鋅是重要的有色金屬原材料，在有色金屬的消費中僅次于鋁和銅。鋅金屬具有良好的壓延性、耐磨性和一定的抗蝕性，能與多種金屬制成物理與化學(xué)性能優(yōu)異的合金。由于鋅在常溫下表面易生成一層保護膜，因此鋅最大的用途是用于鍍鋅工業(yè)。但鋅在不透風(fēng)的濕熱環(huán)境中容易腐蝕，形成暗灰色或白色疏松的蝕銹，影響其外觀和性能。為使鍍鋅層免受腐蝕， 提高其防護和裝飾性能，目前工業(yè)上主要采用鍍鋅三價鉻鈍化劑技術(shù)處理鋅層表面。

全球原生金屬資源的短缺，使再生金屬的比例不斷增大，再生金屬實際上已經(jīng)成為國家戰(zhàn)略性資源。本文由輝煒佳研究院針對鋅資源日益減少的問題和目前國內(nèi)再生鋅金屬使用量增加的情況，研究了不同鋅材三價鉻鈍化的效果。

（輝煒佳鍍鋅三價鉻鈍化劑的應(yīng)用）

　　1.實驗

　　1. 1 實驗材料

　　2種鋅材規(guī)格如下：

　　(1) 2.5 cm × 4.0 cm的薄鋅片(含質(zhì)量分數(shù)為 99.9%的 Zn， 其余為 Cu、 Ti、 Fe、 Al 等) ;

　　(2) 4.0 cm × 4.0 cm × 0.1 cm 的鋼鐵鍍鋅片;

(3) 3.0 cm × 3.0 cm × 1.0 cm 的純鋅片。

　　1. 2 工藝流程：

　　除油─水洗─堿洗─水洗─鈍化─水洗─晾干。除油： 輝煒佳公司的非刻蝕堿性脫脂劑(Fe-107) ，25 g/L/ ，40 ~ 50°C ，30 s。

　　堿洗：w(NaOH) = 5%的溶液 ，40 ~ 50 °C ，30 s。

　　鈍化：硝酸鉻 50 g/L，硝酸鈉 25 ~ 55 g/L，檸檬酸25 ~ 50 g/L，氯化鈉 70 ~ 80 g/L，硫酸鈷 25 ~ 50 g/L，室溫，pH 2.0，30 ~ 90 s。晾干 24 h 后測試。

　　1. 3 性能測試：

　　(1) 外觀和金相顯微分析： 通過目 視和金相顯微鏡(東莞市輝煒佳金屬科技有限公司) 對試片鈍化成膜情況(如膜的顏色、 均勻連續(xù)性) 進行評價;

　　(2) 耐蝕性測試： 根據(jù) ASTM B 117–2007 標準，通過中性鹽霧試驗評價轉(zhuǎn)化膜的耐蝕性。 具體步驟為：

將試樣以與垂直方向成 15° ~ 30°放置， 暴露于 35 °C、相對濕度為 100%的恒定環(huán)境中， 采用質(zhì)量分數(shù)為 5%的 NaCl 溶液， 收集溶液的 pH 在 6.5 ~ 7.2 之間， 試片出現(xiàn)白銹的時間計為鹽霧時間。

（輝煒佳鍍鋅三價鉻鈍化劑的應(yīng)用）

　　2 結(jié)果與討論

　　2. 1 鈍化膜外觀及金相：

　　3 種鋅材三價鉻鈍化膜的外觀及金相圖分別得出，三價鉻鈍化處理后， 3 種鋅材表面均可形成一層彩色鈍化膜層，鋼鐵鍍鋅片表面鈍化膜色彩最佳、外觀最漂亮，薄鋅片表面鈍化膜其次，純鋅片色彩最淡，表面最平整。

