表面处理简介_防腐【严选荟萃】

1、表面处理简介,防腐工艺,目录,表面处理的分类 金属腐蚀的介绍 防腐表面处理方式分类 发黑 防锈剂 热浸锌 电镀 钝化 磷化 电泳 达克罗及环保达克罗 喷漆表面处理方式 防腐能力排序,2,高级教育,表面处理的分类,按照表面处理的功用，大致可以分为以下三类： 防腐表面处理 表面处理方式的目的是为了减缓基层材料的腐蚀速度。主要的处理方式如下： 发黑/蓝； 涂油； 磷化； 电镀； 铬酸盐钝化； 电泳； 达克罗。 美观表面处理 表面处理方式的目的是为了增加基材的颜色及表面光泽度。主要的处理方式如下： 镏金； 面漆； 达克罗； 铬酸盐钝化。 改变物体特性表面处理 表面处理方式的目的是为了改善基材的物理特性

2、（硬度，摩擦系数，导电性等）。主要的处理方式如下： 渗碳 渗氮 磷化 电镀金/银,3,高级教育,金属腐蚀的介绍,金属的腐蚀的过程是金属和周围介质作用转变成金属化合物的过程，实际上就是金属和介质之间发生氧化还原反应。 根据反应条件的不同可分为： 化学腐蚀：氧化剂直接与金属表面的原子碰撞、化合而形成腐蚀产物。即氧化还原在反应粒子相碰撞的瞬间直接于相碰撞的反应点上完成。 电化学腐蚀：金属表面与电解质溶液接触发生电化学反应，反应有着两个同时进行却又相对独立的过程。金属放出自由电子成为阳离子的反应称为阳极反应。接受电子的反应称为阴极反应。原电池的电化学过程是由阳极的氧化过程、阴极的还原过程以及电子的转移

3、过程组成。,腐蚀过程演示,4,高级教育,钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较,金属腐蚀的介绍,5,高级教育,防腐表面处理方式分类,根据金属腐蚀的原理，我们可以从阻断金属材料与氧化剂/电解质接触和提供足量的电子两方面阻断腐蚀的发生。 根据处理方式的不同，可以将防腐处理方式大致分为以下三类： 化学处理 化学处理是指用化学方法使金属表面生成化合物保护膜，已达到防腐目的的方法。 生产中常用的有以下两种： 发蓝处理（发黑） 磷化（磷酸盐处理） 铬酸盐钝化 电化学处理（阴极防护） 电化学处理是指选择电极电位低的金属，安装在被保护的金属上，或用导线与被保护的金属相连。当发生电化学腐蚀时，电位低的金属（阳极）被腐蚀，

4、被保护的金属（阴极）不会腐蚀。此法也称阴极保护法。 阳极材料一般是锌、铝、镁等活泼金属。阴极保护法常用于船体外壳、锅炉、海底设备和地下管道等。 生产中常用的是ICCP（Impressed Current Cathodic Protective),外加阴极防护： 覆盖法 覆盖法是指在金属表面覆盖一层耐蚀材料（金属或非金属），以达到防腐目的的方法。 金属覆盖法 金属覆盖法是将活泼性很小，有较高抗蚀能力的金属覆盖在被保护的金属表面，以达到防腐目的的方法。常用的方法有以下几种： 电镀法 热镀法 包渡法 非金属覆盖法 涂料涂装法 涂防锈油法,ICCP,6,高级教育,防腐表面处理方式分类,化学处理 发蓝处

5、理（发黑） 磷化； 铬酸盐钝化； 电化学处理（阴极防护/李代桃僵） 覆盖法 金属覆盖法 热浸（镀）锌 机械锌（包镀锌） 电镀锌/铝/锡/镍/铜/铬 达克罗（久美特，美加力，德尔肯） 非金属覆盖法 涂料涂装法 涂防锈油法,沃尔沃标准,7,高级教育,将经过清洗的钢在空气、水蒸气或含有 NaOH、NaNO2等氧化性介质中加热，使钢表面生成一层致密的蓝色（550） 或黑色（130）的Fe3O4氧化膜，以改善钢的耐蚀性和外观，这种工艺称为发蓝处理（发黑）。 能否把铁氧化成致密、光滑的Fe3O4关键是选择好强的氧化剂。强氧化剂是由氢氧化钠(NaOH)、亚硝酸钠(NaNO2)、磷酸三钠(Na3PO4)组成。

6、发蓝时用它们的熔融液去处理工件；发黑是用它们的水溶液去处理工件。 化学反应机理： 钢铁浸入溶液后，在氧化剂和碱的作用下，表面生成Fe3O4氧化膜，该过程包括以下三个阶段： 钢铁表面在热碱溶液和氧化剂（亚硝酸钠）的作用下生成亚铁酸钠 3Fe + NaNO2 + 5NaOH = 3Na2FeO2 + H2O + NH3 亚铁酸钠进一步与溶液中的氧化剂反应生成铁酸钠 6Na2FeO2 + NaNO2 + 5H2O = 3Na2Fe2O4 + 7NaOH + NH3 铁酸钠（Na2Fe2O4）与亚铁酸钠（Na2FeO2）相互作用生成磁性氧化铁 Na2Fe2O4 + Na2FeO2 +2 H2O = F

