黄铜制品钝化处理

黄铜制品钝化处理新工艺

郑仕远 卿立述 胡春平

摘要:黄铜制品极易变色，须进行钝化处理。由于传统铬酸盐钝化工艺存在钝化膜色泽不均匀及红斑等缺陷，采用二步钝化工艺，消除了传统钝化工艺的缺点。进一步提高了钝化膜的抗变色性能。

关键词:黄铜； 钝化； 重铬酸盐；

文章编号： 1001-227X(2000)02-0024-03

A new process for the passivation of brass products

ZHENG Shi-yuan, QING Li-shu, HU Chun-ping

Abstract:Brass products are usually passivated for their susceptibility to tarnishing. In view of the weaknesses of traditional chromating process such as heterogeneous color and red spots when exposed to the air, two-step-passivating process was adopted using potassium dichromate. Defects of the traditional chromating process have been eliminated, and passivating films are further improved in antitarnishing.

Keywords:brass; passivation; dichromate

1 前言

黄铜是一种铜锌合金材料，因其优异的性能被广泛地应用于仪器仪表、医疗设备、轻工制品、小五金及电子等领域。由于外环境的影响，黄铜件极易变色，为此，黄铜制品必须经过表面防腐处理方可使用。对黄铜件而言，比较有效的表面防腐处理方法是重铬酸盐钝化处理。为了丰富钝化膜的外观色泽，获取抗变色性能更好的钝化膜，我们探讨了钝化工艺对外观色泽及抗变色性能的影响。

2 实验

2.1 原料

浓硫酸(CP)、浓硝酸(CP)、浓盐酸(CP)、碳酸钠(CP)、磷酸钠(CP)、硅酸钠(CP)、OP乳化剂(工业级)、重铬酸钾(CP)、氯化钠(CP)、黄铜(含Cu 60%)

2.2 钝化工艺

一步钝化工艺：

化学除油→水洗→预酸洗液→水洗→混酸浸蚀→水洗→钝化(钝化

液1号)→水洗→干燥

二步钝化工艺：

化学除油→水洗→预酸洗液→水洗→混酸浸蚀→水洗→钝化(钝化液1号)→钝化(钝化液2号)→水洗→干燥

2.3 配方及工艺条件

化学除油：碳酸钠10～20 g/L，磷酸钠10～20 g/L，硅酸钠10～20 g/L，OP乳化剂2～3 g/L，温度70～80℃。

预酸洗液：硫酸100～150 ml/L，盐酸30～50 ml/L，温度20～30℃，时间30～60 s。

混酸浸蚀液：硫酸25%～30%，硝酸12%～15%，盐酸0.5%～1.0%，食盐5%，余量为水，温度为20～30℃。

注意：如盐酸不足，浸蚀后的基体泛白，钝化膜色泽不均匀，有彩虹：如盐酸过量，浸蚀后的基体呈紫红色，钝化膜发黑。加入食盐的目的是消除基体表面的纤维状条纹。

钝化液1号：硫酸(25%)1000 g，重铬酸钾65 g，温度20～30℃。

钝化液2号：硫酸(10%)1000 g，重铬酸钾65 g，温度20～30℃。

3 结果与分析

3.1 黄铜件钝化前的酸蚀处理

金属基体的表面性质对钝化效果产生极大的影响，只有在活性高的表面上才能得到性能优异的钝化膜。混酸浸蚀的目的是均匀地溶掉一层金属，以使基体露出新鲜的、活性更高的表面，有利于后续的钝化处理。黄铜件的酸蚀结果见表1。

表1 浸蚀时间对黄铜基体的影响

浸蚀时间(s)外观特色

1～2 露出光亮黄铜表面

2～5 表面有棕黄色透明薄膜

5～8 表面有一层黑色膜

由表1可见，1～2 s的酸蚀刚好将黄铜件表面的金属溶解一层，露出新鲜的表面；2～5 s的酸蚀，腐蚀程度增大，在基体溶解的同时产生了一层薄膜，笔者认为这层薄膜可能由CuO构成；5～8 s的酸蚀，膜的生成速度大于基体溶解速度，表面的薄膜增厚。

3.2 一步钝化工艺对钝化膜外观及抗变色性能的影响。

将不同腐蚀程度的试样按一步钝化工艺进行钝化处理，观察其钝化膜，并测试其抗变色性能。其结果见表2、3。

表2 钝化时间对钝化膜外观的影响

钝化时间 光亮黄铜面样棕黄薄膜面样黑色薄膜面样

8～15 s 光亮度下降，高光亮金黄色高光亮金黄色

暗金黄色

1～3 min 光亮度下降，暗金黄色 光亮度下降，黄色加深 光亮度下降， 黄色加深

6～8 min 光亮度下降，暗金黄色 半光亮油菜花黄色 半光亮油菜花 黄色

＞8 min 黑花斑 黑花斑 黑花斑

表3 不同色泽钝化膜的抗变色结果

钝化试样类型

抗变色结果 暗金黄色膜样 色泽均匀，1～2年不变色

高光亮金黄色膜样 半小时后，色泽不均匀，有红斑出现，除红斑外，其余部分2～3年不变色

半光亮油菜花黄色膜样 半小时后，色泽不均匀，有红斑出现，除红斑外，其余部分

3～4年不变色

抗变色实验是将试样暴露在空气中进行

由表2、3可见，对不同酸蚀试样，按一步钝化工艺进行处理，在适当的工艺条件下，可获得暗金黄色和高光亮金黄色→半光亮油菜花黄色的钝化膜。对比这几种钝化膜的抗变色性发现，虽然高光亮金黄色→半光亮油菜花黄色钝化膜的抗变色性能优于暗金黄色钝化膜，但试样钝化膜不均匀，有红斑出现。

笔者认为，出现红斑的可能性有两个：一是黄铜试样材料的缺陷使得高价铬渗入晶界内部无法彻底而导致的。二是钝化工艺存在问题。至于材料的缺陷问题不属于本文研究的范围，本文只对钝化工艺进行研究，为此我们采用二步钝化工艺，旨在通过钝化工艺的改进来消除红斑。

3.3 二步钝化膜的外观色泽及抗变色性能 按二步钝化工艺对不同酸蚀试样进行钝化处理，钝化工艺对钝化膜外观及抗变色性能的影响见表4、5。

表4 二步钝化工艺对黄铜外观色泽的影响 酸蚀试样

钝化时间(钝化液1号) 钝化时间(钝化液2号) 光亮黄铜面

样 8-15 s 1-3 min

6-8 min

12 min 内呈暗金黄色，超过12 min 起黑斑 9 min 内呈暗金黄色，超过9 min 起黑斑 7 min 内呈暗金黄色，超过7 min 起黑斑 棕黄薄膜面样 8-15 s

1-3 min

6-8 min

5～30 s 为高光泽金黄色；超过40 s 黄色加深； 12～14 min 内为半光亮油菜花黄色；超过14 min 起黑斑 5～7 min 为半光亮油菜花黄色，超过7 min 起黑斑 2～3 min 为半光亮油菜花黄色，超过3 min 起黑斑 黑色薄膜面样

8-15 s

5～30 s 为高光泽金黄色，超过40 s 黄色加深； 12～14 min 内为半光亮油菜花黄色；超过14 min 起黑