,铬酐170~200g/L,硫酸亚铁8~10g/L,室温溶液浸渍20~40s,取出后不水洗,直接进入第二次钝化液;第二次钝化,硫酸2mL/L,硝酸5~6mL/L,铬酐40~50g/L,硫酸亚铁6~7g/L,室温溶液浸渍20~30s。

尽管高铬钝化工艺相对成熟,但废水污染严重,成本较高。随着世界范围内环保意识的提高,低铬彩色钝化发展很快,而且工艺趋于成熟。低铬钝化液铬酐浓度在3~5g/L最合适,pH值以l~1.2最佳,室温下钝化时间一般5~8s。目前低铬钝化配方很多,但组成大同小异,现举几例说明其规范。

例1铬酐3~5g/L,硫酸锌(ZnS04·7H2O)1~2g/L,pH=1~2,室温10~12s。该配方最简单,易于控制,钝化膜耐蚀性合格,耐磨性好。新配镀液加入硫酸锌,以后调整时加入硫酸。如果钝化时间超过20s颜色仍浅,可加1g/L铬酐,加后仍浅,再适当加入硫酸。

例2铬酐5g/L,硝酸3mL/L,硫酸0.4mL/L,高锰酸钾0.1g/L,pH=0.8~1.3,室温5~8s。

例3铬酐5g/L,硝酸3mL/L,硫酸0.3mL/L,醋酸5mL/L,pH=0.8~1.3,室温5~8s。

由于低铬钝化自身酸度较低,钝化液抛光性能差,因此钝化前先用2%~3%(体积分数)稀硝酸出光2~5s,根据钝化液酸度要求,可清洗也可不清洗直接钝化。钝化后可不清洗,直接进入60~65℃热水烫干。

低铬钝化时间短,不适合于自动线生产,而且从环保角度考虑,铬酐含量越低,运行成本越低,为此在低铬钝化基础上,出现了超低铬钝化。该工艺铬酐含量只有1~2g/L,彩色钝化时间为30~60s。该工艺适于自动线生产,不适于手工操作。与低铬钝化一样,超低铬钝化也必须先硝酸出光,钝化后必须热水烫干或离心机甩干或热风吹干。

④镀锌层铬酸白色钝化工艺 镀锌层的白色钝化有两种:一种是纯白色的,即“白钝化”;另一种是略带蔚蓝色的,外观似镀铬层,即“蓝钝化”。前者纯粹是一种无色透明的氧化锌薄膜,因几乎不含铬,耐蚀性较差;后者尚含有0.5~0.6mg/dm2三价铬,耐蚀性比白钝化好,这两种钝化膜只能用作低档产品的防护一装饰。

“白钝化”基本上包括彩钝化后漂白和一次白钝化两种工艺,其工艺流程为:

光亮镀锌一清洗一清洗一出光(2%~3%HN03)一清洗一白钝化一清洗两次一90℃以上热水烫一甩干一干燥。

彩色钝化后可采用铬酐l00~150g/L,硫酸3~4mL/L白钝化液钝化,该工艺属于高铬钝化。

一次性银白钝化常用工艺很多,仅介绍几个配方。

例1铬酐l5g/L,碳酸钡0.5g/L。室温15~35s左右。

配方中加碳酸钡的目的是除去铬酐中带人的硫酸根,防止黄色钝化膜的生成。例2铬酐2~5g/L,碳酸钡l~2g/L,硝酸0.5mL/L。室温15s左右。

例3冰醋酸5mL/L,WX-2银白粉2g/L。10~40℃下20~40s。(注:WX-2银白粉为无锡市钱桥助剂厂产品)

例4铬酐5g/L,硝酸0.5~1mL/L,碳酸钡lg/L,醋酸镍l~3g/L,室温钝化3~8s,空气中停留5~10s。该工艺特别适于氯化物镀锌白钝化,因为氯化物镀锌膜易变色,加入少量醋酸镍可以大大提高防变色能力。

彩色钝化后采用硫化钠20~30g/L,氢氧化钠10~20g/L的碱液漂洗,得到的是耐蚀性较高的蓝白色钝化。也可采用下列低铬钝化工艺。

例1铬酐2~5g/L,三氯化铬0~2g/L,硝酸30~50mL/L,硫酸10~15mL/L,氢氟酸2~4mL/L。室温在钝化液中浸2~10s,空停5~15s。

例2硝酸l0mL/L,WX-1蓝白粉2g/L。溶液浸7~15s,空停7~15s。例3硝酸5mL/L,WX一8蓝绿粉2g/L。溶液浸l0~30s,空停5~12s。(注:WX-1蓝白粉、WX-8蓝绿粉为无锡市钱桥助剂厂产品)

⑤镀锌层铬酸军绿色钝化工艺 军绿色钝化又称橄榄色钝化或草绿色钝化,看上去很厚实,宛若涂层,典雅美观,光度柔和,膜层致密,抗蚀性高于其他颜色的钝化膜。主要用于军品作为掩蔽色,用于纺织机械零件、汽车零件、标准件及办公用品等作为防腐护一装饰镀层。