　　2. 2 鈍化膜耐蝕性：

　　3種鋅材表面的三價鉻鈍化膜中性鹽霧試驗測試結(jié)果表面：采用相同三價鉻鈍化液對不同鋅材進行鈍化， 得到的鈍化膜耐蝕性能不同。 純鋅片表面鈍化膜的中性鹽霧試驗時間可達 60 ~ 72 h， 薄鋅片和鋼鐵鍍鋅片的中性鹽霧時間分別為 18 ~ 24 h 和24 ~ 48 h。通過不同步驟處理后試樣的掃描電鏡圖數(shù)據(jù)得出：未處理前，鋼鐵鍍鋅片表面最為粗糙不平，薄鋅片次之，純鋅片表面最平整。經(jīng)三價鉻鈍化處理后 3 種鋅材表面均形成了一層致密而平整的鈍化膜，耐蝕性能均得到顯著提高。材料表面粗糙不平的高反應(yīng)活性狀態(tài)有助于三價鉻轉(zhuǎn)化膜的形成。因此，鋼鐵鍍鋅片表面的鈍化膜色彩最佳，薄鋅片次之，純鋅片色彩最淡。

　　中性鹽霧試驗結(jié)果表明，鋅材的表面性質(zhì)對鈍化膜的耐蝕性能有顯著影響。由于三價鉻鈍化膜厚度很小(納米級范圍) ， 在較為平整的材料表面形成的轉(zhuǎn)化膜其覆蓋封閉程度較好， 因此純鋅片三價鉻鈍化膜的耐蝕性能最佳。薄鋅片由于含 Cu、 Ti、 Fe、 Al 等少量雜質(zhì)， 轉(zhuǎn)化反應(yīng)過程中溶解出來的 Cu、 Fe 等雜質(zhì)對形成的轉(zhuǎn)化膜性質(zhì)影響很大， 表現(xiàn)為薄鋅片經(jīng)三價鉻鈍化處理后其耐蝕性能最差。

　　鋅是兩性金屬，在酸性條件下極易溶解。受轉(zhuǎn)化反應(yīng)強酸性條件的強烈影響，尤其是鋅鍍層厚度不足(均) 或操作條件控制不當(如pH 過低、 反應(yīng)時間過長等) 時，易造成局部鋅層溶解，使鐵基體暴露， 所產(chǎn)生的鐵離子雜質(zhì)進入轉(zhuǎn)化液中，從而使鋼鐵鍍鋅片表面鈍化膜耐蝕性能降低。 因此，鋼鐵鍍鋅片三價鉻鈍化處理后的耐蝕性能比純鋅片差， 這與其他文獻的研究結(jié)果一致。

總之， 由于化學(xué)轉(zhuǎn)化膜是固液化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物，因此， 轉(zhuǎn)化膜的性質(zhì)不僅受鈍化液的影響， 還受基體材質(zhì)以及工藝操作條件的影響。

（輝煒佳鍍鋅三價鉻鈍化劑的應(yīng)用）

　　3 結(jié)論

　　(1) 隨著全世界廢舊產(chǎn)品資源回收利用率的日益增長，使用再生鋅金屬產(chǎn)品對鈍化效果的影響值得重視。

　　(2) 采用相同的三價鉻鈍化液，在同一工藝條件下處理含雜質(zhì)薄鋅片、鋼鐵鍍鋅片和純鋅片 3 種鋅材，生成彩色鈍化膜。以鋼鐵鍍鋅片的膜層色彩最佳，薄鋅片次之，純鋅片色彩最淡; 膜層耐蝕性則以純鋅片最佳，鋼鐵鍍鋅片次之，含雜質(zhì)的薄鋅片最差。

　　(3) 鋼鐵鍍鋅產(chǎn)品在鈍化過程中溶解產(chǎn)生的鐵離子會污染轉(zhuǎn)化液，嚴重影響鋅層表面三價鉻鈍化膜的性能。因此，鋼鐵表面的鋅層厚度足夠并嚴格控制工藝條件是保證鋼鐵鍍鋅層三價鉻鈍化膜耐蝕性能穩(wěn)定的關(guān)鍵。