三价铬彩色钝化工艺在汽车车锁零部件生产中的应用

    苑桂娜 闫椿力 郭昊良

    摘 要：文中介绍了汽车车锁零部件采用三价铬彩色钝化的主要工艺流程及工艺控制方法，分析了钝化层常见的质量影响因素，并提出了解决方案。

    关键词：汽车；车锁；三价铬；钝化

    DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.028

    被现代工业广泛应用的六价铬钝化处理工艺具有高耐蚀性、品种多样、物美价廉、工艺成熟、钝化膜良好的自修复能力等优点。但随着科学技术的快速发展，人们的环保意识越来越强，逐渐认识到六价铬对人体健康及环境的毒性危害。诸多资料显示，六价铬能够诱发人体内产生基因突变，从而使人群的癌症、畸形等发病率显著增加。欧洲很多发达国家已颁布了相关环保法令来严格限制六价铬的应用，并在各行業中广泛推广三价铬钝化工艺。三价铬毒性较低，仅为六价铬的1%，利于环保控制，符合现代化工业发展需求。

    近年来，随着我国汽车行业的飞速发展，对汽车零部件的性能、使用寿命、美观、环保等方面提出了更高的要求。汽车车锁作为汽车关键的辅助零部件，其现有的表面处理工艺主要包括镀锌、六价铬彩钝化、六价铬黑钝化、三价铬银白钝化、三价铬彩钝化、金黄色钝化及磷化等多种工艺。其中三价铬彩色钝化后零部件表面呈浅彩虹色，经封闭后呈现银白色，表面美观，并具有良好的耐蚀性能，经现行检测标准验证为阴性，环保达标。下面就汽车车锁零部件三价铬彩色钝化工艺控制及影响表面镀层质量的因素展开分析和讨论。

    1 钝化膜形成的机理及其工艺流程

    三价铬钝化膜形成的机理如下：三价铬钝化液主要由三价铬、配位剂、成膜促进剂、添加剂及氧化剂等组成。汽车车锁零部件材质为优质碳素钢，零部件经镀锌后浸入三价铬钝化液后，其表面的锌部分溶解产生锌离子，使得表面pH值升高，锌离子与氢氧根及三价铬产生化学反应，从而在零部件表面形成不溶性钝化膜。

    三价铬钝化工艺流程为：碱性锌酸盐镀锌→热水洗→两次冷水洗→出光→冷水洗→三价铬彩钝化→两次冷水洗→封孔→吹干→烘干→下线。

    2 三价铬钝化工艺控制

    2.1 活化剂与铬酸酐的比值

    当钝化液的组成不当或老化时，钝化液内的氯离子或硫酸根离子含量过高，钝化时成膜速度过快，由于成膜时间较短，工艺上很难控制钝化膜厚度。钝化膜过薄，色彩不佳；钝化膜过厚，钝化层易脱落。在此过程中，三价铬钝化成膜速度对硫酸根含量极其敏感，通常硫酸根含量应控制在0.8g/L以下，SO42-/CrO3值控制在1.0～4.0间，Cl-/CrO3值控制在1.5～1.0间。活化剂含量过高，成膜速度快，钝化膜色泽暗淡甚至无彩色；活化剂含量过低，成膜速度慢，形成的钝化膜不清亮，且表面易产生白雾。因此在调整钝化液pH值时不宜采用盐酸或硫酸，应选用硝酸。

    调整时硝酸的含量也应严格控制。当硝酸含量过高时，镀膜溶解速度过快，厚度变薄，易发生膜脱落；含量过低时，又会造成表面不光亮，色泽较差。

    此外，随着钝化液中锌含量的不断增加，钝化液逐渐老化，生成的钝化膜表面易发雾甚至脱落。钝化液老化后应及时更换或再生，而不能加铬酸继续使用，避免铬酸浓度升高，从而失去三价铬钝化的意义。

    2.2 三价铬钝化工艺条件控制

    pH值是三价铬钝化工艺关键影响因素之一，通常应控制在1～2。pH值过高，表面易发雾，色泽差；pH值过低，表面易发黑，膜易脱落。

    温度控制也是三价铬钝化好坏的必要条件，通常将温度控制在15～30℃。若温度过低，成膜所需时间长，虽然生成的钝化膜具有较好的结合力，但膜层较薄，表面色淡；温度过高，成膜时间短，膜层较厚，但质地疏松易脱落。

    2.3 出光

    低铬钝化，酸度很低，对镀层几乎没有抛光作用。因此，钝化前一定要进行抛光，既可避免钝化液pH值升高，更主要的是对镀锌层起到化学抛光作用，获得光泽均一的镀层，保证了钝化膜的结合力和外观质量。

    2.4 钝后处理

    清洗：钝化后应认真清洗，否则，零件表面残留的酸易造成钝化膜脱落。所以要用几道水彻底清洗，且最后要用流动水清洗。

    烘干（老化）：烘干温度应不大于65℃为宜，以提高钝化膜的硬度及结合力。否则，钝化膜失水过多，偏红，甚至偏黄，膜易脱落，易开裂，抗蚀能力下降，且烘干温度应基本保持一致。

    3 钝化层质量影响因素分析

    3.1 镀前处理

    零部件表面的氧化层、油污等将会直接造成钝化膜脱落，因此镀前处理时须将污染物清除彻底。

    3.2 镀液不稳定

    由于镀液维护或工艺控制不当，使得镀层产生结合力差、脆性大、疏松、气孔、麻点等缺陷，从而导致钝化膜附着力差，易脱落。另外，光亮剂控制不严格也会导致钝化膜脱落。

    3.3 操作不当

    （1）钝化操作时首先要严格控制钝化时间，并根据零部件的大小在钝化液中适当摆动。过程中若操作不当，将造成零部件边缘与中间部位钝化膜厚度不一、颜色差异较大，导致边缘膜厚、易脱落，中间膜薄、颜色淡。（2）钝化时不能间断，一旦中途间断，二次钝化后，钝化膜易脱落。（3）电镀时应严格控制电流大小。电流过大，则会使镀层中掺杂的有机物过多，得到的镀层虽然光亮，但形成的钝化膜结合力较差，脆性增加。因此，电流控制要适中，镀层亮度应合适。

    4 结语

    三价铬钝化工艺操作简单，质量稳定可靠。在汽车车锁零部件生产工艺中应用时，只要加强各工艺参数的控制，便可得到优质的钝化膜性能和外观，定能满足广大客户的需求。

    参考文献：

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    [2]张斌，章岳.镀锌层三价铬钝化膜耐蚀性的影响因素[J].汽车工艺与材料，2013（07）：24，28.

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