鍍後處理

鍍後處理和鍍前處理在金屬的表面鍍工藝中佔有極其重要的地位，許多采用表面鍍技術製造的產品出現缺陷往往都是由前處理或後處理不當造成的。為了提高鍍層的抗腐蝕性能，一般都要同時進行除氫和鈍化處理，有些還需要塗有機膜，如鍍鋅件目前一般要經過除氫和化學鈍化處理，仿金電鍍要經過化學鈍化和塗有機膜處理等。

除氫對於電鍍產品顯得尤為重要，因為在電鍍體系中，被鍍金屬離子在陰極上得到電子，氫離子也同樣會得到電子，生成原子態的氫，滲透到金屬鍍層內部，使鍍層產生疏鬆，當擱置一段時間後，原子態的氫會結合生成氫氣而體積膨脹，這樣就導致鍍層產生針孔、鼓泡甚至脱落等不良缺陷，如果滲透到基體還會導致整個構件的氫脆現象，特別是對於高強度鋼，一旦滲氫容易導致構件的脆斷。因此，電鍍後要在一定的温度下熱處理數小時，以驅除滲透到鍍層下面或者基體金屬中的氫。

相對於鈍化處理來説，除氫處理的方法比較單一和簡單，一般都是採用熱處理的方式把原子態的氫驅逐出來，對於常用的鍍鋅構件，一般是在帶風機的烘箱中，220℃恆温條件下保温2小時，這個工序一般是在鈍化之前，這樣不會造成由於驅氫而導致鈍化層的破裂。不鏽鋼化學鍍鎳後經過400℃，1.5h的熱處理，可以顯著提高其硬度，降低脆性。Fe-Mn合金鍍層經過100℃、150℃、200℃，1.5h的除氫處理後，拉伸結合強度分別提高了49.5%、75.5%和121.8%，可見，除氫處理對於提高鍍層的性能具有重要作用。

由上可見，除氫處理通常是選擇一個最佳的温度區間（一般是在200～300℃之間）和時間（一般是2～3h）進行熱處理，但是針對不同的鍍層稍有差異，而且不同的處理温度和處理時間對鍍層的性能也有一定的影響。因此，除氫要保證即能有效的驅除滲透到鍍層或者金屬基體的原子態的氫，又不會導致鍍層破裂。

鈍化處理是指在一定的溶液中進行化學或電化學處理，在鍍層上形成一層堅實緻密的、穩定性高的薄膜的表面處理方法，鈍化使鍍層的耐腐蝕性能進一步的提高並增加表面光澤和抗污染的能力。

鈍化處理按照鈍化膜的化學成分可分為無機鹽鈍化和有機類鈍化兩類；根據鈍化膜組成成分對人體的危害性可分為鉻酸鈍化和無鉻鈍化。鉻酸鈍化是無機鹽鈍化的一個分支，目前國內外研究較多的無鉻鈍化有：鉬酸鹽溶液、鎢酸鹽溶液、硅酸鹽溶液、鈦鹽鈍化、含鋯溶液、含鈷溶液、稀土金屬鹽溶液、三價鉻溶液、磷酸鹽鈍化（磷化處理）等無機鹽鈍化和有機類鈍化等

無機鹽鈍化處理研究比較成熟和應用較早的是鉻酸鹽鈍化，在含鉻鈍化膜中，Cr3+起骨骼作用，Cr6+起血肉作用，Cr6+在空氣中具有良好的自修復功能，因而對鍍層具有很好的保護作用，而且，改變Cr6+和Cr3+的不同配比，還可以得到不同色彩的鈍化膜。由於這些突出的優點使得鉻酸鈍化仍然是目前應用最廣的鈍化工藝。但是由於Cr6+具有相當高的毒性且易致癌，隨着人們環境保護意識的增強，越來越希望尋找可以代替鉻酸鈍化的新配方和新工藝。

鉬和鉻是同族元素，因此，它與鉻具有相似的化學性質，鉬酸鹽已經廣泛用於鋼鐵以及有色金屬的緩蝕劑和鈍化劑。鉬酸鹽鈍化處理方法主要有陽極極化處理、陰極極化處理和化學浸泡處理。把鍍鋅件在鉬酸鹽中進行化學浸泡處理，測試結果表明鉬酸鹽鈍化比不上鉻酸鹽鈍化，但可以明顯提高鋅層的耐蝕性。使用鉬酸鹽/磷酸鹽體系處理鍍鋅件，腐蝕試驗結果顯示，在中性和鹼性環境中，其鈍化效果沒有鉻酸鈍化好，但是在酸性環境中卻優於鉻酸鈍化，室外暴露試驗結果相當。鋅鎳合金鍍層經過鉬酸鹽鈍化處理，其耐腐蝕性能也不如鉻酸鈍化，並且不具有自修復作用，不過還是可以明顯提高合金的耐腐蝕性能。