7、e3O4 + 4NaOH 在钢铁表面附近生成的Fe3O4，其在浓碱性溶液中的溶解度极小，很快就从溶液中结晶析出，并在钢铁表面形成晶核，而后晶核逐渐长大形成一层连续致密的黑色氧化膜。 发蓝（发黑）的操作过程： 工件装夹去油清洗酸洗氧化清洗皂化热水煮洗检查。,应用特点： 发蓝/黑工艺，操作简单，成本低。被应用于转运，暂储。如捆带钢,又称包装用钢带。 发蓝时，工件的尺寸和光洁度对质量影响不大。故常用于精密仪器、光学仪器、工具、硬度块及机械行业中的标准件等。,发黑/蓝,8,高级教育,金属加工件在生产加工及运输的过程中，很容易生锈，这就需要使用防锈油在金属表面形成一层薄膜，防止金属锈蚀的化学品。 防锈剂

8、是一种超级高效的合成渗透剂，它能强力渗入铁锈、腐蚀物、油污内从而轻松地清除掉螺丝、螺拴上的锈迹和腐蚀物，具有渗透除锈、松动润滑、抵制腐蚀、保护金属等性能。并可在部件表面上形成并贮存一层润滑膜，可以抑制湿气及许多其它化学成份造成的腐蚀。 防锈剂可分为工序间与工序后的防锈剂， 工序间的称为防锈剂， 工序后的称为防锈封闭剂。 防锈剂分类： 溶剂型防锈剂。 溶剂蒸发后，形成一层软的脂膜。 水基防锈剂 水溶性防锈化合物(亚硝酸盐）、水溶性助剂、溶剂和水组成。 油性防锈剂 产品采用精制程度较高的矿物油为基础油，并添加防锈、抗氧化 等多种进口添加剂依日本精湛配方研制而成。 VCI气相防锈膜 气相防锈膜1 系

9、列产品是将现代薄膜技术与气相防锈（VCI） 技术结合，以PE 树脂与VCI 经特殊工艺共混共挤吹塑而成。 蜡膜防锈剂 由成膜剂和高效缓蚀剂以及基础油调配而成的稀释型防锈油。 其他漆状及凡士林类 防锈剂应用特点： 操作方便，可浸泡操作。 具有良好防锈功能。 水基型溶液，无毒无味，安全不起火。 使用与废液处理方便、绝对环保。 对工件无影响，保持工件原有面貌。,沃尔沃防锈剂标准,防锈剂,9,高级教育,防锈剂 应用,TOTAL OSYRIS DWX K 9000 USES Developed for long term anti-rust of metal parts with hard wax as

10、 solvent dilution type rust preventive oil Use for indoor and outdoot of all metal materials Easy to remove the film with solvent type cleaner. Proper for parts for export and big parts required outdoor stored PROPERTIES Maintain good rust preventive performance for over 250hrs indoor : 3 year , Out

11、door : 12months May be applied by Spraying,by Dipping,by Brushing,VCI气相防锈膜,10,高级教育,热镀的原理及工艺 热镀锌 锌镀层的防护原理 热镀锌产品的质量要求,沃尔沃标准,热浸锌（热镀锌）,11,高级教育,热镀的原理及工艺,热镀法是指将金属短时间浸入熔融耐蚀的金属液中，取出冷却后，在金属表面形成覆盖的方法。钢板、钢管、钢丝等经热镀锌，可防大气、水腐蚀；热镀法不会产生有毒盐，常用于制作食品罐头。热镀层与金属表面结合牢固，热镀法操作简单，生产率高，应用广泛。 热镀锌工艺过程 工件脱脂水洗酸洗水洗浸助镀溶剂烘干预热热镀锌整理冷却

12、（钝化）漂洗干燥检验,镀前处理脱脂 清除在防锈处理、机械加工过程沾上的油脂 镀前处理酸洗 清除表面的铁的氧化物；硫酸/盐酸 水冷和钝化 水冷镀层光亮，方便运走整理； 钝化-目的是提高工件表面抗大气腐蚀性能，减少或延长白锈出现时间，保持镀层具有良好的外观。都用铬酸盐钝化。,钝化,热镀锌,酸洗,酸洗,12,高级教育,热浸锌（热镀锌）,热浸锌是由较古老的热镀方法发展而来的，自从1836年法国把热镀锌应用于工业以来，已经有一百七十多年的历史了。 热浸锌是非常优良的一种防腐处理。它是在锌呈液体的状态下，经过了相当复杂的物理、化学作用之后，在钢铁上不仅镀上较厚的纯锌层，而且还生成一种锌铁合金层。 热镀锌层

13、防护性能 通常电镀锌层厚度515m，而热镀锌层一般在35m以上，甚至高达200m。热镀锌覆盖能力好，镀层致密，无有机物夹杂。这使得热浸锌具备了电镀锌所无法相比拟的强耐蚀性。因此这种镀法特别适用于各种强酸、碱雾气等强腐蚀环境中。 优点具体表现如下： 镀层完整、均匀： 整个钢材表面均受到保护，无论在凹陷处管件内部，或任何其它涂层很难进入的角落，溶化锌容易均匀的覆盖上。 镀层坚硬： 镀锌层的硬度值比钢材还大。 独特的边角保护。 在边角区，锌层往往比其它地方还厚，且有良好的韧性及抗磨耗性。而其它涂层在此边角处，往往是最薄、最不易施工且最易受伤害处，故常须再维护。 双重保护： 屏障及牺牲阳极保护阴极。即

