三价铬钝化原理

本人从事三价铬钝化研究多年，感于目前市面上对其配方的保密过严，严重阻碍国内对三价铬钝化的认识与研究，现介绍一些入门知识，并公布一些简单配方，希望能满足论坛各位仁兄的求知欲。

一：配方组成

1.1三价铬离子（主成膜剂）：硫酸铬、硝酸铬、氯化铬

1.2络合剂（产品稳定剂）：各大生产商所使用的络合剂不外乎两体系三种原料：有机酸体系－草酸、柠檬酸（通常所用的紫红色药水都是这个体系）；氟体系－氟化钠，氟化铵，氟化氢铵（通常所用的绿色透明药水都是这个体系）。

1.3氧化剂：硝酸根离子。

1.4其它金属离子目的是为了提高耐蚀性并调整钝化膜的颜色。用的最多的有钴、镍及一些稀土元素。

1.5其它阴离子与金属离子的性质差不多，也是一种成膜促进剂。

二：钝化原理

水溶液中Cr3+通常都以[Cr（H2O）6］3+存在，水的络合能力很弱，在发生钝化反应时，体系不稳定，因此需要一些相对较强的络合剂。这与电镀添加剂的本质基本相同。加入络合剂后，铬离子以以下结构式存在：

[Cr(H2O)6-XFX](3-X)+ 0≤X≤3或 [Cr(H2O)6-2X(C2O4)2X](3-2X)+ 0≤X≤1.5 2.1金属锌在氧化剂硝酸的作用下溶解为锌离子。

Zn+H+--àZn2++H2

2.2 由于H+的消耗，使金属的表面pH升高

2.3 随着pH升高，络合离子稳定降低，解离出的氢氧根离子进攻络合离子，使铬离子及溶液中的锌离子形成Cr(OH)3和Zn(OH)2 ，沉淀在锌表面上形成钝化膜；同时，作为络合剂的C2O42－也被解离出来与Co2+形成不溶性的C2O4Co沉淀在钝化膜表面。C2O4Co是非晶态的固体，其能极大的提高钝化膜的抗蚀性能。

这样反复进行，真到钝化膜生长起来。当然，钝化膜的成份并不只是这么简单，到目前为止，还没有一个定论，但这只是科学家的事。

三．配方设计

3.1一度市场上卖的很火的兰白钝化粉配方研究

CrCl3 8~12g/L

NaF 6g/L

HNO3 6ml/L

这个配方主要特点：蓝度高，光亮好，发蓝速度快。但其盐雾效果极差，只适合低端市场。

这一配方还有一致命缺陷，在使用或放置一段时间后，就不能用。使用过的朋友应该能充分感受其中的痛苦。

这是因为：在些配方中氟离子起络合和发蓝作用。由于氟离子对铬的络合作用相对较强，在放置一段时间后，氟离子与铬完全络合，工作液中完全没有氟离子的存在，因此就达不到发蓝的效果。

这点可以从其工作液在工作或放置一段时间后，pH值反而降低来证明。因为氢氟酸属弱酸，在水溶液中的解离度不高。但氟与铬形成络合离子后，氢离子被释放出来，从而降低了工作的PH值。

HF＋Cr3+à[Cr(H2O)6-XFX](3-X)+＋H＋

因此，产家配套了发蓝粉（氟化铵），提供氟离子，并适当提高工作液PH值。

3.2 我设计蓝白配方一：

Cr2(SO4)36H2O 7g/L

CoSO47H2O 2.5g/l

NaNO3 4g/L

NH4Cl 1g/L

硝酸调PH值到2.0，钝化时间20~40秒，盐雾过48小时。

配方二：

Cr(NO3)39H2O 120g/L

草酸 40g/L

柠檬酸 25g/L

硅酸钠 60g/L

硝酸钴 25g/L

10mL/L开缸，15~20秒，盐雾过48小时。

以上两个配方都在生产线上中试过，酸锌滚镀，产品合格。由于一些原因，并没有放大试验。有兴趣的朋友可以生产后进一步跟踪实验，直到各组分配比最佳为止。