鎢酸鹽作為金屬的緩蝕劑同鉬酸鹽具有相似性，鋅、錫合金的經鎢酸鹽鈍化形成的鈍化膜，鹽霧試驗顯示其耐腐蝕性能要遜於鉻酸。用於鈍化Sn-Zn合金時，其抗鹽霧性能和抗濕熱循環試驗性能比鉻酸鹽和鉬酸鹽都要差。

硅酸鹽鈍化處理具有價格低廉，無毒、無污染，化學穩定性好等優點。但是其耐腐蝕性能比較差，日本的有關實驗室正進行着硅酸鈉為主體的電解液中陽極極化鍍鋅鋼板形成高耐腐蝕的氧化膜研究，不過，仍處於實驗室研究階段。

含鋯溶液已經代替鉻酸鹽用於鋁基表面的預處理，但很少用在鋅基金屬的處理，一般可以用來作為鍍鋅件塗漆的前處理，而不作為鋅基表面的後處理。此外，含鋯溶液還存在成本較貴問題。

含鈷溶液一般應用較多還是鋁及鋁合金表面的鈍化處理，對於鋅基金屬表面的研究不多。

稀土金屬如含有鈰、鑭等的鹽類是鋁合金在含氯溶液中有效的緩蝕劑，研究表明鈰的氧化物和氫氧化物能對鍍鋅層起到很好的保護作用。對於三價鉻溶液，雖然其毒性只有六價鉻的1%，對三價鉻的鈍化研究也有不少，不過其耐腐蝕性能還遠遠達不到要求，再者使用三價鉻也沒有從根本上解決鉻的污染問題，因此很難普及。

主要有二氨基三氮雜茂（BAT4）及其衍生物的鈍化，丙烯酸樹脂鈍化、環氧樹脂鈍化、單寧酸鈍化、植酸鈍化和有機鉬酸鹽鈍化等。

Z.W.Chen等學者認為，對鍍鋅層最有希望代替鉻酸鹽鈍化的是一些特別的鋅的有機螯合處理，它能在鋅表面形成一層不溶性有機複合物薄膜，膜內分子以配位形式與基體金屬相結合，形成屏蔽膜層，增強了膜的抗蝕性。研究表面，苯駢三氮唑（BTA）及其衍生物對鋅具有較好的抗腐蝕效率。

美國專利5662967提到的一種金屬基表面鍍鋅處理的鈍化方法，其鈍化液中含有烷基甲基丙烯酸酯聚合物，通過實驗，認為在總體上用這種含有烷基甲基丙烯酸酯聚合物所配置成的鈍化液浸鍍Zn或Zn-Al合金後，耐腐蝕性能接近甚至某些方面超過了鉻酸鹽鈍化，很有發展前途，不過目前國內還沒有見到其使用。

單寧酸是一種多元苯酚的複雜化合物，水解後溶液呈現酸性，可以用於鍍鋅層的鈍化處理，成膜過程中，單寧酸提供膜中所需要的羥基和羧基，一般來説，濃度高對成膜有利，隨膜層變厚，顏色變深，耐蝕性能增強，但是濃度超過40%，雖然膜層顏色加深，但是對耐腐蝕性能影響不大。不過單寧酸存在價格較貴，與規模的生產應用還存在一定距離。

以歐洲鋼鐵企業為中心的研究機構正在致力於電解聚合法研製有機防鏽膜如有機硅烷、硫醇等來代替鉻酸鹽表面處理方法，不過，目前僅處於實驗室研究階段。

植酸可以在金屬表層形成堅固緻密的單分子保護膜，抑制金屬的氧化腐蝕。從而是一種理想的鈍化液。

為了進一步的提高無鉻鈍化膜的耐腐蝕性能，又有研究將有機物與無機鹽進行混合對鍍層進行鈍化處理。使用混合鈍化液所獲得的鈍化膜其耐腐蝕性能通常要比單一的無機鹽鈍化或有機物鈍化更加優良。

