什么是铬酸钝化？

1、简介

锌、镉、铜、银等金属镀层，在含有强氧化剂(如铬酐)的溶液中进行化学或电化学处理，使其表面生成一层组织致密的薄膜的过程，叫做钝化处理。

用适当的溶液对镀锌层进行化学处理，能在镀层上形成一层坚实致密的薄膜。可以大大提高其抗腐蚀性能。镀锌层钝化后，抗腐蚀能力一般可以提高5倍以上。此外，钝化处理还能使镀层美观光亮，提高工件的装饰效果。

镀层的钝化处理方法主要有以下几种：

以铬酸、硫酸、硝酸组成的彩虹色钝化；

以铬酸、磷酸、硫酸、硝酸和盐酸组成的草绿色钝化；

近年来发展起来的污染小的低铬酸钝化。

其中彩虹色钝化应用最为广泛。以前一直使用铬酸酐浓度较高的钝化液，称高铬钝化。其钝化液稳定，钝化膜质量好。其缺点是铬酸酐消耗大，且大多数在清洗中带出，增加废水处理的负担。为解决这个问题，可采用铬酸酐浓度很低的低铬钝化工艺，大大减少废水中六价格的含量，缺点是钝化液要经常调整，化学抛光性较差。

2、原理

在彩色钝化的配方中，钝化液总是带酸性的。在酸性介质中，锌层会与之起化学反应。这里主要反应是金属锌镀层与钝化液中铬酸之间的氧化和还原反应。锌作为还原剂，将作为氧化剂的铬酸还原成三价铬。钝化膜其实是三价铬和六价铬与锌发生氧化还原反应后的化合物。其中三价铬与锌的化合物呈蓝绿色，六价铬与锌的化合物呈橙红色或棕黄色。由于不同色素的组合和相互干扰的结果，形成了锌彩色钝化膜绚丽多彩、具有彩虹色的美丽色调。

六价铬酸为什么能成为镀锌板最好的钝化剂，是因为铬有多种化合价，在钝化时能形成不同的氧化物和水解化合物。

最早使用的钝化剂是直接使用铬酐CrO₃的水溶液，对镀锌板表面进行喷淋处理。这种工艺的原理是，铬酐CrO₃在水中溶解成铬酸H₂CrO₄，氧化性极强的铬酸喷淋到镀锌板表面以后，会与锌发生反应，使部分六价铬还原三价铬，而锌被氧化成锌离子。

水解反应：CrO₃+H₂O→H₂CrO₄→2H⁺+CrO₄^2-

钝化反应：溶液中:  CrO₄^2-+8H⁺+3e→Cr³⁺+4H₂O

          镀锌层:  Zn→Zn²⁺+2e

当镀锌板与钝化液接触时发生上述反应，随着反应的不断进行，反应界面的H⁺不断被消耗掉，pH值迅速上升，当pH值上升到成膜pH值范围时，一些难溶的金属盐、氢氧化物开始析出，沉积于镀锌层表面，形成钝化膜。钝化反应在形成了钝化膜组成物Zn²⁺和Cr³⁺的同时，又创造了一个形成钝化膜的适合的pH值范围。所以说六价铬的还原反应是六价铬钝化的一大特点，也是其钝化效果最好的原因所在。

经过钝化反应以后，便在镀锌板表面形成了一层极薄而又致密的氧化膜，这层氧化膜能将锌与环境隔离开来，使锌的腐蚀反应无法进行，即使钝化膜有细微的孔洞，腐蚀反应也只能在孔洞中进行，受到阻碍，这样就使镀锌层表面处于钝化状态。

3、自我修复功能

彩色钝化膜还有自我修复的功能，当钝化膜受到损伤时，在有一定湿度的空气中，六价铬化合物溶于水生成铬酸，它能继续与锌层起氧化还原反应，再次形成钝化膜。这就是彩色钝化膜能自动修复的原因。由于彩色钝化膜层具有这一自修复的功能，所以钝化膜即使有些擦伤，也不会太影响抗腐蚀性能。这就是镀锌层经过彩色钝化处理后，为什么具有良好的抗腐蚀性能的原因。