热镀锌表面铈盐钝化问题及对策研究

2019-02-09张保利李秀峰

世界有色金属 2019年18期

张保利，李秀峰

（河北省冶金研究院，河北石家庄 050031）

伴随着时代的发展，热镀锌作为行之有效的金属防腐手段，在当下钢产品制造加工过程中应用颇多，在致密氧化膜及电化学保护下，镀锌层可以从两方面充分保障钢铁免受大气腐蚀，但由于镀锌层可以在水汽、氧气等相互作用产生的原电池的影响下，会产生白锈，镀锌层会被渐进破坏，因而，有必要在镀锌层增加钝化膜，延长镀锌制品的储运能力，先前钝化工艺以六价铬酸盐为主，后在毒性影响下，包括三价铬酸盐在内在，逐渐被铈盐、钛盐、有机物等代替，本文正是介于铈盐钝化工艺展开探究，以便于铈盐钝化的工业生产及现实应用提供辅助。

1 热镀锌表面铈盐钝化制约影响因素

热镀锌表面铈盐钝化制约影响因素可以从钝化膜的形成及整体操作来看，介于钝化膜的形成，影响因素包括钝化液配比、钝化时间、钝化温度，整体操作上包括操作能力、操作风险预控及其他主观偏差风险。

（1）钝化膜的形成。在展开铈盐钝化过程中，由于未能充分把握钝化液的组成、性质，及钝化时间、温度，导致铈盐钝化存在性能不稳定，或是未能充分产生钝化膜等。从钝化液构成来看，首先可以采用硝酸铈作为钝化膜的基本来源，为促使膜能够均匀附着在镀锌层表面，可以借助过氧化氢、高锰酸钾等强氧化剂作为促进剂，但高锰酸钾易产生红褐色沉淀，过氧化氢会导致钝化膜品控难度较高，除了使用两者作为促进剂外，还可以使用六偏磷酸钠、偏钒酸铵等；其次，从PH值来看，一般需要将钝化液的pH值控制在一定范围内，pH值太低，钝化液对镀锌层的腐蚀效果会更加剧烈，在钝化膜未形成之前，便造成镀锌层被大量溶解，呈现发黑发暗的特点，pH值过高，钝化液对镀锌层的酸蚀效果不佳，无法有效促进钝化膜的形成，造成反应时间过长，析出铈盐的同时，钝化膜未充分形成；钝化时间来看，钝化时间不可过长，也不可过短，过长的情况下，会导致钝化膜过厚，表面分布不均匀，同时，也会导致钝化膜的溶解失重，过短的情况下，会导致钝化膜过薄、不充分，耐蚀效果不佳；从钝化温度来看，钝化温度应控制在合理范围内，一般来说，在达到峰值之前，伴随着钝化温度的上升，钝化膜耐蚀性越强，但在达到峰值之后，伴随着温度的上升，钝化膜的耐蚀性逐渐下降，主要是低温及高温下，钝化膜均匀度不佳，导致其他钝化条件相同下，钝化膜受短板效应制约[1]。

（2）整体操作。整体操作制约因素主要是产生于主观偏差风险，包括操作能力、操作风险及预控、其他风险等，从操作能力上来看，需要操作人员善于观察、善于总结、善于有条不紊的展开工序等，从除油、水洗、碱洗、水洗、酸洗、钝化、水洗等工序，渐进平稳完成铈盐钝化工作；从操作风险及预控下，可从清除杂质，及观察温度、PH值、计时表等，来预防钝化膜成色不佳、性能不佳、无法钝化等风险；从其他风险上来看，主要是包括实验器械准备、实验环境有序化、实验步骤确定化、实验突发意外积极应对等，介于此，来充分保障铈盐钝化的完成。

2 应对人镀锌表面铈盐钝化制约影响因素的策略

在应对镀锌表面铈盐钝化问题上，可以从钝化膜形成把握、整体操作把握两方面切入。

（1）钝化膜形成把握。钝化膜的形成是铈盐钝化的关键所在，与之前的酸洗、碱洗及之后的老化、盐雾测试等不同，该环节是确保钝化膜能够发挥耐蚀效果的关键步骤，应当对其重点把握，铈盐钝化过程需要综合考量钝化液的组成、pH值，及钝化时间、温度。有鉴于此，首先从钝化液组成来看，结膜剂一般选用硝酸铈，在促进剂的选择上，可以根据自身需求、操作能力，自主裁量，在此过程中，需要注意促进剂的氧化性，且促进剂本身不应对钝化温度、钝化液pH值产生负面影响，以此更好的促进铈盐钝化工作；从pH值来看，钝化液的pH值不应过低，也不应过高，对最佳反应pH值，可以在实验前，借助盐雾测试及条件变量等，确定促进钝化膜形成、且表面均匀的最佳pH值大小；从钝化时间来看，对钝化时间的掌握和对pH值的掌握类似，是通过反复的实验或直接查找资料的方式，来确定最佳反应时间；从钝化温度上来看，同样可以反复实验、查找资料等形式，确定峰值转化温度，促进钝化膜高效、均匀完成[2]。

例如，实验开始前，首先根据需求确定转化液构成，比方说六偏磷酸钠结合偏钒酸钠，会增强转化液的稳定性，但钝化膜结成时间较长，镀锌层被溶解较多，钝化膜成色不佳，过氧化氢参与的转化液稳定性相对不佳，但钝化膜结成时间相对短，钝化膜结成效果较好，在选定过氧化氢下，通过反复钝化、盐雾测试，确定峰值pH值、温度、时间，以此展开实验，在此过程中，可以用硼酸调节pH值，以温度计、计时表作为温度控制、时间控制手段。

（2）整体操作把握。整体操作把握包括操作能力、操作风险及预控、其他风险等，首先，制定实验室或生产车间管理条例、操作规范、钝化风险类别及成因防范举措等，以此用于规避环境因素、人为偏差等引起的铈盐钝化失败问题；其次，充分增强操作人员的操作素养，除了要求操作人员掌握基本操作工序、风险偏差因素、风险预控措施等，还要让操作人员善于把握操作契机、善于观察及总结发现、善于渐进程式化完成操作工序等，以此在确保操作人员不会过于参照理论数值，而在观察能力上有所欠缺，无法透过颜色变化、沉淀物析出、钝化膜龟裂等，及时发现钝化问题；最后，督促操作人员善于总结经验，制作铈盐钝化操作笔记，可以进一步的加强操作人员铈盐钝化的熟练度，有效规避铈盐钝化过程中的主观偏差风险。例如，借助制度规范，操作人员对铈盐钝化具备进一步认知，对于如何正当展开铈盐钝化及预控钝化过程风险，具备一定程度的了解，可客观保障铈盐钝化工作的圆满完成，增强操作人员操作素养，可、透过一丝不苟等，规避主观偏差风险，操作人员也可在笔记记录中，对操作要点具备深层次的把握。