傳統的鍍鋅鈍化採用六價鉻鈍化工藝,該鈍化膜具有外表裝飾性強、耐蝕性能好和可以自我修復的優點,因而得到廣泛應用。但六價鉻是一種劇毒物質,具有致癌、致畸和誘發基因突變的危害,嚴重汙染環境和危害人體健康,其應用已經受到了嚴格限制。三價鉻的毒性約為六價鉻的1%,順應清潔生產的發展潮流,採用三價鉻鈍化工藝已經成為主流趨勢。
三價鉻鈍化膜有較好的耐蝕性,一般以下順序耐性逐漸提高:白鈍、蘭白鈍、仿六價彩、彩鈍。總之,要求每種三價鉻鈍化膜都必須提供較高的腐蝕保護性、耐熱衝擊性、封閉時保持外觀的美觀,以及控制成本的有效性。故正確的配製、維護和故障處理技術是電鍍廠必須加以掌握的關鍵技術。
三價鉻鈍化的一些常見因素及故障處理方案:鈍化時間、鈍化溫度和濃度的影響;鈍化液攪拌及攪拌方式;鈍液的pH值及調整;有害金屬(主要是鐵雜質的)汙染;鈍化膜的厚度及鍍層厚度;出光液的控制;水的質量(包括清洗水的質量;烘乾溫度及烘乾速度等等。
1、三價鉻鈍化最常見的因素:在電鍍現場操作中最需關注的三個因素為:鈍化液的濃度、鈍化溫度、鈍化時間。必須將這些變量緊密地控制在具體的參數範圍內,才能獲得理想質量的鈍化層。
(1)鈍化時間:以電鍍自動線為例,鈍化時間基本上是固定參數,鈍化時間是鈍化工藝中最重要的一個變量。
當鈍化液與電鍍工件接觸時間越長,在大多數情況中會使鈍化膜越厚,但不是絕對的,因為成膜與膜的溶解幾乎都在進行中。對三價鉻彩鈍而言,工藝需要60秒或以上的鈍化時間就很正常的,而優質藍白三價鉻鈍化道常也要求40秒以上,因此設備及工藝流程周期等必須能夠適應之。
鈍化時間太短,會導致鈍化膜厚度不夠,因而使耐蝕性差。鈍化時間太長將導致過度消耗鋅鍍層,同樣也使耐蝕性變差。在工件一進入鈍化液時膜就開始形成,直到工件進入第一個水洗槽時才停止。只要鈍化液與電鍍鋅層保持著接觸,鋅層鈍化是持續進行的,空中停留時間 ,應儘可能短。同時較長鈍化時間可使掛具上最上端與最下端工件在鈍化液中的浸泡時間更趨一致,保證鈍化膜質量與外觀。
(2)溫度 ,高厚度/高性能的鈍化膜通常在較高的溫度下進行。在把溫度考慮為一個可能的故障點時,特別是在大型工件剛入鈍化溶液時。為了保證最佳的性能也建議使用自動溫控器和溶液攪拌。
(3)濃度,鈍化液濃度按產品說明書要求,而且在排除故障時必須一直考慮這個因素。與溫度的情況非常相似,需要這些較高的濃度來給鍍液提供「能量」,生成理想的鈍化膜,需用化驗分析的方法來控制鈍化液中三價鉻含量在工藝範圍內。
是否這三個因素之一可用於補償另一個因素呢。例如:較高的濃度是否能補償鈍化時間太短?答案是必須在說明書規定的工藝範圍內進行。在時間長度、溫度、濃度存在一個精確的平衡,這個平衡點可以形成良好的鈍化膜。
2、其他的因素 ,除這些主要的因素影響外,還有其它工作參數,需要重要考慮:
(1)攪拌,正確攪拌對於生成優質鈍化膜是必要條件之一。可以通過空氣、溶液(通過泵工作)或工件的運動來實現。不論採用哪種方法,重要的是在工件界面上具有合適的溶液交換。 在鈍化過程中,發生許多化學變化,若沒有正確的攪動,就不能生成足夠均勻緻密的三價鉻鈍化膜。攪動的常用方法是利用一個低壓鼓風機將空氣壓迫入溶液。打氣一定均勻且力度適當,從而生產一個翻滾的運動。不建議使用壓縮機或鼓風機,總之進入溶液的空氣必須是無油無塵的。
(2)pH,pH值是工藝控制,厚膜三價鉻鈍化在非常窄的pH值範圍內進行,而且常常需要調整,不但在新配製時調整而且在正常工作過程中也需要調整。如果實際工作的pH值超過工藝規定的範圍,會導致鈍化膜太薄,pH值太低則會導致鈍化膜快速地生成和剝離,鈍化膜厚度較小,耐蝕性較差。 可以利用儀表或試紙來控制pH值。在正常工作條件下,鈍化液的pH值將隨時間而升高。可以向溶液中添加鈍化液原液或稀釋的化學級硝酸來降低pH值。
(3)金屬汙染,金屬汙染的程度對鈍化膜的性能可產生很大的影響(鋅或鐵),鋅和鐵是三價鉻鈍化中最常見的兩種金屬汙染物,鐵汙染的問題最大,允許極限均≤100PPM。 鋅離子的上限多在8g/L左右時鈍化鈍化液仍能很好地工作。而鐵離子會大幅降低鈍化腠的耐蝕性及外觀,因此鈍化液嚴禁掉件及其鐵質物品進入。鈷是常被忽視的一種金屬汙染來源,當鈷金屬以正確數量添加時,它起催化劑的作用,大大增加鈍化膜厚度並提高腐蝕保護。如果鈷和鉻的比率太高,則鈍化膜的形成受到阻礙,當然由鈷很貴,添加劑商肯定不會使用上限值,故這種情況是絕對不會出現的。 在某些情況中,過濾鈍化液去除金屬雜質,可有助於延長溶液的壽命。
(4)鍍層厚度,一般來講最小厚度應為4~6微米。厚鈍化膜會消耗掉多達1-2微米的鋅鍍層,在低電流密度區這種情況特別明裡。
(5)出光,在鈍化前,表面不均勻或表面活性差,為了提供一個光亮活性表面,通常進行1‰的硝酸(必須是化學級或以上的)出光處理。
(6)清洗水的狀態 ,鈍化前和鈍化後漂洗水的狀態是一個很重要但常被忽略的變量。清洗水中雜質被引入到鈍化溶液中將是有害的,縮短鈍化液的壽命。鈍化後的漂洗質量也是同樣重要的。鈍化膜通常具有較高的固體含量和表面張力,因而使漂洗水快速的被汙染。在解決任何鈍化工藝故障時,要確認漂洗水的流速、攪動和水洗時間都是足夠用來漂洗乾淨的。
(7)烘乾溫度,70~80℃,烘乾為止。工件冷卻到室溫後包裝。
在使用鍍鋅三價鉻鈍化劑時,注意這些操作要很關鍵。保證了鈍化液穩定,減少故障的發生,提高生產效率,從而節約了維護成本。
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