14、使因受很大的机械伤害或其它原因，造成一小部份的锌层脱落， 将铁基裸露。此时，周围锌层就会发挥牺牲阳极的功能，来保护此处钢铁，使其不受侵蚀。而其它涂层则刚好相反，铁锈会马上生成，且迅速漫延至涂层下面，引起涂层剥落。 锌层在大气中的消耗非常缓慢 锌层也会发生腐蚀，但腐蚀速率约为钢铁腐蚀速率的1/17至1/18，且是可预估的。 热镀锌的防腐年限久远 热镀锌产品在不同的环境中防腐年限不一样：重工业区13年，海洋50年，郊外104年，城市30年。镀层寿命在某一特定的环境下，主要视镀层厚度而定。,应用： 广泛运用于冷轧带钢，电力铁塔、通信铁塔、铁路、公路防护、路灯杆、船用构件、建筑钢结构构件、变电站附属设

15、施、轻工业等。,13,高级教育,锌镀层的防护原理,机械保护 在大气腐蚀条件下锌层表面有ZnO、Zn(OH)2及碱式碳酸锌保护膜，一定程度上减缓锌的腐蚀，这层保护膜(也称白锈)受到破坏又会形成新的膜层。 电化学保护 当锌层破坏严重，危及到铁基体时，锌对基体产生电化学保护，锌的标准电位-0.76V，铁的标准电位-0.44V，锌与铁形成微电池时锌作为阳极被溶解，铁作为阴极受到保护。 锌层对钢铁腐蚀的保护过程 表面的镀层完整，锌层对钢材进行物理保护，锌在大气中被腐蚀； 镀层中的合金层暴露于大气中，锌层对钢材进行物理保护，由于电极电位的不同，纯锌层对合金层提供阳极保护而优先腐蚀； 纯锌层腐蚀完毕，合金层

16、完整，合金层对钢材提供物理保护，发生的腐蚀是Zn-Fe合金层在大气中的腐蚀； 镀层部分破损使钢板局部裸露于大气中，由于Zn、Fe和Zn-Fe合金的电极电位分别为-0.762v、-0.439v和-0.59-0.66v，所以发生的腐蚀是Zn的电化学腐蚀，锌对钢基提供阳极保护； 纯锌层腐蚀完毕，钢铁部分裸露在大气中，合金层对钢铁阳极保护； 全部镀层消耗完毕，发生钢铁腐蚀。,14,高级教育,热镀锌产品的质量要求,热镀锌产品质量主要包括如下四个部分: 外观 镀件主要表面、内构面、连接部位等光滑整洁，色泽一致。不允许有磕碰、锌刺、锌瘤、积锌、锌灰、挂具痕迹、流痕、叠痕等异物及异形突起等外观缺陷存在； 构件

17、焊接部位、角棱、死角、结构内部等部位应无锌灰、积锌、返锈水现象等。如有，必需修复，否则不合格。 镀件表面不能有打磨痕迹。 连接部位：丝孔及连接面应无积锌、无锌瘤、锌刺等。 镀件不允许变形。 锌层厚度 锌层厚度直接决定了热镀锌产品的防腐蚀年限； 锌层附着力 附着力主要是衡量镀件的锌层与基体金属结合牢固程度，镀锌层经锤击试验锌层不剥离、不凸起。 镀层均匀性 镀锌层应均匀，以防止局部过早腐蚀，影响钢制件的整体使用寿命。,15,高级教育,电镀的原理 电镀的工艺 电解液的组成 镀层的评价 电镀的种类 镀锌,沃尔沃标准,电镀,16,高级教育,电镀的原理,电镀过程是镀液中的金属离子在外电场的作用下经电极反应

18、还原成金属原子并在阴极上进行金属沉积的过程。 完成电沉积过程必须经过以下三个步骤 液相传质镀液中的水化金属离子或络离子从溶液内部向极界面迁移到达阴极的双电层溶液一侧。 电化学反应水化金属离子或络离子通过双电层并去掉它周围的水化分子或配位体层从阴极上得电子生成金属原子。 电结晶金属原子沿金属表面扩散到结晶生长点以金属原子态排列在晶格内形成镀层。,电镀是指在含有欲镀金属的盐类溶液中以被镀基体金属为阴极通过电解作用使镀液中欲镀金属的阳离子在基体金属表面沉积出来形成镀层的一种表面加工方法。,电镀演示,17,高级教育,电镀的工艺,上料,脱脂,酸洗活化,预镀,电镀,水洗,钝化,封孔,干燥,下料,前处理,电

19、 镀,后处理,前处理： 目的是为了得到干净新鲜的金属表面为最后获得高质量镀层作准备。主要进行脱脂去锈蚀去灰尘等工作。 使表面粗糙度达到一定要求可通过表面磨光抛光等工艺方法来实现。 去油脂可采用溶剂溶解以及化学电化学等方法来实现。 除锈可用机械酸洗以及电化学方法除锈。 活化处理一般在弱酸中侵蚀一定时间进行镀前活化处理。 电镀: 在工件表面得到所需镀层。整个流程的核心程序。 后处理： 电镀后对镀层进行各种处理以增强镀层的各种性能。如耐腐蚀性、抗变色能力、可焊性等。后处理的方式有：钝化、除氢、中和、着色、防变色、封孔等。,18,高级教育,电镀液的组成,缓冲剂 指用来稳定溶液酸碱度的物质。一般是由弱酸

