[理学]第8章 转化膜与着色技术.ppt

铬酸盐膜的形成过程 铬酸盐膜的形成过程大致可分为三步： 1.金属表面被氧化并以离子的形式转入溶液，同时产生原子氢。 2.初生的原子氢促使一定数量的六价铬还原成三价铬，并由于金属－溶液界面处的pH值升高，使三价铬以胶体的氢氧化铬形式沉淀。 3. 氢氧化铬胶体自溶液中吸附和结合一定数量的六价铬，在金属界面构成具有某种组成的铬酸盐膜。 铬酸盐化膜的抗蚀性高于磷化膜。 铬酸盐膜的组成可能很不确定，可近似地表达成Cr2O3·H2O或者Cr(OH)3·Cr(OH)·CrO4。膜通常呈黄色，如果溶液中有碱性铬酸盐，就可得到别的颜色。在铬酸盐膜中，不溶性的化合物构成了膜的骨架，使膜具有一定的厚度。由于它本身具有较高的稳定性，因而使膜具有良好的强度。六价铬化合物以夹杂形式或由于被吸附或化学键的作用，分散在膜的内部起填充作用。当膜受到轻度损伤时，可溶性的六价铬化合物能使该处再钝化。一般认为，铬酸盐膜中六价铬化合物的含量越多，其防蚀效果越好。 铬酸盐处理工艺 一、表面预处理 表面预处理的目的是除去要钝化工件表面的油脂、灰尘及氧化物。对于电镀层来说，只要把刚电镀的零件清洗干净即可进行钝化。 二、钝化处理 铬酸盐钝化溶液的成分取决于被钝化金属的种类、钝化膜所要求的特性、钝化工艺流程和操作方法。 最常用的六价铬化合物是铬酐、重铬酸钠或重铬酸钾。为了缩短钝化时间，改进钝化膜的性质和颜色，往往加入活化剂如：甲酸或可溶性甲酸盐、氯化钠、三氯化铁、硝酸根、硝酸锌、醋酸和氢氟酸。温度、时间以及溶液的pH值、六价铬浓度、活化剂的浓度等都对形成的铬酸盐钝化膜性质有很大影响。 钝化一般在室温下进行，低于15℃成膜速度很慢，加温虽可得到更硬的钝化膜，但结合力差且成本高，一般不宜采用。浸渍时间一般在5～60s之间，铝和镁为1～10min。 铬酸盐钝化液的pH值除了少数采用碱性溶液外，如银在pH值为8、铝和锡在pH值为12的铬酸盐中进行电解钝化，大多采用酸性溶液。如：光亮透明的钝化膜pH值为1～1.5；黄色钝化膜pH值为1～2.5；橄榄色钝化膜pH值为2.5～3.5。 铝和铝合金的铬酸盐钝化 铝和铝合金铬酸盐钝化，方法简单，抗蚀性高，膜层与锌上的铬酸盐钝化膜相似，由复杂的铬化合物组成。膜的颜色取决于浸渍时间及pH值，在很大程度上也与合金的成分有关系，由无色经黄色到青铜色。 MVB法。此工艺可在15～30min内生成1～2μm的膜。如果在溶液中加入NaOH，可以显著地降低反应温度。使用硅酸盐和磷酸盐可以降低孔隙度，可以用作有效的密封剂。此时，可酌情加入Na2HPO4。 用铬酸盐--氟化物产生的钝化膜是较薄的透明膜（0.1～1μm)；而用铬酸盐一磷酸盐产生的钝化膜要厚得多1～5μm；颜色通常为深绿色。一般可用浸没或喷雾来进行铬酸盐一氟化物处理。改变操作时间和温度可控制膜的颜色，并对涂层厚度有影响。 铝的铬酸盐处理配方及工艺条件 处理方法 溶液组成 处理温度℃ 控制 处理时间min M.B.V 50g/L Na2CO3 15 g/L Na2CrO4 90～95 　 13～30 硅酸盐 和铬酸盐 56g/L Na2CO3 17 g/L Na2CrO4 1 g/L Na2SiO4 95 　 8～10 铬酸盐 和磷酸盐 4g/L Cr2O3 3.5g/LNa2Cr2O7 5g/L NaF 22.5ml/L H3PO4 20 NaF︰H3PO4 =1︰4.4 　 1～5浸没 1～2喷雾 铬酸盐 和氟化物 4g/L Cr2O3 3.5g/LNa2Cr2O7 0.8g/L NaF 60 pH＝1.5 1～5浸没 0.2～1喷雾 锌的铬酸盐钝化 铬酸盐处理可以用在锌的镀件和铸件上，防止工业气氛的灰色锈蚀，减少在海洋环境中粗糙氧化物的生成。 铬酸盐钝化膜的形成机理 铬酸盐钝化膜是在含有起活化作用的添加剂的铬酸或铬酸盐溶液里产生的，这些添加剂往往是无机酸或有机酸。铬酸盐钝化膜的形成过程是金属表面在铬酸盐溶液里氧化，同时基体金属离子转入溶液并释放出氢。放出的氢把一定量的六价铬还原成三价状态。基体金属的溶解导致金属—溶液界面处pH值升高，直至三价格以胶态氢氧化铬的形式沉积出来。来自溶液的一定数量的六价格和由经受铬酸盐钝化的金属的离子形成的化合物被吸藏在胶体里。为了触发铬酸盐钝化过程，得到特定性质的铬酸盐钝化膜在铬酸盐溶液里除了六价格化合物之外，还有无机和有机添加剂。常用的添加剂为：硫酸、氯化物、氟化物、硝酸盐、醋酸盐和甲酸盐。铬酸盐钝化膜的颜色和厚度随铬酸盐钝化的条件而改变，特别与溶液的成分、pH值、温度及处理时间有关。 锌的铬酸盐钝化大体上表示为按下列反应进行 Zn+H2SO4－－－ZnSO4+H2 3H2+2Na2Cr2O7－－－2Cr(OH)3+2Na2CrO4 2