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镀锌后钝化的作用


由于锌的电位比铁低,当镀锌的钢铁件受到腐蚀介质浸蚀时,锌首先腐蚀而保护了铁。特别是镀锌层经过铬酸钝化处理生成一层光亮而美丽的钝化膜后,不仅显著提高了镀锌层的防护性能,而且提高了镀锌零件的外观装饰性。因此镀锌层广泛地应用于机械工业、电子工业、仪表工业和轻工业等许多领域中。

锌镀层在大气条件下对钢铁零件为阳极性镀层,经彩色钝化后,明显地提高了镀层的保护性能并改善了外观。主要用于防止钢铁零件的腐蚀,其镀层价格低廉,耐腐蚀性能优良,应用量大面广。

锌是两性金属,比较活泼,在干燥少雨的大气中锌的腐蚀速度较慢,约为0.3微米/年;在潮湿的工业大气中它能与二氧化硫、二氧化碳、氧气、水等发生电化学腐蚀作用,其腐蚀速度可达5.3微米/年。人们通常看到的锌层表面的“白霜”或“白毛”就是镀锌层的腐蚀产物。
  镀锌层若与能挥发出某些腐蚀性有机气体的有机材料相接触时更将加速它的腐蚀。经研究,多种涂料、塑料、橡胶材料、绝缘材料、木材类、纸类、粘合剂和部分树脂等有机材料能释放出对锌、镉镀层腐蚀性很强的甲酸与乙酸。试验表明,当甲酸气氛浓度>2.5ppm,乙酸气氛>0.5ppm时对锌有明显的腐蚀。当甲酸与乙酸混合时,对锌的腐蚀将更大。
  镀锌层遭到腐蚀后不断变薄,这不仅使镀层外观受到破坏,甚至失去对钢铁基体的保护能力。若将镀锌层在一定组成的铬酸溶液中进行钝化处理,使镀锌层表面形成一层组织细密、抗蚀性较高的铬酸盐膜(即钝化膜)后,则可显著地提高镀锌层的抗腐蚀能力。这是因为铬酸盐钝化膜牢固地粘附在镀锌层表面,一方面使锌层与大气隔绝,减缓了大气中有害气体对镀层的腐蚀起着良好的机械保护作用;另一方面一旦镀锌层钝化膜局部受到破坏或裂缝处受大气腐蚀时,钝化膜中的六价铬能使锌层再钝化而自动修补钝化膜,同时铬酸根作为腐蚀原电池的阳极阻化剂阻碍了阳极反应的进行,从而大大减缓了锌层的腐蚀。故厚度相同,质量相似的锌镀层,钝化处理后的抗蚀能力可提高7~10倍。广州电器科学研究所海南试验站对镀锌件大气暴晒试验结果认为,经钝化处理的1~2年才有灰白点出现,未经钝化处理的2~3个月便有灰白点产生,而且镀层变黑,底层金属腐蚀也比未钝化处理的为快。此外,钝化处理后还可以防止镀锌层沾污手印和作为油漆的底层。

目前主要采用高浓度或中等浓度的铬酸盐溶液进行钝化,处理后可在金属表面形成铬/基体金属混合氧化物膜层,经X射线衍射测知钝化膜的结构非常复杂(三价铬为骨架组成网络,六价铬分散在其中和凝胶物形成薄膜)。其中三价铬具有较高的稳定性,使钝化膜层具有一定的厚度和良好的机械强度,六价铬具有自修复作用,故其耐蚀性较好,一般六价铬钝化可通过96h的NSS中性盐雾试验。近年来,为了避免六价铬对环境的污染和对人体的危害,镀锌层钝化朝着无铬钝化的方向发展。

ISO3768金属覆盖层―中性盐雾试验(NSS试验)

ISO3769金属覆盖层―醋酸盐雾试验(ASS试验)

ISO3770金属覆盖层―铜加速醋酸盐雾试验(CASS试验),CASS腐蚀速率是NSS的约8倍
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