20、和弱酸盐或弱碱和弱碱盐组成的能使溶液遇到碱或酸时溶液的pH值变化幅度缩少。 活化剂 作用是提高阳极开始钝化的电流密度从而保证阳极处于活化状态而能正常地溶解。 添加剂 指能显著改善镀层性能的物质。根据在镀液中所起的作用添加剂可分为光亮剂整平剂和抑雾剂等。,主盐 指镀液中能在阴极上沉积出所要求镀层金属的盐用于提供金属离子。 络合剂 若镀液中主盐的金属离子为简单离子时则镀层晶粒粗大因此要采用络合离子的镀液。获得络合离子的方法是加入络合剂即能络合主盐的金属离子形成络合物的物质。 附加盐 用于提高电镀液的导电性。有些附加盐还能改善镀液的深镀能力分散能力产生细致的镀层。,19,高级教育,外观 外观不良包括

21、有针孔麻点起瘤起皮起泡脱落阴阳面斑点烧焦暗影树枝状和海绵状江沉积层以及应当镀覆而没有镀覆的部位等缺陷。 结合力 镀层结合力是指镀层与基体金属的结合强度即单位面积的镀层从基体金属上剥离所需要的力。 厚度 指表面的金属和氧化物覆层的镀层厚度及其镀层均匀性。 孔隙率 镀层的孔隙是指镀层表面直至基体金属的细小孔道，孔隙大小影响镀层的防护能力。 硬度 硬度是镀层的重要机械性能之一，决定于镀层金属的结晶组织。 内应力 镀层内应力是指在没有外在载荷的情况下镀层内部所具有的一种平衡应力。 脆性 镀层脆性是镀层物理性能中的一项重要指标。脆性的存在往往会导致镀层开裂结合力下降。 氢脆性 金属材料在氢和应力联合作用

22、下产生的早期脆断现象叫氢脆。 焊接性 镀层焊接性是表示焊锡在欲焊在欲焊金属表面流动的难易程度。 耐蚀性,镀层的评价,20,高级教育,电镀的种类,可能发生电沉积的金属,电镀单金属方面包含： 镀锌、镀镍、镀铬、镀铜、镀锡、镀镉、镀铅镀铁镀银镀金等。 电镀合金方面包含： 电镀铜基合金电镀锌基合金电镀镉基铟基合金电镀铅基锡基合金电镀镍基钴基合金电镀钯镍合金等。 复合电镀方面包含： 镍基复合电镀锌基复合电镀银基复合电镀金刚石镶嵌复合电镀等。,21,高级教育,电镀的种类,镀锌 电镀锌：行业内又称冷镀锌，就是利用电解，在制件表面形成均匀、致密、结合良好的金属或合金沉积层的过程。 与其他金属相比，锌是相对便宜

23、而又易镀覆的一种金属，属低值防蚀电镀层，被广泛用于保护钢铁件，特别是防止大气腐蚀，并用于装饰。镀覆技术包括槽镀（或挂镀）、滚镀（适合小零件）、蓝镀、自动镀和连续镀（适合线材、带材）。 镀锌是应用最广泛的一个镀种，占总电镀量的60%以上。相对热浸锌，电镀锌镀层均匀，价格低，但是防腐能力差，环境污染大，正在逐步被热浸锌取代。 镀铬 铬表面易于钝化，有很强的耐蚀性，所以用于装饰电镀的最外层，其厚度一般只有0.5-1微米，通常称之为装饰铬。 铬的另一个特点是具有极高的硬度，H=750-1000，因而又经常用于有耐磨要求的场合，通常称之为硬铬。 应用： 防护一装饰性，镀层较薄，光亮美丽，通常作为多层电镀

24、的最外层。这类镀层广泛用于汽车、自行车、缝纫机、钟表、仪器仪表、日用五金等零部件的防护与装饰。经过抛光的装饰铬层对光有很高的反射能力，可用作反光镜。 镀硬铬（耐磨铬） 镀层具有极高的硬度和耐磨性，可延长工件使用寿命，如切削及拉拔工具，各种材料的压制模及铸模、轴承、轴、量规、齿轮等，还可用来修复被磨损零件的尺寸公差。 镀镍 电镀镍层在空气中的稳定性很高，由于金属镍具有很强的钝化能力，在表面能迅速生成一层极薄的钝化 膜，能抵抗大气、碱和某些酸的腐蚀。 电镀镍结晶极其细小，并且具有优良的抛光性能。经抛光的镍镀层可得到镜面般的光泽外表，同时在大 气中可长期保持其光泽。所以，电镀层常用于装饰。 镍镀层的

25、硬度比较高，可以提高制品表面的耐磨性，在印刷工业中常用镀镍层来提高铅表面的硬度。 在电镀中，由于电镀镍具有很多优异性能，其加工量仅次于电镀锌而居第二位，其消耗量占到镍总产量 的10%左右。 镀锡 镀锡及其合金是一种可焊性良好并具有一定耐蚀能力的涂层，电子元件、印制线路板中广泛应用。锡层的制备除热浸、喷涂等物理法外，电镀、浸镀及化学镀等方法因简单易行已在工业上广泛应用。 电镀锡的应用非常广泛，锡具有抗腐蚀、耐变色、无毒、易钎焊、柔软、熔点低和延展性好等优点，通过特殊的前处理工艺，在复合材料表面形成结合牢固、光亮、致密、均匀、连续的合金镀层。,22,高级教育,电镀锌,锌镀层的外观呈青白色标准电极电

