锌及锌合金的无六价铬钝化
美国于1993年景立了一个全国性的非营利公共利益组织--公共市民(/index.cfm),由于六价铬的致癌性以及由此对工人健康产生的影响,该组织已向职业安全与卫生署请求降低容许曝露在空气中的六价铬的限度(PEL)应该控制在0.25μ g /m3至52μ g/m3之间。2004年职业安全与卫生署建议将该限制值降低至1,但考虑到技术的可行性,故将限制值设定成为现在的5μg/m3,将来还要降低该限制值。现在关于PEL限制值题目还处于争议之中,很可能会在5μg/m3限制值基础上进一步降低。PEL题目的听证会定于2008年11月21日在*三美国联邦巡回上诉法院举行。
由于六价铬电镀工艺效率非常低,大多数用于电镀的电能会产生少量六价铬气体,并进进空气。减少该气雾较有效的方法就是在该工艺中利用表面活性剂来降低表面张力。装饰性六价铬电镀的表面活性剂通常是某种形式的全氟辛烷磺酸(PFOS)或与之密切相关的化合物。它们有一个共同的特性是使全氟辛烷磺酸更易于镀铬,正因如此,它们在环境中有很好的持久性。全氟辛烷磺酸化合物非常稳定,在六价铬电镀工艺中不会因化学分解或电解有明显的消耗。尽管这使它们适用于恶劣条件下的热铬酸液,其稳定性也是它在环境中长期存在的原因。由于三价铬系统较为温顺的溶液特性,所以通常不会使用全氟辛烷磺酸基作表面活性剂。
定义
从表中我们可以看出,A周期和B周期使用了四种镍(半光亮镍、高硫镍、光亮镍和高价镍),它们不同之处在于铬层。A周期进行的是三价铬镀,铁钝化剂,而B周期进行的是三价铬镀。A周期和B周期的铜加速醋酸盐雾试验(CACC)比较结果表明,铜加速醋酸盐雾试验(CACC)中三价铬与六价铬并没有明显的性能差异。
C周期和D周期都用三层镍和三价铬浴来镀铬,不同之处仅在最后的镍层。C周期使用了半光亮镍、高硫镍、光亮镍和高价镍,锌钝化剂,而D周期使用半光亮镍、高硫镍和微孔镍。高价镍层使用相同微孔镍,无固体补给。比较C周期和D周期,钝化剂,结果表明,采用微孔镍比采用高价镍可提供更好的保护。
D周期和E周期都使用三种镍(半光亮镍、光亮镍和微孔镍),不同之处仅在铬层。D周期采用三价铬镀,而E周期采用六价铬镀。比较D周期和E周期,在铜加速醋酸盐雾试验(CACC)中三价铬与六价铬并没有明显性能差异。
在三价铬系统和六价铬系统中,其它的都是相同的,只有高价镍层不如微孔镍层。缺少活性的原因可能是当三价铬镀层和六价铬镀层同时接受铜加速醋酸盐雾试验(CACC)测试时,使用微孔镍层会使镀层明显退化。这是由于,*三代工艺产生的铬涂层类似于六价铬涂层,都是无孔涂层。
比较三价铬层和六价铬层时发现,无论是高价镍还是微孔镍都无明显差异。
p H的调整
在实验室里,基本上确定了三价铬彩色钝化工艺配方:硝酸铬,20~30g/L;氧化剂,4~5mL/L;pH调整剂,4~6mL/L;pH,1.5~2.0。根据上述三价铬钝化工艺确定了pH范围,pH低于1.0时钝化膜层发雾,反应较快:pH**2.5时钝化膜层色泽不均匀。氧化剂的调整根据配方氧化剂的质量浓度在3~8mL/L范围,氧化剂质量浓度低钝化膜层易发雾,氧化剂质量浓度高时钝化膜层色泽艳丽,铝钝化剂,但易脱膜。鉴于零件的特性,试验确定的三价铬钝化配方一为:硝酸铬,20~30g/L;氧化剂,3~8mL/L;pH调整剂,4~6mL/L;pH,1.5~2.0;t,30s~1min;θ,35~45℃。该三价铬彩色钝化工艺形成的彩色钝化膜色泽鲜艳、均匀,操作条件范围广泛,适宜大批量、自动化生产。