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     2三价铬钝化原理
    2.1 钝化成膜机理
    三价铬蓝白色钝化溶液可由三价铬盐、硫酸、硝酸和氢氟酸等成份组成。为了提高其抗蚀性,有的还加入镍盐、钴盐、稀土金属盐和溶胶类封孔剂。其钝化原理基本上与751价铬盐蓝白色钝化相类似,但也有不尽相同处。低铬或超低铬蓝白色751价铬盐钝化液中,钝化膜不是在溶液中成膜的,而是在工件离开液面暴露于空气中时,由于吸附在工件表面的钝化溶液与锌层继续起反应,不断消耗H而使其pH值逐渐提高,当pH达到一定值后,可形成一层薄薄的钝化膜。所以在这样的配方中,溶液中起主导反应的是对锌镀层的化学抛光,而不是成膜作用。锌层化学抛光是氧化性的硝酸在起主要作用,反应如下:
    3Zn+2NO3-+8H+→3Zn2+ +2NO↑+4H2O                                   (2.1)
    溶液中还含有751价铬离子,锌与硝酸氧化反应会产生新生态的氢,这新生态的氢是极强烈的还原剂,可把溶液中小量751价铬离子还原成三价铬离子:
    3Zn+2CrO4 +16H+→3Zn2++2Cr3++8H2O                                    (2.2)
    钝化膜的分子是很复杂的,我们不妨把751价铬钝化膜的结构式简写成:Cr2O3•CrO3•Zn•xH2O。也就是说,铬酸盐形成的钝化膜是三价铬和751价铬与锌的化合物,并有若干个结晶水。一般认为,三价铬构成钝化膜的骨架,它是不溶性的,而可溶性的751价铬离子或分子镶嵌在骨架中。高铬彩色钝化后用碱液出白,可获得蓝白色调的钝化膜,这是因为呈现彩色的可溶性751价铬化合物都溶解掉了,剩下来的是三价铬化合物,所以呈现出蓝白色。众所周知,钝化膜中的751价铬对膜层有自修复能力,因为蓝白色钝化膜没有751价铬成份,所以抗蚀性差,一般盐雾试验好的也只能达到48h左右,差的甚至24h都难以通过。三价铬蓝白色钝化膜成膜机理与低铬和超低铬751价铬钝化液有相同之处。所不同的是溶液中本身没有751价铬或只有极少量的751价铬,这样,在化学抛光和成膜的过程中,就几乎没有还原751价铬的过程。其钝化过程中的反应如下:
    (1)锌溶解过程:
    Zn+Ox(氧化剂)→Zn2++Ox-                                                                     (2.3)
    Zn+2H+→Zn2++H2↑                                                   (2.4)
    (2)膜形成过程:
    Zn2++2Cr3++yH2O→Zn(OH)•Cr2O3•yH2O+H2↑                           (2.5)
    (3)膜溶解过程:
    Zn(OH)•Cr2O3•yH2O+H+→Zn2++2Cr3++yH2O                             (2.6)
    为此,可将钝化溶液的pH值适当提高,尽量使其在溶液中就能形成钝化膜。所以三价铬钝化液的pH值要比751价铬蓝白色钝化溶液的高。这样对成膜是有利了,但在如此低的酸度条件下,对锌镀层的化学抛光作用却减弱了。要解决这一矛盾,可增加一道淡硝酸出光工序来弥补。三价铬蓝白色钝化膜的耐盐雾性与在751价铬钝化溶液中所获得的钝化膜质量相仿,有的甚至还能超过。
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