26、位为-0.76V易溶于酸溶于碱是典型的两性金属。锌的标准电位比铁负对钢铁而言是阳极性镀层可提供可靠的电化学保护。 镀锌电解液可分为碱性和弱酸性两大类国内外常用的有无氰锌酸盐镀锌氰化镀锌铵盐镀锌氰化物镀锌硫酸盐镀锌等。就国内而言无氰锌酸盐镀锌仍是主流。 锌镀层的使用温度不得超过2500C,在此温度上锌结晶组织变形发脆耐蚀性下降。有耐蚀耐热要求的零件宜用Zn-Ni合金层。 镀锌经过铬酸盐处理以便在锌上覆盖一层化学转化膜使活泼的金属处于钝态这就叫铬酸盐钝处理。膜厚0.5um能使锌的耐蚀性提高6-8倍并赋予锌以美丽的外观和抗污染能力。故镀锌钝化处理是必不可少的的步骤。 钝化膜从外观可分白钝化淡蓝色彩虹

27、色钝化金黄色黑色钝化军绿色钝化。这些钝化膜耐蚀强弱的顺序是军绿色彩虹色金黄色淡蓝色白色。 黑色钝化膜的成膜机理与彩色钝化的成膜机理基本相同，不同的是，在钝化液中要加入硝酸银或硫酸铜来作为发黑剂，在含银盐的黑色钝化中的还原产物还有Ag2O及金属银的细小颗粒，在含铜盐的黑色钝化膜中含有Cu2O，它们夹杂在钝化膜中，使钝化膜呈现黑色。,23,高级教育,24,高级教育,钝化 镀锌层六价铬的钝化工艺 镀锌层三价铬的钝化工艺 沃尔沃电镀锌/锌-铁合金+铬酸盐钝化防腐要求,钝化,25,高级教育,指在一定的溶液中进行化学处理在镀层上形成一层坚实致密的稳定性高的薄膜的表面处理方法。钝化使镀层耐蚀性大大提高并能增

28、加表面光泽和抗污染能力。 钝化产生的原因 当金属处于一定条件时，介质中的组分或是直接同金属表面的原子相结合或是与溶解生成的金属离子相结合，在金属表面形成具有组织金属溶解能力并使金属保持在很低的溶解速度的钝化膜。 钝化的特征： 金属的电极电位朝正值方向移动； 腐蚀速度明显降低； 钝化只发生在金属表面； 金属钝化以后，既使外界条件改变了，也可能在相当程度上保持钝态。 钝化的分类： 化学钝化：金属与钝化剂自然作用而产生（如：Cr, Al, Ti等金属在含氧溶液中）又称为自钝化。 不同的金属具有不同的自钝化趋势。一些金属自钝化趋势减小的顺序为：Ti、Al、Cr、Be、Mo、Mg、Ni、Co、Fe、Mn

29、、Zn、Cd、Sn、Pb、Cu。 电化学钝化（阳极钝化）：外电流使金属阳极极化，使其溶解速度大幅降低，并能保持高度的稳定性。 机械钝化：在一定环境下，金属表面上沉积出一层较厚的，但不同程度的疏松的盐层，实际上起了机械隔离反应物的作用。 阳极保护 用阳极钝化方法达到减小金属腐蚀的目的，这种防护技术叫做阳极保护。,钝化,钝化现象 若把一块工业纯铁放入不同浓度的硝酸中，就会发现的溶解速度并不随硝酸浓度的增长而单调增加，而是当硝酸增加到一定浓度后，铁的溶解速度开始急剧下降，当继续增加硝酸浓度，铁的溶解速度将仍然很低。铁在室温浓硝酸中不发生反应，而变的稳定了，这一异常现象称为钝化。 类似的还有铝在空气中

30、的自钝化现象。,处理后的表面形成一层以铬为主要物质的氧化膜，不会再产生二次氧蚀，达到钝化目的，从而提高不锈钢制品的表面防腐质量，延长设备使用寿命。,26,高级教育,六价铬钝化工艺即传统的铬酸盐钝化工艺，是把金属或金属镀层浸入含某些添加剂的铬酸或铬酸盐溶液中，采用化学或电化学的方法使金属表面形成由三价铬和六价铬组成的铬酸盐膜的过程。钝化膜厚度约0.51m，性质稳定，组织细密，呈透明的金属颜色。 六价铬钝化膜有许多优点，工艺稳定，膜层鲜艳丰满，耐蚀性好。但六价铬化合物有剧毒，是高危物品，六价铬是国际抗癌研究中心和美国毒理学会公布的致癌物，是在美国环境保护局排名第17位的剧毒材料。经常接触大剂量的六

31、价铬会导致接触皮肤溃疡或出现不良反应，摄入过量的六价铬会引起肾脏和肝脏受损、胃溃疡或胃痉挛，甚至导致死亡。六价铬还会进入DNA遗传给下一代。而且六价铬非常稳定，可以在生物和人体中长期积聚。空气中六价铬的含量超过2mg/cm3，就会使人感到不适，水中六价铬的含量大于0.lmg/L就会对人体产生毒害作用；达100mg/L时就会使作物停止生长，甚至濒于死亡。六价铬电镀溶液中六价铬的含量通常为150-400g/L，所排放的废水中至少也有200mg/L。再者，含六价铬的废物是一种强腐蚀性介质，可对环境造成严重破坏。,镀锌层六价铬钝化工艺,1994年在秦始皇兵马俑二号坑内又发现了一批青铜剑，长度为86公分

