三价铬钝化原理与基础配方与安美特公司专利摘要下载.doc

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。
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，要增加防腐性能，还需加入镍盐，钼盐等。
　　　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。
附上安美特公司几年来的专利摘要，可自行下载。