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關注次數:4172 發布時間:2016/12/2 14:01:00
電鍍后處理工藝技術及操作事項簡析
鍍后處理和鍍前處理在金屬的表面鍍工藝中占有極其重要的地位，許多采用表面鍍技術制造的產品出現缺陷往往都是由前處理或后處理不當造成的，有關前處理的知識在一般的電鍍書中都有比較詳細的敘述，但對鍍后處理還沒有文章進行過系統的論述，鍍后處理的目的主要是為了提高鍍層的耐腐蝕性能或者保持鍍層原有的特性，其中最主要的鍍后處理是除氫處理和鈍化處理。為了提高鍍層的抗腐蝕性能，一般都要同時除氫和鈍化處理，有些還需要凃有機膜處理等。
除氫處理
除氫對于電鍍產品顯得尤為重要，因為在電鍍體系中，被鍍金屬離子在陰極上得到電子，氫離子也同樣會得到電子，生成原子態的氫，滲透到金屬鍍層內部，使鍍層產生疏松，當擱置一段時間后，原子態的氫氣會結合生成氫氣而體積膨脹，這樣就導致鍍層產生針孔、鼓泡甚至脫落等不良缺陷，如果滲透到基體還會導致整個構件的氫脆現象，特別是對于高強度鋼，一旦滲氫容易導致構件的脆斷。因此，電鍍后要在一定的溫度下熱處理數小時，以驅除滲透到鍍層下面或者基體金屬的氫。
相對于鈍化處理來說，除氫處理的方法比較單一和簡單。一般都是采用熱處理的方式把原子態的氫驅逐出來，對于常用的鍍鋅構件，一般是在帶風機的烘箱中，在220℃恒溫條件下保溫24小時，這個工序一般是在頓化之前，這樣不會造成由于驅氫而導致鈍化層的破裂。不銹鋼化學鍍鎳后經過400℃,1.5H的熱處理，可以顯著提高其硬度，降低脆性。Fe-Mn合金鍍層經過100℃、150℃、200℃,1.5H的除氫處理后，拉伸結合強度分別提高49.5%、75.5%和121.8%，可見，除氫處理對于提高鍍層的性能具有重要作用。
由上可見，除氫處理通常是選擇一個最佳的溫度區間（一般是在200-300℃之間）和時間（一般是2-3H）進行熱處理，但是針對不同的鍍層稍有差異，而且不同的處理溫度和處理時間鍍層的性能也有一定的影響。因此，除氫要保證即能有效的驅除滲透到鍍層或者金屬基體的原子態的氫，又不會導致鍍層破裂。
鈍化處理
鈍化處理是指在一定的溶液中進行化學或電化學處理，在鍍層上形成一層堅實致密的、穩定性高的薄膜的表面處理方法。鈍化使鍍層的耐腐蝕性能進一步的提高并增加表面光澤和抗污染的能力。
鈍化處理按照鈍化膜的化學成分可分為無機鹽鈍化和有機類鈍化兩類；根據鈍化膜組成成分對人體的危害性可分為鉻酸鈍化和無鉻鈍化。鉻酸鈍化是無機鹽鈍化的一個分支，目前國內外研究較多的無鉻鈍化有：鉬酸鹽溶液、鎢酸鹽溶液、硅酸鹽溶液、鈦鹽鈍化、三價鉻溶液、磷酸鹽鈍化（磷化處理）等無機鹽鈍化和有機類鈍化等。
無機鹽鈍化處理
無機鹽鈍化處理研究比較成熟和應用較早的是鉻酸鹽鈍化，在含鉻鈍化膜中，Cr3+起骨骼作用，Cr6+起血肉作用，Cr6+在空氣中具有良好的自修復功能，因而對鍍層具有很好的保護作用，而且，改變Cr6+和Cr3+的不同配比，還可以得到不同色彩的鈍化膜。由于這些突出的有點使得鉻酸鈍化仍然是目前應用最光的鈍化工藝。但是由于Cr6+具有相當高的毒性且易致癌，隨著人們環境保護意識的增強，越來越希望尋找可以代替鉻酸鈍化的新配方和新工藝。
鉬和鉻是同族元素，因此，它與鉻具有相似的化學性質，鉬酸鹽已經廣泛用于鋼鐵以及有色金屬的緩蝕劑和鈍化劑。鉬酸鹽鈍化處理方法主要有陽極極化處理、陰極極化處理和化學浸泡處理。把鍍鋅件在鉬酸鹽中進行化學浸泡處理，測試結果表明鉬酸鹽鈍化比不上鉻酸鹽鈍化，但可以明顯提高鋅層的耐蝕性。使用鉬酸鹽/磷酸鹽體系處理鍍鋅件，腐蝕試驗結果顯示，在中性和堿性環境中，其鈍化效果沒有鉻酸鈍化好，但是在酸性環境中卻優于鉻酸鈍化，室外爆率試驗結果相當。鋅鎳合金鍍層經過鉬酸鹽鈍化處理，其耐腐蝕性能也不如鉻酸鈍化，并且不具有自修復作用，不過還是可以明顯提高合金的耐腐蝕性能。