32、，剑身上共有8个棱面。它们在黄土下沉睡了2200多年，出土时依然光亮如新，锋利无比。科研人员测试后发现，剑的表面 有一层10微米厚的铬盐化合物。这一发现立刻轰动了世界，因为这种“铬盐氧化”处理方法，是近代才出现的先进工艺，德国在 1937年，美国在1950先后发明，并申请了专利。事实上，早在春秋战国时期，中国人就已掌握了这一先进的工艺。,27,高级教育,六价铬钝化液一般是强酸性的,钝化液中的铬主要以Cr2O72-形式存在，即在酸性钝化液中,溶解的铬酐主要生成Cr2O72-，Cr(VI)与锌镀层发生化学反应，锌被氧化成Zn2+，Cr(VI)被还原成Cr ()，锌镀层表面附近溶液的pH 值升高，C

33、r()化合物沉淀在表面形成含有水合铬酸锌、氢氧化铬及锌和其他金属氧化物的胶体膜, 三价铬构成钝化膜的骨架。而六价铬靠吸附、夹杂和化学键力填充于三价铬骨架之中, 在潮湿的空气中当膜层因外力而刮伤或受到破坏后, 可溶性的六价铬与裸露出的锌层起反应，进行再次钝化,使钝化膜得到修复,亦称为铬酸盐的自愈能力。 CrO3的水解 钝化液中CrO3为成膜的主要成分，发生如下反应： CrO3H2O2H+CrO42- 2CrO42-2H+Cr2O72-H2O Zn的溶解，部分Cr(VI)被还原为Cr(III) 3Zn2CrO42-16H+2Cr3+3Zn2+8H2O， 3ZnCr2O72-14H+2Cr3+3Zn

34、2+7H2O pH升高，钝化膜的形成 由于锌的溶解和Cr(VI)被还原，导致反应界面溶液pH增大，同时锌离子浓度不断升高，与铬酸根等形成钝化膜。,六价铬钝化过程,28,高级教育,三价铬钝化在许多方面具有与六价铬钝化类似的性质，但毒性只有六价铬的百分之一，在酸性溶液中也能形成极为均匀的钝化膜。 三价铬钝化膜的形成机理类似于铬酸盐钝化，包括镀锌层的溶解、碱性薄层的形成、胶状膜的形成和胶状膜转化成钝化膜四个过程。 镀锌层的溶解 镀锌层与三价铬溶液中的H+和氧化剂作用，在锌镀层与溶液界面处生成大量的Zn2+，可为形成钝化膜提供Zn2+来源。 碱性薄层的形成 在镀锌层与溶液界面发生上述反应时消耗大量H+

35、，使得界面处pH值迅速升高，而形成碱性薄层。 胶状膜的形成 当碱性薄层的pH值升高至一定值时，Cr3+、Zn2+、Co2+ 等离子在镀锌层表面形成Cr(OH)3和Zn(OH)2等胶状物；这些胶状物共混形成具有三维结构的胶状膜，如xCr(OH)3 yZn(OH)2等。 胶状膜转化成钝化膜 胶状膜经水清洗后烘干后，Cr(OH)3和Zn(OH)2等形成的三维结构胶状膜失水转化成Cr2O3和ZnO等物质。Cr2O3 和ZnO 等与未被氧化的单质锌形成包含至少有Cr2O3-ZnO-Zn等组成的钝化膜。,镀锌层三价铬钝化工艺,29,高级教育,沃尔沃电镀锌/锌-铁合金+铬酸盐钝化防腐要求,30,高级教育,磷

36、化的概述 磷化的原理 磷化膜组成及性质 磷化工艺,沃尔沃标准,磷化,31,高级教育,磷化的概述,磷化是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程，所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化膜。 磷化的目的主要是： 涂装前磷化的作用 增强涂装膜层（如涂料涂层）与工件间结合力。 提高涂装后工件表面涂层的耐蚀性。 提高装饰性。 非涂装磷化的作用 提高工件的耐磨性。 使工件在机加工过程中具有润滑性。 提高工件的耐蚀性。 按磷化液成分分类： 锌系磷化 锌钙系磷化 铁系磷化 锰系磷化 复合磷化（磷化液由锌、铁、钙、镍、锰等元素组成）,32,高级教育,磷化的概述,磷化用途 耐蚀防护用磷化膜 防护用磷化膜 用于钢铁件

37、耐蚀防护处理。磷化膜类型可用锌系、锰系。膜单位面 积质量为10-40 g/m2。磷化后涂防锈油、防锈脂、防锈蜡等。 油漆底层用磷化膜 增加漆膜与钢铁工件附着力及防护性。磷化膜类型可用锌系或锌钙系。磷化膜单位面积质量为0.2-1.0 g/m2（用于较大形变钢铁件油漆底层）；1-5 g/m2（用于一般钢铁件油漆底层）；5-10 g/m2（用于不发生形变钢铁件油漆底层）。 冷加工润滑用磷化膜 钢丝、焊接钢管拉拔 单位面积上膜重1-10 g/m2；精密钢管拉拔 单位面积上膜重4-10 g/m2；钢铁件冷挤压成型 单位面积上膜重大于10 g/m2。 减摩用磷化膜 磷化膜可起减摩作用。一般用锰系磷化，也可

38、用锌系磷化。对于有较小动配合间隙工件，磷化膜质量为1-3 g/m2；对有较大动配合间隙工件（减速箱齿轮），磷化膜质量为5-20 g/m2。 电绝缘用磷化膜 一般用锌系磷化。用于电机及变电器中的硅片磷化处理。,33,高级教育,磷化的原理,磷化成膜过程主要是由如下4个步聚组成： 酸的浸蚀使基体金属表面H+浓度降低 Fe2e Fe2+ 2H+2e2HH2 促进剂加速 O+H R+H2O Fe2+O Fe3+R 式中O为促进剂，R为还原产物，由于促进剂氧化掉第一步反应所产生的氢原子，加快了反应的速度，进一步导致金属表面H+浓度急剧下降。同时也将溶液中的Fe2+氧化成为Fe3+。 磷酸根的多级水解 H3