从机理上看,军绿色钝化膜是铬酸盐转化膜层和磷酸盐转化膜层结合的产物,即所谓的钝化膜和磷化膜复合膜层。在酸性介质中,溶解下来的锌离子与界面上的磷酸根反应,即

 

      钝化液中的Cr3+与磷酸盐生成磷酸铬难溶盐,即

 

同时少量六价铬及其化合物也参加反应吸附于膜层中,对膜层的色泽和耐蚀性起到一定作用。在军绿色钝化膜形成过程中,几种难溶盐以不同的速度共析于镀层表面,结晶细小的铬酸盐以填充方式嵌附于结晶粗大的磷酸盐转化膜之间,因此军绿钝化膜耐蚀性能优于其他颜色钝化膜。

常用的军绿色钝化工艺规范是五酸钝化,其工艺规范为:

铬酐30~35g/L,磷酸10~15g/L,硝酸5~8mL/L,盐酸5~8mL/L,硫酸5~8mL/L室温钝化30~90s,空气中放置30~60s。

该工艺组成复杂,使用中变化大,质量控制有难度。目前,有一些商品军绿钝化剂,如WX一5A(无锡钱桥助剂厂),ZG-87(武汉材料保护研究所),UL-303(Et本工业上村公司),LD-11(武汉风帆电镀技术公司)等,可参考说明书选用。

工艺流程:镀锌一清洗一出光(2%~3%HN0。)一清洗一军绿色钝化一清洗三次一干燥。

注意事项:钝化时可用铝或塑料夹具;零件不得相互屏蔽或碰撞,要轻轻晃动零件或缓慢来回移动;钝化后在空气中搁置5~10s使之老化,未干时很嫩,不能用水猛冲,亦不能洗得太久,防止六价铬溶解。军绿色钝化膜外观为油光草绿色,允许轻微淡绿色、淡黄色或微灰色。

⑥黑色钝化黑色高雅庄重,具有特殊的光学效果,再加上镀层耐蚀性较高,近几年镀锌黑钝化的应用范围不断扩大,在电子、轻工、汽车与摩托车零部件、五金等用途广泛。镀锌黑色钝化工艺有银盐和铜盐两大类,银盐黑钝化又有醋酸薄膜型和磷酸厚膜型两种。铜盐黑色钝化膜黑度和光亮度不理想,耐蚀性也差,只能用于要求不高的产品。醋酸薄膜型钝化膜乌黑光亮、结合力好,但膜层薄、硬度不高,耐磨耐蚀性不高,而且钝化液不稳定。磷酸厚膜型除具有上述优点外,还克服了其缺点,性能较为理想。

黑色钝化膜的形成机理与彩色钝化有相似之处,同样分为溶解和成膜过程,但由于银盐或铜盐在钝化过程中生成了黑色的氧化银或氧化亚铜,嵌入钝化膜中,从而形成黑色吸光面。

 

 

       钝化液的基本组成与其他钝化液相近,当采用银盐时,不能使用盐酸及氯化物作成膜促进剂,配溶液时必须使用去离子水。现举两例说明其钝化液组成与工艺。

银盐黑钝化:铬酐6~10g/L,硫酸0.5~1.0mL/L,醋酸40~50mL/L,硝酸银0.3~O.5g/L;pH=1.0~1.8,室温溶液中浸120~180s。

铜盐黑钝化:铬酐l5~30g/L,醋酸70~120mL/L,硫酸铜30~50g/L,甲酸钠70g/L;pH=2~3,室温溶液浸2~3s,空气15s。

⑦无铬钝化尽管生产中大量使用低铬或超低铬钝化液,但毕竟还存在六价铬的污染问题,我国在20世纪70年代开始研究使用无铬钝化。目前无铬白钝化已比较成熟,彩色钝化色调较浅,有待进一步开发。从钝化液组成看,无铬钝化的氧化剂主要为钛酸盐、钼酸盐等,现举两例说明其组成与工艺。

例1彩色钝化。

硫酸氧钛3~6g/L,双氧水50~80mL/L,硝酸4~8mL/L,磷酸8~12mL/L,六偏磷酸钠6~15g/L,单宁酸2~49/L。pH=1.0~1.5,室温浸渍10~20s,空气停留5~15s。该配方中,硫酸氧钛为氧化剂;双氧水为络合剂,防止钛盐水解;六偏磷酸钠参与钝化膜形成,提高钝化膜耐蚀性;硝酸起抛光作用,硫酸可防止钛盐水解并使钝化膜颜色加深;单宁酸使钝化膜颜色加深。

例2 白钝化。

硫酸氧钛2~5g/L,双氧水50~80mL/L,硝酸8~15mL/L,柠檬酸5~10g/L。pH=0.5~1.0,室温浸渍8~15s,空气停留5~10s。

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