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三價鉻鈍化發展的背景

◎鍍鋅鈍化工藝中六價鉻鈍化是一種傳統的工藝。它能很容易的獲得抗蝕性能優良的多種色澤 (銀白、五彩、草綠、黑色、藍白)的鈍化膜。

◎且鈍化膜具有自修復能力。但缺點是毒性大，污染環境。六價鉻對人性具有致癌性，對人類健康造成致命傷害。

◎三價鉻對人類的危害要小得多 ( 其毒性僅為六價鉻的百分之一 )，所以採用三價鉻鈍化代替六價鉻鈍化則成為重要趨勢。 

◎早在六價鉻鈍化技術盛行之時，便已有三價鉻鈍化技術出現，但主要是侷限在藍白鈍化工藝。隨著環保壓力的增大，近年來三價鉻鈍化不僅僅是在藍白鈍化工藝上，在彩色鈍化和黑色鈍化上發展迅速。有些鈍化技術已達到或甚至超過了六價鉻鈍化技術。但三價鉻本身不像六價鉻那樣具有氧化性，所產生的鈍化膜沒有自癒能力。

三價鉻鈍化液的組成及其功能

◎三價鉻鈍化液的主要組成由(1)三價鉻鹽、(2)氧化劑、(3)三價鉻離子的絡合劑和輔助劑組成。常用的三價鉻鹽有三氯化鉻、硝酸鉻、硫酸鉻、乙酸鉻等。以三氯化鉻和硝酸鉻應用較多。

◎氧化劑的作用是與鋅鍍層發生氧化環原反應生成鋅離子參與成膜。常用的氧化劑有(1)雙氧水、(2)硝酸鹽(或硝酸)、(3)滷酸鹽(如氯酸鹽)過硫酸鹽、(4)高錳鉀酸、(5)四價鈰鹽等。但不宜讓氧化劑在鈍化時會將三價鉻氧化成六價鉻進入鈍化膜。

◎絡合劑的作用是用來絡合三價鉻離子，以控制成膜速度。當絡合能力弱時，鈍化液不穩定，成膜速度快，膜層光澤差，疏鬆，抗蝕能力差。絡合能力太強，成膜速度慢，膜層薄，甚至不能形成連續膜層。常用的絡合劑有(1)氟化物、(2)磷酸鹽、(3)有機酸等，或它們的混合物。

◎輔助劑主要是用來提高膜層的抗蝕性能，改善外觀裝飾性。常用錳、銻、鉬、銨、鈦、鐵、鎳、鈰等金屬鹽以及一些鑭系稀土金屬或氧化物。

三價鉻鈍化液的發展過程說明

◎第一代：絡合物使用氟化物。它與三價鉻離子的絡合比較穩定，但形成的膜層較薄。所以只能獲得白色或藍白色鈍化膜。這種鈍化膜的抗蝕性能很差，中性鹽霧試驗很難突破24h。為了改善抗蝕性能，只能通過封閉的方法加以解決。這一代鈍化液不能獲得彩色鈍化膜。

◎第二代：鈍化液的前期是含有氧化劑的，會使三價鉻部分氧化為六價鉻，因此被停用。後期的改進則是使用有機絡合劑並加入其他金屬以提高鈍化膜的抗蝕性，並獲得較厚的鈍化膜。從而可以獲得藍白、五彩和黑色鈍化膜，目前已大批投放市場。例如 Atotech公司的Rodip248；Jasco公司的TR-173，美堅公司的 TRIPASSELV1000 等產品。

◎第三代：它是在第二代的鈍化液中加入奈米級的封孔劑，克服了三價鉻鈍化無自癒能力的缺點。大大地提高了鈍化膜的耐蝕性能。據悉該鈍化膜的性能已達到或超過了六價鉻鈍化膜。像美堅公司、安美特公司、 Dipsol公司都有相應產品出售，大陸的廈門宏正公司推出的251、252三價鉻五彩鈍化，271黑色鈍化劑均為此類產品。

三價鉻鈍化膜的抗蝕性與鍍層的關係

◎三價鉻鈍化膜的抗蝕性能取決於鈍化液組成。同時與鍍層的結構也有密切關係。主要包括下述兩個因素 :

◎與鍍種有關：在無氰鍍鋅工藝中，從鹼性鋅酸鹽鍍液中鍍取的鋅鍍層結晶呈柱狀結構。而從酸性氯化 銨鉀鍍鋅溶液中鍍取的鋅鍍層呈層狀結晶。在同樣的三價鉻第二代鈍化液獲取的鈍化膜抗中性鹽霧試驗能力有較大不同。從鹼性鍍液中鍍取的工件的鈍化膜抗蝕性能明顯好於從酸性鍍液中獲取的工件的鈍化膜。

◎電鍍時電流密度有關：大陸欣普雷公司在開發三價鉻鈍化工藝時在同一氯化鉀鍍鋅溶液中彩用不同電流密度，鍍取的鍍層在同一三價鉻鈍化液中以相同條件鈍化後進行中性鹽霧試驗，發現採用小電流電鍍的試片抗鹽霧能力明顯好於大電流電鍍的試片。進一步的研究結果證明，小電流下獲得的鋅鍍層結晶比大電流下獲得的結晶更細緻，大電流下結晶粗糙，鍍層空隙較多是抗蝕性下降的主要原因。

三價鉻鈍化技術的發展與挑戰

◎三價鉻鈍化技術是剛剛發展起來的新戰術。它隨環保壓力而生，又隨科技進步大潮而獲得發展。但世界經濟進入21世紀後發展的趨勢實在是太迅猛了。比如汽車工業的快速發展，要求配件具有高耐蝕性，中性鹽霧試驗150 ~ 200h不得出白鏽，500 ~ 600h不出紅鏽，這對於三價鉻鈍化技術提出了更高的要求。

◎奈米材料的介入，對於三價鉻鈍化技術是個極大的促使。但目前該技術還不能獲得令人滿意的黑色鈍化膜和草綠色鈍化膜。三價鉻彩色鈍化膜的色澤與六價鉻鈍化膜相比相差太遠，但抗蝕性能並不前者差。三價鉻藍白鈍化膜的抗蝕性能已明顯好於六價鉻鈍化，且鈍化液的壽命長於後者。但在鹼性鍍層上鈍化時，對水洗要求較高。工件邊緣易泛黃是三價鉻鈍化的不足之處。

影響三價鉻鈍化膜抗蝕性的因素

◎由於三價鉻鈍化膜無自癒能力，人們對其抗蝕性能尤為關注，在研究中人們發現影響三價鉻鈍化膜的抗蝕性能的因素是多方面的，主要有下述幾個方面 :

◎在第一代鍍化液中由於使用氟化物做三價鉻離子的配位劑只能獲得很薄的藍白色鈍化膜。這種膜是不可能獲得高抗蝕性的。

◎在第二代鈍化液中使用有機酸做配位體，使得鈍化膜的厚度得以增加，獲得較厚的的彩色鈍化膜，其抗蝕性能可達到120h以上。

◎在第二代鈍化液中加入奈米材料做封孔微顯，形成了第三代鈍化液，其耐中性鹽霧能力達到了200h以上。

◎除了鈍化液組成因素外，被發現三價鉻配合物不同對鈍化膜的抗蝕性影響極大。