39、PO4H2PO4+H+HPO42+2H+PO43+3H+ 由于金属表面的H+浓度急剧下降，导致磷酸根各级离解平衡向右移动，最终为PO43-。 磷酸盐沉淀结晶成为磷化膜 当金属表面离解出的PO43与溶液中（金属界面）的金属离子（如Zn2+、Mn2+、Ca2+、Fe2+）达到溶度积常数时，就会形成磷酸盐沉淀 Zn2+Fe2+PO43+H2OZn2Fe(PO4)24H2O （4） 3Zn2+2PO43+4H2O=Zn3(PO4)24H2O （5） 磷酸盐沉淀与水分子一起形成磷化晶核，晶核继续长大成为磷化晶粒，无数个晶粒紧密堆集形而上学成磷化膜。 （磷酸盐沉淀的副反应将形成磷化沉渣Fe3+PO43=F

40、ePO4）,34,高级教育,磷化膜组成及性质,35,高级教育,磷化的工艺,脱脂除锈“二合一”水清洗中和表调磷化水清洗烘干（或直接电泳）。,36,高级教育,Application : LRM axle mounting screws rust,37,高级教育,电泳涂装的概述 电泳涂装的原理 电泳涂装的工艺,沃尔沃标准,电泳,38,高级教育,电泳涂装的概述,电泳涂装是将具有导电性的被涂工件，浸渍在电泳涂料槽中作为阴极（或阳极），在槽中另投置与其相对应的阳极（或阴极），在两极间通一定时间的直流电，通过物理化学作用将漆沉积在被涂工件上，形成漆膜的一种涂装方法。,电泳涂装的种类： 阳极电泳所用涂料树脂是

41、由带羟基团的聚合物经胺中和成盐再水溶，树脂及颜料粒子带负电荷。常见的有聚丁二烯阳极电泳涂料等。 阴极电泳所用涂料树脂是由带胺基的碱性树脂经酸中和成盐再水溶，树脂及颜料粒子带正电荷。常见的有环氧树脂、聚胺脂等阴极电泳涂料。阴极电泳涂料除保留了阳极电泳涂料的优点外，还具有可避免工件的阳极溶解、泳透力高、抗腐蚀性强、自动化程度高等优点。,39,高级教育,电泳涂装的原理,阴极电泳涂料所含的树脂带有碱性基团，经酸中和后成盐而溶于水。通直流电后，酸根负离子向阳极移动，树脂离子及其包裹的颜料粒子带正电荷向阴极移动，并沉积在阴极上，这就是电泳涂装的基本原理（俗称镀漆）。电泳涂装是一个很复杂的电化学反应，一般认

42、为至少有电解、电泳、电沉积、电渗这四种作用同时发生。 电解 当电流通过电泳涂料时，在阳极和阴极产生电化学反应，阳极放出氧气，阴极放出氢气 电泳 在导电介质中，带电荷的胶体粒子在电场的作用下向相反电极移动的现象，如阴极电泳中带正电荷的胶体粒子夹带和吸附颜料粒子由电泳过程移向阴极。 电沉积 漆粒子在电极上的沉积现象。电沉积的第一步是H2O的电化学分解，这一反应至使在阴极表面区产生高碱性界面层，当阳离子（树脂和颜料）与OH-反应变成不溶性时，就产生涂膜的沉积。 电渗 刚沉积到被涂物表面的涂膜是半渗透的膜，在电场的持续作用下，涂膜内部所含的水分从涂膜中渗析出来移向槽液，使涂膜脱水，这种现象称电渗。电渗

43、使亲水的涂膜变为涂膜，脱水而使涂膜致密化。,40,高级教育,电泳涂装的工艺,电泳后烘干的温度160-180C，时间20-30分钟,41,高级教育,达克罗的概述 达克罗的工艺 达克罗防腐原理 环保达克罗,沃尔沃标准,达克罗,42,高级教育,达克罗的概述,达克罗是DACROMET的缩写和译音.又称达克锈,久耐锈,高克锈,锌铬膜等.达克罗技术主要用含有锌片,铬酸酐,乙醇等物质的糊状处理液浸渍或喷刷金属基体.经高温烘烤后.在金属基体表面形成一层有极佳耐蚀性的非装饰涂层.它杜绝了电镀过程中产生的酸,碱,锌,铬等重金属废水废气的排放等污染问题.是当今替代电镀锌,热镀锌等表面防腐的新技术。 特点： 极强的耐

44、蚀性 在涂覆量相同的情况下,锌铬涂层在湿热带海洋和工业大气条件下,其防护性能高出电镀锌、电镀镉、热浸镀锌等防护层的几倍乃至几十倍。 不会产生氢脆 很适用于抗拉强度Rm1000N/mm2的高强度螺栓、弹簧等这类钢铁零件的表面防护。 极佳的耐热性 因为达克罗涂层的铬酸聚合物中没有结晶水，具有耐热性和高温耐蚀性。达克罗涂层耐热温度可达300C.在250C下连续长期使用,其耐蚀防锈性能几乎不受影响.而电镀锌层表面钝化膜在70C左右开始被破坏.抗腐蚀能力急剧下降 良好的可涂装性 与基体材料各种油漆涂料均有良好的结合力.可作为面层使用.也可作为各种油漆的底层使用.在美日汽车生产中常用作油漆底层取代磷化处理

