电镀锌低碳钢丝的钝化

电镀锌低碳钢丝因其成本低、价格便宜而被广泛使用，但其耐腐蚀性能与热镀锌低碳钢丝相比也大大降低。尤其在潮湿环境中，由于镀锌层表面上沾附的一层凝结水与O₂、CO₂、H₂S、SO₂等化学气体作用后，变成了一种具有腐蚀性的水溶液，附着于锌层表面上，形成一种电解液，而这种电解液与化学稳定性较差的锌层发生了电化学作用而使镀层表面很快产生一种白色疏松的腐蚀产物，俗称“白锈”。为提高电镀锌碳钢丝的耐蚀性，应采用镀后钝化工艺，以利于储存和运输。

1  原理

由于铬酸盐钝化工艺简单，因而得到广泛应用。经铬酸盐处理后形成的铬/基体金属混合氧化物膜层，膜层中主要以三价铬和六价铬形式存在，其中不溶性三价铬构成了膜的骨架，使膜具有一定的厚度，较高的稳定性和良好的机械强度，而六价铬则有自修复作用，故耐蚀性很好，以重铬酸钠（Na₂Cr₂O₇）钝化液为例，其反应机理为：

Zn-2e→Zn²⁺

Cr₂O₇^2-+14H⁺+6e→2Cr³⁺+7H₂O

Cr₂O₇^2-+20H^-―2CrO₄^2-+H₂O

Cr³⁺+OH^-+CrO₄^2-=Cr(OH)CrO₄

2Zn²⁺+20H^-+CrO₄^2-=Zn₂(OH)₂CrO₄

2Cr³⁺+60H^-=Cr₂O₃?3H₂O

Zn²⁺+2Cr³⁺+80H^-=Zn(CrO₂)₂+4H₂O

其中Cr(OH)CrO₄是具有自修复能力的化合物，能使撕破的膜重新完整起来，防止了镀锌层的阳极性溶解。

2  工艺

电镀锌低碳钢丝的钝化是将镀锌钢丝浸入预先配制好的钝化液中，在锌层表面形成一层致密的稳定铬合物，其工艺流程为：电镀锌→冷水洗→钝化→冷水洗→干燥

2.1  钝化液的工艺参数

钝化液的工艺参数见表1。

由于钝化膜能溶解在热水中，所以钝化温度在50℃以下最好，温度太高，在镀锌层表面就不容易形成钝化膜。即使在钝化溶液中偶然形成钝化膜，最后也容易溶解掉。

几种钝化液的工艺参数见表2、表3、表4，仅供参考。

表1  钝化液的工艺参数

表2  钝化液工艺参数

表3  钝化液工艺参数

表4  钝化液工艺参数

由这些钝化液配方中，添加的酸类物质能促使铬酸盐溶解，使膜形成速度及锌的溶解速度加快，快速了钝化膜的形成，并使钝化膜具有良好的光泽。

2.2  钝化液的pH值

钝化液的pH值应控制在2-5的范围内。当pH值为6-12时，由于Zn与OH^-1反应生成比较稳定的  Zn(OH)²沉积在锌表面，阻碍锌的溶解，同时也阻碍了钝化膜的形成和生长，然而要想形成钝化膜层，就必须有金属Zn的溶解，这样才能有金属离子与钝化液中的钝化剂反应，形成钝化膜层，因此钝化液中的Zn应处于电位―pH图的腐蚀区内，即pH值为2-5。

2.3  其它

不能使用钢质钝化槽，如果用钢质钝化槽，会产生FeCrO₄化合物，破坏钝化液。钝化槽应采用塑料制造，钝化后要漂洗干净，防止钝化液进一步溶解镀锌层而产生白锈，增加钝化膜的粘着性。

3  耐腐蚀效果

经钝化后的电镀锌低碳钢丝其耐腐蚀性能提高，存储期由4-5天可延长至3-6个月而不生白锈且铬酸盐钝化工艺简单、成本低，是提高电镀锌钢丝耐蚀性的一条行之有效的工艺。

4  钝化液的防污处理

由于六价铬是致癌物质,毒性很大,对人体及环境都有严重危害.随着人们环境意识的增强,政府严格限制铬酸盐的使用、排放。为解决这个问题，应采用安全的生产工艺，包括使用防护服、防毒面具，尽量使用低铬钝化工艺。对废液的处理，一般采用还原法，三价铬可认为是无毒的，六价铬有毒需加以处理。废液中的六价铬存在形态是铬酸根（CrO₄^2-）和重铬酸根（Cr₂O₇^2-），去除的基本方法是用还原剂把六价铬还原为三价铬，然后再生成氢氧化物沉淀分离出去，所用的还原剂有FeSO₄、SO₂、Na₂SO₃、NaHSO₃等，还原反应应在弱酸性溶液中进行，然后加以碱化，提高pH值，促成氢氧铬的沉淀，把沉淀物由水中排除即可除去铬。以硫酸亚铁一石灰法为例，在含铬酸废水中投入硫酸亚铁，使六价铬还原为三价铬，然后再加石灰，使三价铬生成难溶于水的氢氧化铬，铬与硫酸亚铁的理论配比为：

w(Cr):w(FeSO₄?7H₂O)=1:16.02

此外，硫酸亚铁还起凝聚吸附以及加速沉淀作用。