金属表面处理——钝化技术

金属表面处理——钝化技术

表面处理即是通过物理或化学的方法在材料表面形成一层具有某种或多种特殊性质的表层。通过表面处理可以提升产品外观、质感、功能等多个方面的性能。

金属表面处理-钝化技术

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钝化概述

　　一种活性金属或合金，其中化学活性大大降低，而成为贵金属状态的现象，叫钝化。金属由于介质的作用生成的腐蚀产物如果具有致密的结构，形成了一层薄膜（往往是看不见的），紧密覆盖在金属的表面，则改变了金属的表面状态，使金属的电极电位大大向正方向跃变，而成为耐蚀的钝态。如Fe→Fe＋＋时标准电位为－0.44V，钝化后跃变到＋0.5～1V，而显示出耐腐蚀的贵金属性能，这层薄膜就叫钝化膜。

铝合金表面的化学转化膜工艺大体可以分为两种：一种是铬酸盐钝化处理法，一种是非铬酸盐钝化处理法。虽然铬酸盐钝化处理具有许多优越之处，但是由于 (Cr ) 毒性高，易致癌，对环境污染大，许多国家已经严格限制铬酸盐的使用与排放，并且随着欧盟 指令的生效使得铬酸盐在金属表面处理中的使用受到极大的限制 因此，研制新型无铬钝化工艺取代传统铬酸盐钝化十分必要。

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钝化原理

金属或合金受一些因素影响，化学稳定性明显增强的现象，称为钝化。由某些钝化剂（化学药品）所引起的金属钝化现象，称为化学钝化。如浓HNO3、浓H2SO4、HClO3、K2Cr2O7、KMnO4等氧化剂都可使金属钝化。金属钝化后，其电极电势向正方向移动，使其失去了原有的特性，如钝化了的铁在铜盐中不能将铜置换出。此外，用电化学方法也可使金属钝化，如将Fe置于H2SO4溶液中作为阳极，用外加电流使阳极极化，采用一定仪器使铁电位升高一定程度，Fe就钝化了。由阳极极化引起的金属钝化现象，叫阳极钝化或电化学钝化。

       金属处于钝化状态能保护金属防止腐蚀，但有时为了保证金属能正常参与反应而溶解，又必须防止钝化，如电镀和化学电源等。金属是如何钝化的呢？其钝化机理是怎样的？首先要清楚，钝化现象是金属相和溶液相所引起的，还是由界面现象所引起的。实验表明，测量时不断刮磨金属表面，则金属的电势剧烈向负方向移动，也就是修整金属表面可引起处在钝态金属的活化。即证明钝化现象是一种界面现象。它是在一定条件下，金属与介质相互接触的界面上发生变化的。

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钝化膜理论

       金属表面的钝化膜是什么结构？是独立相膜还是吸附性膜呢？目前主要有两种学说，即成相膜理论和吸附理论。

       成相膜理论认为，当金属溶解时，处在钝化条件下，在表面生成紧密的、复盖性良好的固态物质，这种物质形成独立的相，称为钝化膜或称成相膜，此膜将金属表面和溶液机械地隔离开，使金属的溶解速度大大降低，而呈钝态。实验证据是在某些钝化的金属表面上，可看到成相膜的存在，并能测其厚度和组成。如采用某种能够溶解金属而与氧化膜不起作用的试剂，小心地溶解除去膜下的金属，就可分离出能看见的钝化膜，钝化膜是怎样形成的？当金属阳极溶解时，其周围附近的溶液层成分发生了变化。

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钝化的分类

1）化学钝化：又称自动钝化，金属与钝化剂的自然作用而产生的钝化现象。如铬、铝、钛等金属在空气和很多种含氧的溶液中，都易于被氧所钝化，故这些金属称为自钝化金属。利用它可以使某些金属达到减缓腐蚀的目的。如一般钢铁常采用硝酸、重铬酸钾、亚硝酸钠等溶液进行钝化处理；在铁中加入易钝化金属组分可冶炼成耐蚀不锈钢等。

        2 )酸洗钝化：用途：对不锈钢全面酸洗钝化，清除各类油污、锈、氧化皮、焊斑等污垢，处理后表面变成均匀银白色，大大提高不锈钢抗腐蚀性能，适用于各种型号不锈钢零件、板材及其设备。特点：操作简单，使用方便、经济实用，同时添加了高效缓蚀剂、抑雾剂，防止金属出现过腐蚀和氢脆现象、抑制酸雾的产生。特别适用于小型复杂工件，不适合涂膏的情况，优于市场同类产品

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钝化处理

钝化处理是化学清洗中最后一个工艺步骤，是关键一步。锅炉经酸洗、水冲洗、漂洗后，金属表面很清洁，非常活化，很容易遭受腐蚀，所以必须立即进行钝化处理，使清洗后的金属表面生成保护膜，减缓腐蚀。很明显的作用：对不锈钢全面酸洗钝化处理，清除各类油污、锈、氧化皮、焊斑等污垢，处理后表面变成均匀银白色，大大提高不锈钢抗腐蚀性能，适用于各种型号不锈钢零件、板材及其设备。

1）特点：操作简单，使用方便、经济实用，同时添加了高效缓蚀剂、抑雾剂，防止金属出现过腐蚀和氢脆现象、抑制酸雾的产生。特别适用于小型复杂工件，不适合涂膏的情况，优于市场同类产品。

       2）使用方法：根据不锈钢的材质和氧化皮严重程度不同，可以用原液或按1：1~4的比例加水稀释后使用；铁素体、马氏体和镍含量低的奥氏体不锈钢（如420、430、200、201、202、300、301等）稀释后使用，镍含量较高的奥氏体不锈钢（如304、321、316、316L等）用原液浸泡；一般常温或加热到50~60度后使用，浸泡3-20分钟或更长时间（具体时间和温度用户根据自己的试用情况确定），至表面污垢完全清除，成均匀银白色，形成均匀致密的钝化处理膜为止，处理完成后取出，用清水冲洗干净，最好再用碱水或石灰水冲洗中和。

6.钝化液参考配方

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常见钝化液

常温钝化的镀锌层三价铬彩色钝化剂，三价铬钝化液，镀锌钝化液，无铬钝化液 ，用于钢铁镀锌后的彩色钝化处理剂，钝化槽，高浓度彩色钝化剂，金属钝化液，镀铬钝化液，不锈钢环保钝化液，酸洗钝化液，酸洗钝化膏，不锈钢酸洗钝化液，不锈钢酸洗钝化膏，不锈钢环保酸洗液，银白钝化液，蓝白钝化液，五彩钝化液，军绿钝化液，黑色钝化液，三价铬蓝白钝化液等。