高铬钝化与低铬及超低铬钝化的区别

    低铬和超低铬彩色钝化溶液，与高铬钝化彩色钝化液是不相同的。它们主要不同点在于：高铬钝化溶液，对锌镀层有很好的化学抛光能力，而低铬和超低铬钝化溶液，对锌镀层没有化学抛光能力，而仅能形成钝化膜；另外高铬彩色钝化膜是在空气中形成的，称之为气相成膜，低铬和超低铬彩色钝化膜则是在溶液中形成的，称为液相成膜。在低浓度的铬酸溶液中，由于钝化液本身没有对锌层的化学抛光能力，为了弥补这一不足，所以要求进行低铬和超低铬钝化的锌镀层，镀层必须要光亮。另外，在钝化前进行2％～3％淡硝酸液中出光或用后面要提到的，一次性低铬白钝化溶液来出光。它们都能对锌镀层起到一定的化学抛光作用，高铬钝化可以省掉淡硝酸出光工序，因为三酸高铬彩色钝化溶液有比淡硝酸更好的化学抛光作用。
    在低铬彩色钝化液中，其pH值在0.8～1.3，在超低铬彩色钝化液中，pH值要适当高些，一般在1.4～2.7之间。在这两种溶液中，锌镀层的溶解量可以忽略不计，而钝化膜层的形成，则占主导地位；因为其pH值正好在镀锌钝化膜形成的范围内。在成膜的反应中，上述Zn^2＋两公式是占主导地位的。由于膜层是在溶液中形成，所以不需要在空气中停留时间。

    虽然低铬和超低铬钝化液浓度很低，只有5g／L铬酐的低铬钝化配方，比高铬三酸钝化液的铬酐含量要降低50倍，而仅含铬酐3g／L的超低铬钝化液，则更比高铬钝化配方中的铬酐浓度低80多倍；然而在含有的铬原子数为1.5x10²¹个，5g／L铬酐溶液中每毫升的铬原子数为301210¹⁹个，3g／L铬酐溶液中每毫升的铬原子数为1.82x1019个。这样低铬或超低铬钝化溶液虽很淡，但从铬原子数来看，还是很多的，因此使低铬或超低铬钝化工艺成为可能。
    由于低铬或超低铬钝化膜是在溶液中成膜的，在锌层表面上成膜要消耗铬离子，但是因为工件在钝化过程中是要进行轻轻晃动的，这样溶液也随着流动；在机械钝化时，则要求把钝化溶液进行空气搅拌，这样消耗掉的铬离子能很快得到补充。从理论上来分析，这层钝化膜在应该是比较紧密而均匀的，而且厚度会比高铬钝化时形成的膜可能要厚，因为已到了一定厚度的钝化膜，其反应就是变得缓慢了，而未到厚度部分反应，仍在较快地进行，直到整个锌层表面覆盖上一层完整的铬酸盐转化膜为止。而高铬钝化因为是在空气中成膜的，镀过锌的钝化件只有离开溶液后才能慢慢成膜，由于受重力影响，在工件表面上沾黏的钝化溶液要向下流淌，这样工件上端和下端的钝化膜就会有差异，也就是上端的钝化膜要比下端的钝化膜薄，有时甚至出现“白头”（膜层色泽上下端反差很大），就是一个很好的例证。为了要使钝化膜均匀，所以在钝化操作过程中，当工件离开溶液后，在空气中要将工件进行轻轻地不断地翻动，以便既不擦伤钝化膜，又能使钝化膜变得均匀。当然翻动的时间要掌握好，环境温度的不同，翻动时间也有所不同。

    在浓的高铬酸溶液中所获得钝化膜之所以薄些，是因为高铬钝化是气相成膜，它是在空气中成膜的。由于在工件上沾黏的溶液是有限的，随着因重力关系的流淌和与锌层反应的消耗，铬离子和氢离子消耗掉后，没有后备的补给来源。因此其钝化膜反而来得薄是可以理解的。高铬钝化溶液黏滞度较高，扩散性和渗透性都不及低铬钝化溶液好，因而其膜层的致密度也差；但高铬钝化膜中的六价铬含量要比低铬钝化所形成的膜要高，这前已有叙述。

    实践证明，在低铬钝化液中形成的膜层，耐蚀性要比高铬钝化形成的膜要好。在布上作摩擦试验时，高铬钝化膜层，只能摩擦60～70下，钝化膜就被擦掉了，而低铬钝化溶液所形成的钝化膜，摩擦100下也擦不掉。这可能与成分中六价铬和三价铬的成分有关。在低铬钝化液中，成膜的钝化膜，其三价铬含量要比高铬钝化膜高得多，我们前面已经说到，三价铬膜层是起骨架作用的，其膜层的硬度也比较高，因此耐磨性也较好。

本文转载自《合金电镀工艺》编著    曾祥德
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