45、. 渗透性佳： 达克罗复合涂层采用的是一种高粘度的水性皮膜分散剂，物品经浸渍与旋转离心法涂覆后，物品的各部分，即使管状物或有孔隙内的零件，均能渗入，弥补了电镀和热浸镀锌等防锈方法的不足之处。 对环境不污染 配合精度好,不足： 普通的锌铬涂层是一种银白色的非装饰性涂层，表面粗糙度较高，在存放、转运过程中容易粘附污物，影响外观； 达克罗涂层的导电性能不好.因此.不宜用于导电连接的零件.如电器的接地螺栓等 达克罗涂层因为是一个高温烧结层.所以它的表面硬度不高.抗划伤能力不强 达克罗涂层的结合力受到一定的限制.经过达克罗加工的工件.如弯曲幅度较大.会造成膜层的脱落.影响工件的防腐能力 应用： 汽车车身

46、主要应用在底盘紧固件、发动机支架等外露部件（环境条件差 且 无外观要求的位置）,43,高级教育,达克罗的工艺,达克罗涂层整套工艺设备采用全过程闭路循环的涂复方式，杜绝了电镀过程中产生的酸、碱、锌、铬等污水、废气的排放及污染源。工艺流程如下：,除油脱脂 工件必须先进行表面除油脱脂.采用高温除油，水基脱脂剂除油，二氯甲烷等有机溶剂除油。 喷丸 凡是有锈或有毛刺的工件严禁直接涂覆.必须通过除锈除毛刺工艺.最好用机械除锈.避免酸洗.以防氢脆.且酸洗除锈等会影响达克罗涂覆层的耐蚀性。 涂覆 经过除油除锈的清洁工件必须尽快通过刷涂，浸涂或喷涂的方式进行表面涂覆。 预烘 通过前处理，达克罗液涂覆后的工件必须

47、尽快在11010C的温度下预烘1015min（根据工件吸热量定），使涂液水份蒸发流平均匀。 烧结 预烘后的工件必须在31010C的高温下烧结.烧结2040min（时间根据工件的吸热量定) .也可适当提高温度来缩短烧结时间. 固化 涂覆达克罗涂液的工件加热到300C左右.反应形成一种坚固的薄层.该薄层是铬氧化物的聚合物.即达克罗膜层. 冷却 工件经过冷却系统充分冷却后达到客户的达克罗技术加工要求. ,涂料主要成分及其应用: 三氧化铬： 作用是在锌铬涂层的烧结过程中被转化为Cr3+，并与锌和铝形成铬酸盐，连接、包裹片状金属，同时钝化基体表面。 片状金属： 均匀分布于膜层中，起到阴极保护作用，是膜层

48、的主要成分。 有机还原剂： 它可以促使Cr6+转化为Cr3+并提高膜层的结合力和表面质量，还能防止Cr3+析出而导致的脱层现象。 添加剂： 主要包括增稠剂、分散剂、悬浮剂、消泡剂和增湿剂，从分子结构上看它们都是表面活性剂。 成 膜 机 理 在锌铬涂层的烘干阶段，锌铬涂料中的Cr6+少量转化成以胶体形式存在的Cr3+，对鳞片状的锌起到初步黏结作用；大部分仍以Cr6+形式存在，在经300左右烧结后大部分的Cr6+被还原为Cr3+生成不溶于水的无定形胶合物nCr2O3mCr2O3，其作为胶合剂与表面数10层积层锌片、铝片及其氧化物相互结合形成致密牢固的保护膜。,44,高级教育,达克罗的防腐原理,达克

49、罗涂层结构 达克罗膜层由许多薄层堆积而成.主要由微小锌.铝.片及粘合锌片的无机铬聚合物组成。无定型的复合铬酸盐化合物（nCrO3mCr2O3）作为结合剂与数十层约0.2m厚10 m大小的片状锌铝相互结合形成的膜层。,达克罗的防腐原理 锌自我氧化保护作用： 在容易电离的锌金属电化学作用下有效控制铁质腐蚀； 钝化作用： Cr6+还原成Cr3+形成金属氧化聚合物抑制锌和铁的化学反应，延缓腐蚀速度； 隔离作用： 锌和铝的金属氧化物各种的层结构交替保护铁表面，隔离外部的腐蚀因子 铝片抑制锌片的析出作用。,45,高级教育,环保达克罗,传统达克罗溶液含有所含6-8%的CrO3，加工后容易残留+6价铬，会导致

50、污染甚至对人体致癌，无法满足汽车等行业对有毒害物质含量的要求。 在此背景下，美国，德国，日本，中国等国家先后对达克罗技术研发改进，形成了 新型达克罗 无铬涂覆技术。 美国MCI公司已成功推出的“Geomet”技术，具有涂料绿色、施工环保卫生、涂层使用无害化的特点。其已形成标准化、系列化：从外观而言，已形成黑色、透明、蓝色系列. 德国DELTA-MKS无铬技术. 美国Magni系列无铬涂料技术：不含Cr6+、Cd、Pb,46,高级教育,涂装的概述 涂装的工艺 涂料的介绍 沃尔沃喷漆的防腐和表面质量要求,沃尔沃标准,涂装,47,高级教育,涂装的概述,涂料由液态或粉末变成固态，在被涂物表面上形成均匀的薄膜，这一过程称为涂装。汽车涂层包含底漆、中涂层、色漆