三价铬与六价铬的区别.doc

传统六价铬与三价铬的利弊2009中国苏州国际表面处理展( )2007-08-02 1、传统六价铬钝化工艺的优点与危害性 六价铬钝化工艺有很多优点，如很高的耐蚀性，自我修复耐蚀性的自愈能力，能容易钝化出银白、蓝白、五彩、军绿色、黑色等颜色，原料来源广泛而且价廉。但六价铬是致癌物，对环境与人体健康存在严重的危害性。2、三价铬钝化的紧迫性 欧盟于2003年在布鲁塞尔签署了一项法令，规定从2003年1月1日起禁止车辆材料和部件中使用六价铬，根据该法令，每辆汽车的六价铬含量不超过2g1.2004年8月14日。欧盟电子垃圾处理法正式出台，2005年8月13日，这一法规将正式开始实施。该法令是2002依据2002年欧盟的两个指令完成的。这两个指令分别是关于报废电子电器设备指令（WEEE）和关于在电子电器设备中禁止使用某些有害物质指令（ROHS），要求成员国确保从2006年7月1日起，投放于市场的新电子和电器设备不包括含铅、汞、镉、六价铬、聚溴二苯醚和聚溴联苯等6种有害物质。法令还规定，所有在欧盟市场上生产和销售笔记本型计算机、桌上型计算机、打印机、CPU、主板机、鼠标、键盘、手机等，必须在2005年8月13日以前，建立完整地分类、回收、复原、再生使用系统，并负担产品回收责任。中国生产出口产品的必须在2004年8月13日后停止使用六价铬钝化工艺。3、三价铬钝化机理与组成 传统六价铬的钝化膜是通过锌的溶解、铬酸根的还原以及三价铬凝胶的析出而形成，膜层中含有六价铬，因此，钝化膜有自我的修复能力，亦被称为自愈能力。而三价铬膜层是通过锌的溶解形成锌离子，同时锌离子的溶解造成锌表面溶液的PH值上升，三价铬直接与锌离子、氢氧根等反应，形成不溶性化合物沉淀在锌表面上，而形成钝化膜。具体反应式如下： 1. 溶锌过程：Zn+Ox（氧化剂） Zn2+Ox（反应式1）Zn+2H+ Zn2+H2（反应式1a） 2. 成膜过程：Zn2+xCr()+y H2O ZnCrxOy+2YH+（反应式2） 3. 溶膜过程：ZnCrxOy+2yH+ Zn2+ xCr()+ y H2O（反应式3）三价铬钝化剂一般含有以下成份： 三价铬Cr()：钝化膜的主要成份来源，三价铬可取硫酸铬、硝酸铬、氯化铬、醋酸铬等。氧化剂：产生锌离子，促使膜形成。氧化剂用双氧水、硝酸盐、卤酸盐、过硫酸盐、四价铈等。使用氧化剂的钝化剂在钝化过程中，由于PH的自动升高，会把三价铬氧化成六价铬，而夹杂于镀层中，从而使镀层含有六价铬，因此，含氧化的钝化剂形成的膜层颜色较深，但它不符合环保要求。其它金属：主要调整外观颜色与耐蚀性，可用Mn、Sb、Mo、Ti、Fe、Co、Ni、Ce和其它镧系稀土元素。络合剂：控制成膜的速度和钝化液稳定性。络合性太强，成膜速度慢，膜层薄，甚至不能形成膜层；络合性太弱，钝化液稳定性差，膜层无光泽。络合剂有氟化物、机羧酸以及它们的混合物等。成膜促进剂：调整膜层的颜色。选择不同的成膜促进剂，可以形成不同的色彩。可用有机与无机阴离子，如：NO3-、SO42-、-PO43-、F-、Cl-、SiO32-、SiF62-、 BF4-、RCOOH.4、三价铬钝化技术的进展 在锌上进行无六价铬钝化的研究工作已经进行了十几年，主要采用三价铬钝化和无铬钝化两个方向。无铬钝化体系有钛酸盐、钼酸盐、钨酸盐、稀土、硅酸盐2，目前这些无铬钝化体系虽然是无毒环保，但耐蚀性及外观没有六价铬钝化的好，满足不了普通五金件电镀要求，更不用说满足汽车部件电镀的高耐蚀要求，所以无铬钝化的工艺未曾在工业上广泛应用过。因此，无六价铬钝化的技术主要立足于三价铬钝化技术，该工艺已成熟应用于生产，正如现代的碱性无氰镀锌新工艺的综合性能已经超过氰化镀锌、酸性镀锌，最新第三代三价铬钝化性能已经达到甚至超过传统六价铬钝化工艺。三价铬钝化与镀锌工艺的选择 无氰镀锌主要是氯化物镀锌与碱性无氰镀锌。酸性镀锌的优点在于优良的装饰性，较高的电流效率，也正是由于它的这些优点使得酸锌的均度能力较差，而且镀层显层状结构，使其耐蚀性不如碱性无氰镀锌，新一代碱性无氰镀锌的优点是具有良好的深镀能力及分散能力，镀层显柱状，具有优良的耐蚀性，从功能性角度来看锌酸盐镀锌的耐蚀性要大于酸性氯化物镀锌。而且从镀层柔软性来说，新一代的锌酸盐镀锌的柔软性好于酸性镀锌。 三价铬钝化膜的结合力、外观与镀锌工艺有很大关系。无论是六价铬钝化还是三价铬钝化，碱性无氰镀锌钝化膜的结合力都远胜于酸性镀锌。酸锌的三价蓝白钝化呈艳丽天蓝色，而碱性也可以达到酸锌色泽，但操作要求比较高，例如：水洗要求更高，钝化时间不能太长，否则在边缘部位易泛黄。酸锌的五彩钝化色泽较浅，只是淡淡的彩色，而碱性无氰镀锌三价铬五彩钝化色彩较浓。酸锌的黑色钝化色彩较浅，呈灰色