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三价铬化学转化剂的研究 □青烽精细化工有限公司 【摘要】随着人们环保意识的日益加强,为了尽量减少金属表面前处理工艺对环 境的污染,满足市场需求,对无铬化学转换剂和三价铬化学转换剂的研究已成为 一种必然趋势, 本文主要阐述了三价铬化学转化处理剂的组成、工作机理、优势 以及其在实际中的应用。 【关键词】三价铬、化学转化、金属、表面处理 1.前言 长期以来，铬酸盐转化膜广泛应用于各种金属的表面处理。但是六价铬是一 种剧毒物质，具有致癌、致畸和诱发基因突变的作用，对于诸多表面处理工艺造 成了环境的巨大负担，世界各国对其管理与监督日趋严格。因此需要研究和开发 一种无毒或低毒的物质以取代铬酸盐转化。 随着人们生活质量的提高，对产品的环保要求也越来越高。现在已经出现的 无铬技术：包括象稀土金属系、植酸、硅烷、纳米陶瓷等。但现有的无铬技术还 存在膜层质量较差、工艺复杂、成本较高等缺点。而实验证明通过某些手段可以 使三价铬转化工艺达到六价铬的效果，故三价铬转化工艺目前仍有其实用性价 值。 2.三价铬转化特点 1) 处理液中不含六价铬，处理后膜层中也不含有六价铬。 2) 符合RoHS、WEEE和ELV规范。 3) 本三价铬处理剂液可以用于多种种设备，如喷淋式、浸泡式。 4) 低温型的工艺，可以常温使用。 5）不含磷酸盐、硝酸盐、锌、镍、锰及挥发性有机物。 6）适用于多种金属，铁材、铝材、热浸镀锌材、电解镀锌材及锌合金等。 7）适用于油漆与粉体及电泳涂装的前处理。 8）生产时没有沉淀产生。 9）与涂层亦良好的结合力和耐蚀性能。 本处理剂会在金属表面生成均匀密致的纳米级转化层，尤其在压铸铝合金及 镀锌材有非常明显效果，以中钢电解镀锌材为例，经处理后耐中性盐雾测试100 小时不出白锈，在铝材方面，其耐盐雾测试与六价铬转化膜相当。 2.1 三价铬处理剂工作机理 当金属与的三价铬处理剂槽液相接触后，在两相界面间便发生了金属的氧化 + 和H的还原等氧化还原反应，使得界面附近的pH上升,三价铬在槽液中形成络合 物的稳定性下降，与OH、Ti和Zr的离子等反应形成不溶性化合物，随着pH的- 不断上升，含有Cr及Ti和Zr的化学转化膜在金属表面析出形成。 2.2 三价铬处理剂的组成 三价铬处理剂浓缩液是按照特定比例的水溶性三价铬化合物、水溶性镁化合 物、水溶性Ti和Zr化合物、氟化合物成份及其它添加剂配比而成。与金属材料 反应后，形成含有0.05~0.8 mmol/m 的Cr及0.05~1 mmol/m 的Ti和Zr的化学2 2 转化膜，化学转化膜厚度为40~100 nm。 2.3 三价铬处理剂的工艺条件和配置方法 2.3.1 工艺流程 脱 → 水 → 水洗 → 三价铬 → 水 → 水洗 → 水切 脂 洗 (纯水佳) 处理剂 洗 (纯水佳) 干燥 2.3.2 工艺条件 三价铬处理剂浓缩液 40~60 ml/L pH值 4.0~4.2（用1%的氢氧化钠或5%硫酸调整） 总酸度 3.5~8 point 使用温度 常温~35℃ 使用时间 30~120秒 喷淋时压力 0.8~1.2 bar 2.3.3 配置方法 先在PVC塑料槽或者不锈钢槽内加入清水（最好为去离子水），然后加入计 算量的三价铬处理剂，搅拌均匀，槽液为淡绿色，测量pH，必要时调整到范围 内。 2.4 三价铬处理剂工作液的维护管理 1) 三价铬处理剂工作液的新配槽为淡绿色液体。 2) 生产时其pH值每2小时检测一次，一般随使用时间延长和产品量的增加 而pH值不断上升。处理时间随温度的降低而适当延长。 3) 随着生产的进行，三价铬处理剂工作液应定期分析并添加。其消耗量为处