在上一期讲座中,我们介绍了镀铬皮膜中不含任何六价铬,但它存在于以铬酸作为主要成分的铬酸盐皮膜中,且其含量越高,则耐腐蚀性越好。
通过化学手段形成与铬酸盐处理一样的皮膜的处理工艺,称为化成处理,而采用这一工艺加工出的皮膜称为化成皮膜,以前,这一工艺同样也需要使用铬酸。
代表性的产品,就是用于提升铝合金以及镁合金密合性的化成处理。这是因为这两种金属都很活跃,在空气中会形成天然的氧化膜,如果直接进行涂装,则由于附着力极差,会导致漆膜脱落。此外,大量生产的经过表面处理的钢板,作为电镀之后的后处理,同样也会实施铬酸盐处理。
目前已经研发出多种对策,作为这些应用场景下的无六价铬措施。主要研究方向有两个。
(1)三价铬铬酸盐皮膜
六价铬是受管制的,但三价铬并未受到管制,所以这一工艺是使用运用了常规铬化合物的三价铬处理液来形成化成皮膜。已成为当前镀锌后的铬酸盐皮膜处理的主流。目前制造商正在销售的商品案例,如【表1】所示。
【表1】六价铬与三价铬化成皮膜的对比
种类 | 六价铬浓度 | 膜厚 | 全Cr量 | 三价Cr量 | 六价Cr量 |
蓝色皮膜 | 0 | 0.1 | 25-40 | 25-40 | 0 |
黄色皮膜 | 0 | 0.2 | 30-40 | 30-40 | 0 |
虹色皮膜 | 0 | 0.3 | 60-90 | 60-90 | 0 |
有色皮膜 | 1-5 | 0.3 | 110-190 | 50-90 | 60-100 |
黑色皮膜 | 10-20 | 0.7 | 280-420 | 200-300 | 80-120 |
(2)铬以外的化合物
镁作为一种工业材料的出现,主要是由于移动电话的爆发性普及,其应用的历史还很短,而铝则长期以来一直被用于饮料罐(啤酒、咖啡等罐装饮品)以及建筑材料,无铬化成皮膜早已普及使用。
用于替代铬的金属盐,包括钛Ti、锆Zr、锰Mn、钼Mo、钒V、钴Co等所谓的过渡金属以及铈Ce等稀土元素。
然而,这些成分单独使用时所能达到的耐腐蚀性并不能达到铬酸类的水平,因此在实际应用中,这些成分需要与单宁酸、胶体二氧化硅、水溶性聚合物、有机硅烷化合物等螯合剂混合使用。
表面处理的终极目标是无铬化,因此,或许三价铬铬酸盐处理最终也将消失。