电镀金属表面钝化研究进展

酸性铬酸盐钝化是随着化学科技发展，不断在各个领域得到广泛引用的一项化学技术。这项化学技术的基础原理，是金属和铬酸盐钝化剂之间发生的表面溶解反应。一方面，溶解反应后获得的金属铬化物，会形成沉淀，进而完成金属的脱离剥落。另一方面，沉淀后会形成一个以三价铬化合物为核心结构的外镀膜层。这一膜层结构能够提升金属的耐腐蚀性。然而这一技术有一项致命性的缺陷，那就是过程中会产生少量的六价铬，这种物质具有严重的致癌性和污染性。因此，这一技术正处于限制使用的过程中。本研究提出无机钝化、有机钝化和两者复合钝化三种方式的电镀钝化形式，研究无铬钝化技术工艺。

1无机钝化的研究进展

无机钝化采用的方式为钼酸盐钝化膜。其形式和结构上与铬酸盐钝化膜相似。这种钝化工艺的结构形成方式为滚涂。具体化学工艺制剂成分及含量为：钼酸钠10g/L、磷酸5mL/L、硝酸4mL/L、羟基乙叉二膦酸(HEDP)4g/L。该项钝化工艺需求的钝化温度为40℃，钝化所需时间仅为30s。钝化完成后，需要进一步进行烘干工艺的操作。烘干温度为70℃，进行烘干时长为15min。这项无机钝化研究工艺进行钝化处理后，会在金属的表面形成钝化膜耐白锈。白锈从成型到最终钝化时间结束，接近24个小时。但是钼酸盐钝化膜的研究，没有完全解决钝化问题，仍存在着工艺缺陷。最大的问题在于其膜体容易出现裂纹。无法形成完整的转化膜，提供钝化保护。因此，在工艺应用过程中，需要配合使用其他的无机盐或有机化合物。

另外的无机钝化方式为稀土金属盐转化膜。这种无机钝化方式已经取得一定的研究进展。具体工艺操作及原理为当镀锌层在铈盐溶液中预处理时，发生锌的阳极溶解和分子氧的阴极还原。溶液终会游离Ce3+并附着于金属表面，完成氢氧化锌钝化膜在金属基体表面沉积。沉积物最终完成氧化锌膜。这种方式形成的转化膜膜层较厚，能够很好地实现钝化作用，保护金属。

2有机钝化的研究进展

有机钝化研究，主要是针对双硅烷钝化液的金属钝化效果的研究。研究过程通过双硅烷钝化液对热镀锌板的处理，进行钝化膜效果的研究。通过研究发现，这一工艺效果非常突出，能够形成均匀、连续、致密的钝化膜。成膜后的金属在腐蚀试验中，经过长达96小时的腐蚀处理，腐蚀面占总面积比值仅有2%～4%。这项工艺的有机制剂配置及含量为：2%～4%硅烷偶联剂KH-560，1%～2%硅烷偶联剂KH-570，1%～1.5%氟钛酸，20%～25%苯丙乳液，0.1%～1.5%偏钒酸铵，0.2%封闭剂。钝化所需温度为150℃。需要钝化时间约为60秒。同时，要保证钝化液的钝化pH值保持在5.0左右。

3无机-有机复合钝化的研究进展

无机—有机复合钝化研究，目前有多种钝化形式。其中发展较多，同时研究方向较为集中的为钛、锆化合物以及硅烷复合物的钝化研究。这种方式受到研究者青睐的原因是由于钛、锆化合物成膜与硅烷偶联剂作用，可以增加金属氧化物形成后的附着力，同时可以提升金属膜的均匀性。因此，目前形成的钛、锆化合物—硅烷复合钝化方式有很多成熟的配方和案例。其中较为成功的一种钝化配方成分及含量为：γ—缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷0.2%～20.0%、交联剂聚乙烯醇0.0%～1.0%、碳酸锆铵0.1%～3.0%，其余质量占比为水。该项钝化工艺需要将以上配比形成的钝化液完成金属表面的液涂，并进一步进行烘烤。烘烤后所得的钝化膜层重量约为0.2～2.0g/m2。钝化膜成膜性突出，能够获得良好的耐腐蚀性。

除此之外，利用树脂添加无机盐的无机—有机复合钝化研究也有很多。并且通过两种物质的复合，形成的钝化膜抗腐蚀效果通常较为完好。例如将丙烯酸树脂作为树脂添加无机盐的无机—有机复合钝化主成膜剂进行成膜。无机盐选择硅烷偶联剂。将其应用于金属钝化采用的工艺配方及含量为丙烯酸树脂20～30mL/L，钼酸盐1～2g/L，磷酸盐0.1～0.5g/L，改性硅烷偶联剂5～10mL/L。这种工艺的成膜条件，同样需要准确控制pH值，要确保其在3.0～4.0范围内。钝化成膜温度为40℃，所需时长约为1分钟。

4结语

国内镀金属完成的金属钝化处理研究，对于金属的抗腐蚀应用来说具有重要的意义。基于酸性铬酸盐钝化具有重大缺陷这一前提，进行的无机钝化、有机钝化、无机与有机化合物复合钝化研究，是重要的金属表面钝化处理研究进展。本文总结了这三种方式的成膜配方以及具体含量。分析三者之间的差异性、环境需求等。希望借此提升我国电镀金属表面钝化的研究进展，提升其具体应用，保证金属的抗腐蚀效果。

文章来源：《金属功能材料》 网址: http://www.jsgncl.cn/qikandaodu/2021/0104/361.html