韩波

摘要：金属制品钝化工艺中利用草酸钠能够电离出大量草酸根离子，草酸根离子与金属制品表面残留的酸性离子结合，生成弱酸性草酸，达到提高水中的PH值、降低酸度的有效中和作用。表面钝化处理，采用强氧化剂铬酸酐与水稀释后的溶液，在金属表面生成一层致密、覆盖良好同时具有晶体结构的独立固相钝化薄膜层，钝化膜中以三价铬的存在最多，在钝化膜中起到骨架作用，其次是水，再其次是六价铬。大量三价铬化物难溶于水，隔尽了空气中的氧气和水分的渗透，封闭了金属制品表面金属层的孔隙。少量的六价铬分布于膜内，可对被擦掉的钝化膜起到自动修复作用，能够把轻度撕破的钝化膜重新完整的修复起来，使金属制品耐蚀性能大幅提高。

关键词：金属制品表面处理钝化铬酸酐草酸钠

由于许多金属制品使用领域对金属制品要求不能发生氧化现象，金属制品表面不得有锈迹存在，因此，需要对金属制品采取防锈的表面处理方法，使金属制品在后续的生产、加工等环节满足使用要求，本文所述的表面处理方法仅指通常采用的金属制品表面化学防锈处理方法。

目前，金属制品表面化学防锈处理方法是大多采用能使金属制品表面呈钝态的阳极型缓蚀剂、强氧化剂亚硝酸钠（NaNO2）来钝化金属制品，其原理为：采用直接对金属制品表面金属作用，当金属阳极溶解时，在金属制品表面生成一层致密、覆盖良好、固体相态的钝化氧化薄膜层。这层薄膜构成独立的固相膜层，把金属制品的表面与空气及其它外在介质隔离开来，使金属的电位移向正方向，活泼的溶解着的金属表面状态发生突变，金属的溶解速度急速下降转入钝态，避免金属制品遭到腐蚀。

根据金属制品表面化学防锈处理方法的流程和机理不难看出：

首先，金属制品在经过表面处理过程中，经酸洗和水冲洗后，金属制品表面很清洁，但是非常活化，很容易遭受腐蚀，当采用钝化液产生的钝化薄膜层将金属制品表面与外在介质隔离开，那么钝化薄膜层质量的差异对最终表面钝化处理效果起到关键性作用，但是经亚硝酸钠钝化产生的钝化薄膜层具有弹性差、孔隙率大、耐蚀性和耐磨性不佳等特点，因此，经钝化处理后的金属制品存放时间短，短期内金属制品表面依然会重新发生氧化现象产生锈斑，不仅浪费钝化原材料，而且增加生产成本和能源消耗，以及金属材料损耗，尤其是延误了生产周期，严重的妨碍和制约了生产的正常有序进行。

其次，在表面钝化处理工艺过程中，水洗由于受生产不断的循环，硫酸缸内的酸根离子会不断地被带入水洗缸内，水中的PH值降低酸性提高，附着在金属制品表面酸性物质增多，对金属制品起到腐蚀作用，即便有循环水不断的补充，稀释水中的酸度，但也无法阻止酸根离子的进入，因此水缸内的酸根离子总是存在。同时，由于金属制品表面金属存在细微孔隙，酸洗时酸液无法得到有效渗透，而不能有效发生化学反应，或即便渗透，但是渗透的酸性物又难以彻底清除。所以使得金属制品表面呈现酸性，直接影响了后续表面钝化处理工艺的效果。

再之，金属制品往往因长时间氧化，存在顽固锈斑，金属制品表面在硫酸酸洗时酸液不能对顽固锈斑有效彻底清除，所以后续的表面钝化处理工艺就不能达到预期的效果。

最后，由于运输等其他原因造成金属制品表面钝化层破坏、或钝化表面处理后产品距离使用时间较长，当大气湿度高于临界湿度后，金属制品表面便出现水膜或水珠，大气中含有的有害杂质溶解于这些水膜、水珠，即成电解液，加剧对金属制品表面金属锈蚀。又如烟雾、煤灰、氯化物和其他酸、碱、盐颗粒等其它污染杂质的活性离子对金属制品表面金属钝态破坏引起的腐蚀等等。

鉴于上述，金属制品在表面处理工艺过程中酸洗后能够呈现中性，同时改变金属制品表面钝化膜的结构，那么金属制品表面处理的钝化就能起到真正防氧化、耐蚀作用。

首先，在表面钝化处理工艺流程中采用草酸钠（Na2C2O4）进行中和，根据草酸钠能够电离出大量得草酸根离子的作用，草酸根离子与金属制品表面残留的酸性离子结合，生成弱酸性草酸，从而提高水中的PH值降低酸度；和利用草酸钠具有易挥发性，金属制品在吊离草酸钠溶液时，草酸钠自然挥发脱离金属制品表面，使金属制品完全呈现洁净中性的表面；以及借助草酸钠极强的还原能力，将铁锈中的三价铁还原成二价铁，二价铁的溶解度更大，从而进一步促进铁锈溶解，能够有效地清除金属制品表面残余的顽固锈斑。

其次，在表面钝化处理工艺中选用强氧化剂铬酸酐（CrO3）作为钝化剂，在金属制品表面生成一层致密、覆盖良好同时具有晶体结构的独立固相钝化薄膜层，钝化薄膜层的主要成分是铬酸锌（ZnCrO4）和铬酸铬（CrO3·Cr2O3·nH2O）。钝化膜中以三价铬的存在最多，在钝化膜中起到骨架作用，其次是水，再其次是六价铬。大量三价铬化物难溶于水，隔尽了空气中的氧气和水分的渗透，封闭了金属制品表面金属层的孔隙。少量的六价铬分布于膜内，可对被擦掉的钝化膜起到自动修复作用，能够把轻度撕破的钝化膜重新完整的修复起来使耐蚀性能大大提高。铬酸酐钝化具有的膜弹性大、孔隙率小、耐蚀性和耐磨性良好等特性，尤其是对腐蚀破坏以及其他原因对钝化膜破坏的自动修复性能是当前其它钝化处理剂所不可比拟的。因此采用铬酸酐钝化形成的钝化膜就能有效的把金属制品表面与外在介质隔离开，使金属的电位移向正方向，活泼易溶解的金属制品表面金属状态发生突变，金属的溶解速度急速下降转入钝态。

通过上述草酸钠中和，并且利用铬酸酐表面钝化处理剂，金属制品的表面就不再产生氧化现象，无锈迹产生，表面处理效果显著，不仅钝化原材料得到有效控制减少浪费，而且成本及能源明显下降，有效地保障了生产周期，促进了生产的正常有序进行。

参考文献

[1]范新民主编.《表面处理工实用技术手册》.江苏科学技术出版社,2003年6月.

[2]柳玉波主编.《表面处理工艺大全》.中国计量出版社,1996年5月.