單寧酸可以用於鍍鋅件的鈍化處理，但是如果在鈍化液中加入金屬鹽類，有機或無機緩蝕劑，可以進一步增強其耐腐蝕性能。

對經過水溶性的丙烯酸樹脂加入到鉬酸鹽和磷酸鹽中得到的鈍化液處理後的鍍鋅試件的耐腐蝕性能進行了測試，其抗腐蝕性能接近了鉻酸鈍化。

歐洲專利0792922中發明的一種新型的鈍化液，用該專利的鈍化液浸泡鍍Al-Zn合金或Al後可在鍍層上形成一層由無鉻塗層混合物形成的塗層，這層混合物包括凍膠凝膠相和分散相，凍膠凝膠是一種有機聚合物，包括水溶性聚合物和那些可以溶解在無水溶劑中的聚合物，聚合物一般選擇環氧樹脂，也可以選擇丙烯酸聚合物、聚亞胺酯等，連續相一般是無鉻鹽類，一種是稀有金屬酯以及鹼和鹼土金屬的釩酸鹽，另一種是鹼金屬的硼酸鹽。根據專利配置的鈍化液（有機聚合物加入硼酸鈣及亞釩酸鈉）進行試驗並於鉻酸鹽做比較，3000小時的鹽霧試驗顯示其抗腐蝕性能可以同鉻酸相匹敵。

無機鉬酸鹽鈍化大多數是採用單一的鈍化液試劑處理金屬表層，所獲得的塗層的耐腐蝕性能相對於鉻酸鈍化還不是很好。採用鉬酸鹽與多種組分複合配方，借分子間協同緩蝕作用可以提高耐腐蝕效率。

由於有機物能在鋅表面形成一層不溶性的複合物薄膜，當加入適量的無機緩蝕劑時有機膜內的分子與無機金屬鹽及金屬基體相結合，構成屏蔽層，使膜比起單獨使用無機物緩蝕劑或有機物所形成的膜層緻密的多，從而增強了膜的抗腐蝕性能，由於採用的無機物及加入的各種無機緩蝕劑都是無毒的，所以用來代替有毒的鉻酸鹽鈍化是有希望的。

無鉻鈍化對塗鍍鋼板生產廠家的環保有利，但是無鉻鈍化處理的工藝設備投資和生產成本會上升，而且無鉻鈍化工藝對市場和產品的適應能力差，一般來説，鉻酸鈍化的鋼板的耐腐蝕性要比無鉻鈍化鋼板的好。對於汽車塗裝來説，使用鉻酸鈍化處理的汽車車身鍍鋅鋼板塗裝時可以使用無鉛或低鉛油漆，而採用無鉻鈍化處理的汽車車身鍍鋅鋼板塗裝時必須使用含鉛電泳油漆，即為了保證一定的耐腐蝕能力，鈍化液和底漆二者之間必須有一個是有毒的，由於單位面積使用的含鉛電泳油漆比鈍化膜要多，而鉻酸鹽鈍化處理的鍍鋅板耐腐蝕性能更加好，使用技術更加成熟，因此，目前還是被更多的用户青睞。

儘管已經有各種不同的無鉻鈍化工藝，但是還沒有一種無鉻鈍化工藝能夠完全取代鉻酸鹽鈍化，雖然有些無鉻鈍化性能已經接近鉻酸鈍化，不過其市場前景，應用範圍以及環保效果還有待進一步的研究。隨着人們對環保意識的日益增加，對於使用最廣泛的鍍鋅行業，有希望代替其鉻酸鈍化的無鉻鈍化工藝是鉬酸鹽鈍化和有機類鈍化。

國內對無鉻鈍化的研究報道不是很多，至於其在生產中的應用，由於多種原因仍少見。最近有研究也是從有機物鈍化角度出發，同時考慮到無毒以及零排放的目的，提出了一種新的配方和工藝，在鍍鋅層表面上再塗敷一層水溶性高分子乳液，這層乳液乾燥後即形成一層極薄的無色透明膜，膜的厚度大約在微米級，由於無色透明，即防止了鍍鋅層的腐蝕，又保持了原有的外觀，目前在這方面的應用國內尚處於空白。針對這層有機膜進行了耐腐蝕實驗。主要包括室外暴曬實驗、鹽霧實驗和浸泡鹽水實驗。有機膜層的耐腐蝕性能已經通過檢驗，並且超出了預期的結果，耐腐蝕性能優良。目前，這種乳液已經在一家鋼管廠試用，由於工藝上還有一些正待解決的問題。仍在進一步的研究中，但是，由於其用量少、價格低廉、設備投資少等優點，相信不久可以推廣使用。