什么是三价铬钝化

1、三价铬钝化

传统的六价铬钝化工艺具有成熟稳定、价格低廉、品种多样、高的耐蚀性和钝化膜的自修复能力等优点得到广泛的应用。但是六价铬是强致癌物质，对环境与人体健康会造成严重危害。在锌层上进行无六价铬钝化工艺的研究工作已进行了很久，主要集中在无铬钝化和三价铬钝化两个方面。

2、三价铬钝化技术的进展

早期三价铬钝化剂是采用有机络合剂，并加入其它金属离子，钝化膜耐蚀性大大提高，并可以得到不同钝化膜的颜色，如蓝色、彩色、黑色。操作条件要求相对较低。

目前的三价铬钝化剂中加入了封孔剂类物质，例如酸性硅溶胶、纳米 Si氧化物，它们被填充在钝化膜的骨架中，克服了三价铬钝化无自愈能力的缺点，大大提高膜层的耐蚀性。

3、三价铬钝化剂的组成和成膜机理

三价铬钝化剂一般含有以下成分。

(1)三价铬Cr(Ⅲ)

钝化膜的主成分来源，三价铬可取氯化铬、硫酸铬、硝酸铬、磷酸铬、醋酸铬和硫酸铬钾等，还可以使用铬酸和重铬酸的还原产物。

(2)氧化剂

产生锌离子，促使钝化膜形成，氧化剂可用双氧水、硫酸盐、卤酸盐、过硫酸盐、四价铈等，使用氧化剂的钝化剂在钝化过程中，由于pH值的自动升高，会把三价铬氧化成六价铬，而夹杂于镀层中，从而使镀层含有六价铬，因此，含氧化剂的钝化剂形成的膜层颜色较深，如果钝化膜中含有六价铬，就不符合 RoHS法规的要求。

(3)络合剂

控制成膜的速度和钝化液稳定性，络合性太强，成膜速度慢，膜层薄，甚至不能形成膜层。络合剂有氟化物、有机羧酸、有机羧酸的酰胺、多羟基羧酸等。实用配方中往往配伍2～4种有机络合剂，起到互补长短、稳定溶液、提高钝化液使用寿命之目的。

有机羧酸有二元羧酸(如乙二酸、丙二酸、丁二酸、己二酸)，含氧羧酸(如柠檬酸、酒石酸、葡萄糖酸、苹果酸、衣康酸)或多元羧酸。

(4)其他金属

主要调整外观颜色与耐蚀性，可用Mn、Sb、 Mo、Ti、Co、Ni、Ce和其他镧系稀土金属盐的混合物。它们的存在，对形成钝化膜促进处理溶液的活化作用，对提高钝化膜耐蚀性大有好处，最常用到的是钴盐和镍盐。

pH值变化不会对含钴膜层的耐蚀性产生明显的影响，但是含钴膜层的耐蚀性明显优于无钴膜层。并且耐蚀性与其中钴含量成正比。通过加入钴比通过提高三价铬含量来增加膜厚，提高耐蚀性更为有效。

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(5)成膜促进剂

调整膜层的颜色。可用有机与无机阴离子。

(6)封孔剂

为了克服钝化剂工艺存在的耐蚀性等难题，满足汽车部件电镀的环保高耐蚀要求。研究表明由于三价铬钝化工艺的膜层有一定的沟痕，而又没有自愈能力，可加入纳米水溶性硅化物进行填充，以提高钝化膜的耐蚀性和硬度。最好应用有机硅酸盐，它能使钝化液的稳定性增加，延长槽液的寿命。

(7)润湿剂

能提高钝化膜的均一性。有效的润湿剂一般选用阴离子表面活性剂，如十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠，还包括脂肪族氟碳化合物的磺酸盐;第二类润湿剂是磺基丁二酸盐的衍生物，如磺基琥珀酸钠十二烷基酯;第三类润湿剂是萘的磺酸盐，它们都能增加钝化膜的色泽、均匀度和硬度。

传统六价铬的钝化膜是通过锌的溶解、铬酸根的还原以及三价铬凝胶的析出而形成，膜层中含有六价铬，因此，钝化膜有自修复能力，亦被称为自愈能力。而三价铬膜层是通过锌的溶解形成锌离子，同时锌离子的溶解造成锌表面溶液的pH值上升，三价铬直接与锌离子、氢氧根等反应，形成不溶性化合物沉淀在锌表面上，而形成钝化膜。

4、三价铬钝化的特点

(1)三价铬钝化的时间比六价铬长，所溶解掉的锌镀层相对较多，所以要求镀锌层要厚些。

(2)三价铬钝化膜虽然没有自修复能力，但结构致密。为防止因钝化膜损伤造成腐蚀，应该采用封闭处理，避免零件碰伤。

(3)三价铬彩色钝化膜和黑色钝化膜比六价铬钝化膜耐蚀性弱，三价铬蓝白色钝化膜的耐蚀性与六价铬蓝白色钝化膜相差不大。

(4)三价铬钝化膜的耐热性比六价铬钝化膜要好。

(5)三价铬钝化液的使用寿命比六价铬要长。

(6)三价铬钝化液允许pH范围窄，且不太稳定，需经常测定调整。

影响三价铬钝化质量的因素有哪些

因素一：时间

正确的沉浸时间是钝化工艺中最重要的一个变量。使用三价铬钝化液对工件进行钝化时，当工件沉浸在钝化溶液中，金属被溶解，并生成转化膜。三价铬钝化液与电镀工件接触时间越长，发生转化的机会也越多，在大多数情况中会生成较厚的钝化膜。

三价铬钝化液生成转化膜的速度比六价铬钝化的慢。浸渍时间太短，会导致钝化膜厚度不够，耐蚀性差;沉浸时间过长将导致过度消耗，耐蚀性也差。所以，必须控制沉浸时间。

在工件一进入三价铬钝化液处理液时转化膜就开始形成，而且直到工件进入漂洗池时才停止形成转化膜。只要钝化液与金属保持接触，转化膜就会持续生成。当这个过程发生在实际的工艺池外面时，会生成质量差的转化膜。为了尽可能减少这种情况，停留时间特别是钝化池和漂洗池之间，应保持尽可能短的停留时间。

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因素二：温度

除了较长的沉浸时间外，温度也是影响钝化质量的因素之一，三价铬钝化液的温度适应范围广，同样的时间下，以28-40℃最佳，低于20℃时应适当延长时间。

因素三：浓度

高性能的三价铬钝化液一般在6-10%或以上体积浓度下进行。与温度的情况非常相似，需要这些较高的浓度来给转化液提供“能量”，生成理想的转化膜。

引用：什么是三价铬钝化