镀后处理：提高镀层耐腐蚀性能的关键步骤

镀后处理：提高镀层耐腐蚀性能的关键步骤

电镀后处理和电镀前处理在金属表面电镀过程中占有极其重要的地位，采用表面电镀技术制造的产品中有许多缺陷往往是由于前处理或后处理不当造成的，前处理的知识在一般的电镀书籍中有详细的描述，但没有对电镀后的处理进行系统的讨论， 镀后处理的目的主要是提高涂层的耐腐蚀性或保持涂层的原始特性，最重要的镀后处理是氢化和钝化。为了提高涂层的耐腐蚀性，一般需要同时进行脱氢和钝化处理，有的还需要涂覆有机膜，如镀锌部件一般要进行氢化和化学钝化，仿金电镀则要进行化学钝化并涂上有机膜。

脱氢作用

脱氢对于电镀产品来说尤为重要，因为在电镀体系中，被涂覆的金属离子在阴极上得到电子，氢离子也会得到电子，产生原子氢，渗透到金属镀层中，使镀层脱落，当放置一段时间后，氢原子会结合产生氢气和体积膨胀， 这会导致涂层中出现针孔、冒泡甚至脱落等缺陷，如果渗透到基体中，也会导致整个部件的氢脆，特别是对于高强度钢。一旦氢气渗入，容易导致部件变脆。因此，电镀后，在一定温度下进行热处理数小时，以排出渗透到镀层下方或母材中的氢气。

对于常用的镀锌元件，一般是在带有风扇的烤箱中，热处理一般在220°C的恒温条件下保持2小时，而这个过程一般在钝化之前，这样就不会因氢置换而引起钝化层破裂。不锈钢化学镀镍后在400°C下热处理1.5h，可以显着提高其硬度并减少脆性。在100°C、150°C和200°C加氢处理1.5h后，Fe-Mn合金涂层的拉伸结合强度分别提高了49.5%、75.5%和121.8%，表明氢化处理对提高涂层性能起着重要作用。

从以上可以看出，脱氢处理通常是选择最佳温度范围（一般在200~300°C之间）和时间（一般为2~3h）进行热处理，但对不同的涂层有细微的差异，不同的处理温度和处理时间对涂层的性能也有一定的影响。因此，脱氢应确保渗透到涂层或金属基体中的氢原子能够有效地脱落，并且不会引起涂层破裂。

钝化

钝化处理是指在一定溶液中进行化学或电化学处理，在涂层上形成坚实致密、稳定性高的薄膜的表面处理方法，钝化进一步提高了涂层的耐腐蚀性，增加了表面光泽度和抗污染能力。

根据钝化膜的化学成分，钝化处理可分为无机盐钝化和有机钝化两大类。根据钝化膜成分对人体的危害性，可分为铬酸钝化和无铬钝化。铬酸钝化是无机盐钝化的一个分支，国内外研究较多的无铬钝化包括：钼酸盐溶液、钨酸盐溶液、硅酸盐溶液、钛盐钝化、含锆溶液、含钴溶液、稀土金属盐溶液、三价铬溶液、磷酸盐钝化（磷化处理）等无机盐钝化和有机钝化。

无机盐钝化处理

在含铬钝化膜中，Cr3+起骨的作用，Cr6+起血肉的作用，Cr6+在空气中具有良好的自愈功能，因此对涂层有很好的保护作用，改变Cr6+和Cr3+的不同比例也可以得到不同颜色的钝化膜。由于这些突出的优点，铬酸钝化仍然是应用最广泛的钝化工艺。然而，由于Cr6+的高毒性和易致癌性，随着人们环保意识的增强，他们越来越多地寻找可以替代铬酸钝化的新配方和新工艺。

钼和铬是共生物，因此具有与铬相似的化学性质，钼酸盐已被广泛用作钢铁和有色金属的缓蚀剂和钝化剂。钼酸盐钝化处理方法主要包括阳极极化处理、阴极极化处理和化学浸泡处理。测试结果表明，钼酸盐钝化不如铬酸盐钝化，但锌层的耐腐蚀性能可以明显提高。用钼酸盐/磷酸盐体系处理的镀锌部件的腐蚀试验结果表明，在中性和碱性环境中的钝化效果不如铬酸钝化，但在酸性环境中优于铬酸钝化，户外暴露试验的结果具有可比性。锌镍合金涂层经钼酸盐钝化，其耐腐蚀性不如铬酸钝化，不具有自愈作用，但仍能显著提高合金的耐腐蚀性。