鎢酸鹽作為金屬緩蝕劑同鉬酸鹽具有相似性，鋅、錫合金的經鎢酸鹽鈍化形成的鈍化膜，鹽霧試驗顯示其耐腐蝕性能要遜于鉻酸。用于鈍化Sn-Zn合金時，其抗鹽霧性能和抗濕熱循環試驗性能比鉻酸鹽和鉬酸鹽都要差。
硅酸鹽鈍化處理具有價格低廉，無毒、無污染，化學穩定性好等優點。但是其耐腐蝕性能比較差，日本的有關實驗室正進行著硅酸鈉為主體的電解液中陽極極化鍍鋅鋼板形成高耐腐蝕的氧化膜研究，不過，仍處于實驗室研究階段。
含鋯溶液已經代替鉻酸鹽用于鋁基表面得預處理，但很少用在鋅基金屬的處理，一般可以用來作為鍍鋅件涂漆的前處理，而不作為鋅基表面得后處理。此外，含鋯溶液還存在成本較貴問題。
含鈷溶液一般應用較多還是鋁及鋁合金表面得鈍化處理，對于鋅基金屬表面得研究不多。
稀土金屬如含有鈰、鑭等的鹽類是鋁合金在含氯溶液中有效緩蝕劑，研究表面鈰的氧化物和氫氧化物能對鋅層起到很好的保護作用。
對于三價鉻溶液，雖然其毒性只有六價鉻的1%，對三價鉻的鈍化研究也有不少，不過其耐腐蝕性能還遠遠達不到要求，再者使用三價鉻也沒有從根本上解決鉻的污染問題，因此很難普及。
有機類鈍化
有機類鈍化是很有希望代替鉻酸鈍化的一種無鉻鈍化工藝。主要提到了二氨基三氮雜茂（BAT4）及其衍生物的鈍化，丙烯酸樹脂鈍化、環氧樹脂鈍化、單寧酸鈍化、植酸鈍化和有機鉬酸鹽鈍化等。
Z.W.Chen等學者認為，對鍍鋅層最有希望代替鉻酸鹽鈍化的是一些特別的鋅的有機螯合處理，它能在鋅表面形成一層不溶性有機復合物薄膜，膜內分子以配位形式與基體金屬相結合，形成屏蔽層，增強了膜的抗蝕性。研究表面，BAT4及其衍生物對鋅具有較好的抗腐蝕效率。
美國專利5662967提到一種金屬基表面鍍鋅處理的鈍化方法，其鈍化液中含有烷基甲基丙烯酸酯聚合物，通過實驗，認為在總體上用這種含有烷基甲基丙烯酸酯聚合物所配置成的鈍化液浸鍍Zn或Zn-Al合金后，耐腐蝕性能接近甚至某些方面超過鉻酸鹽鈍化，很有發展前途，不過目前國內還沒有見到其使用。
單寧酸是一種多元苯酚的復雜化合物，水解后溶液呈現酸性，可以用于鍍鋅層的鈍化處理，成膜過程中，單寧酸提供膜中所需要的羥基和羧基，顏色變深，耐蝕性能增強，但是濃度超過40%，雖然膜層顏色加深，但是對耐腐蝕性能影響不大。不過單寧酸存在價格較貴，與規模的生產應用還存在一定距離。
以歐洲鋼鐵企業為中心的研究機構正在致力于電解聚合法研制有機防銹膜如有機硅烷、硫醇等來代替鉻酸鹽表面處理方法，不過，目前僅處于實驗室研究階段。植酸可以在金屬表層形成堅固致密的單分子保護膜，抑制金屬的氧化腐蝕。從而是一種理想的純化液。
通過以上的分析來總結：鍍后處理的重要性和鍍前處理一樣，如果處理不恰當，同樣會造成巨大損失，鍍后處理主要包括除氫處理和鈍化處理，除氫為了除去滲透到鍍層甚至金屬基體中的原子氫，以防止鍍層鼓泡、針孔、麻點等缺陷。鈍化處理主要是為了提高鍍層的耐腐蝕性能，目前主要還是采用鉻酸鹽鈍化，由于其對環境以及人體的危害，人們正在積極尋求一種價格經濟、性能優良的替代工藝。有關無鉻鈍化的配方工藝已經有很多，但是由于從性能、成本以及廢水處理難度等綜合角度考慮，還沒有一種工藝可以完全替代鉻酸鹽鈍化。一種新型的無色透明、無污染、耐蝕性能優良的水溶性有機乳液已經通過性能檢測，目前已在企業試用，其工藝正在進一步的研究中。隨著科技的發展，相信在不久的將來一定會有更好的鈍化配方和工藝出線。