作为一种金属缓蚀剂，钨酸盐与钼酸盐相似，钨酸盐钝化对锌和锡合金形成的钝化膜表明其耐腐蚀性不如铬酸。用于Sn-Zn合金的钝化时，其耐盐雾性和耐湿热循环性能比铬酸盐和钼酸盐差。

硅酸盐钝化处理具有价格低廉、无毒、无污染、化学稳定性好等优点。但其耐腐蚀性相对较差，日本相关实验室正在开展以硅酸钠为主体的电解液中阳极极化镀锌钢板形成高耐腐蚀氧化膜的研究，但目前仍处于实验室研究阶段。

含锆溶液已代替铬酸盐用于铝基表面的预处理，但很少用于锌基金属的处理，一般可用作镀锌零件涂装的预处理，但不能用作锌基表面的后处理。此外，含锆溶液也很昂贵。

含钴溶液一般用于钝化铝和铝合金的表面，对锌基金属表面的研究并不多。

含铈、镧等盐类稀土金属是铝合金在含氯溶液中的有效缓蚀剂，研究表明，氧化铈和氢氧化物可以起到很好的保护镀锌层的作用。

对于三价铬溶液来说，虽然其毒性仅为六价铬的1%，而且对三价铬的钝化性研究很多，但其耐腐蚀性远远达不到要求，而且使用三价铬并不能从根本上解决铬污染问题，因此很难推广。

有机钝化

有机钝化是无铬钝化的一种有前途的替代品。主要提到了二氨基三氮杂卓（BAT4）及其衍生物的钝化、丙烯酸树脂钝化、环氧树脂钝化、单宁酸钝化、植酸钝化和有机钼酸盐钝化。

Z.W.Chen等学者认为，镀锌涂层最有前途的铬酸盐钝化替代方法是对锌进行一些特殊的有机螯合处理，它可以在锌表面形成一层不溶性有机复合膜，膜中的分子以配位的形式与基体金属结合，形成屏蔽层，增强膜的耐腐蚀性。从表面上看，BAT4及其衍生物对锌有很好的防腐效率。

美国专利中提到的一种金属基表面镀锌处理钝化方法，所述钝化液中含有烷基甲基丙烯酸酯聚合物，通过实验认为，一般情况下，用这种含甲基丙烯酸烷基酯聚合物的钝化液浸锌或Zn-Al合金，其耐腐蚀性接近甚至在某些方面超过铬酸盐钝化，非常有前途， 但尚未在中国看到它的使用。

单宁酸是多酚的复杂化合物，溶液水解后呈酸性，可用于镀锌层的钝化处理，在成膜过程中，单宁酸提供膜中所需的羟基和羧基，一般来说，高浓度有利于膜的形成，随着膜层的增厚， 颜色变深，耐腐蚀性增强，但浓度超过40%，虽然膜的颜色加深，但对耐腐蚀性影响不大。但是，单宁酸的价格相对昂贵，距离大规模生产和应用还有一定的距离。

研究机构，主要是欧洲钢铁公司，正在致力于电解聚合，以开发有机硅烷和硫醇等有机防锈膜，以取代铬酸盐表面处理方法，但目前仅处于实验室研究阶段。植酸可以在金属表面形成一层强而致密的单分子保护膜，抑制金属的氧化和腐蚀。因此，它是一种理想的钝化液。

通过以上分析总结一下：电镀后处理的重要性与电镀前处理一样，如果处理不当，也会造成巨大的损失，电镀后处理主要包括脱氢处理和钝化处理，脱氢是为了去除渗入涂层甚至金属基体的原子氢， 为了防止涂层出现起泡、针孔、麻点等缺陷。钝化处理主要是提高涂层的耐腐蚀性，目前主要采用铬酸盐钝化法，由于其对环境和人体的危害，人们正在积极寻求一种经济、性能优良的替代工艺。无铬钝化法的配方很多，但由于综合考虑了废水处理的性能、成本和难度，目前还没有一种工艺可以完全替代铬酸盐钝化法。一种新型的无色透明、无污染、水溶性、耐腐蚀性能优异的有机乳液已通过性能测试，并在企业中试用，其工艺正在进一步研究中。随着科学技术的发展，相信在不久的将来会有更好的钝化配方和工艺。