热镀锌层三价铬钝化后的封孔工艺研究

热镀锌是钢铁制品重要的腐蚀防护技术，但由于锌本身是两性金属既不耐酸腐蚀也不耐碱腐蚀，故热镀锌后均需进行钝化处理。钝化后的封孔处理可进一步提高镀层的耐蚀性能。研究结果表明：钝化膜主要由不溶性的三价铬化合物和可溶性的六价铬化合物两部分组成。不溶性部分具有足够的强度和稳定性，它组成膜的骨架，可溶热镀锌部分填充在骨架内部。当镀锌钝化膜遭受损伤时，露出的锌层和钝化膜中的六价铬作用，使该处进行再钝化，即有自动修复的作用，可抑制损伤部位镀锌层的腐蚀。三价热镀锌铬形成的钝化膜无自我修复能力，表面会有很多微孔和裂纹，因此三价铬钝化膜必须经封孔处理热镀锌才能赋予钝化膜良好的耐蚀性。笔者研究了热镀锌层三价铬钝化后不同封孔剂对封孔后热镀锌镀层耐蚀性能的影响规律。

1 试验过程

1.1 热镀锌板热镀锌的制备

采用质量分数10%的NaOH溶液清洗Q235钢试片热镀锌表面油污，采用质量分数8%的稀盐酸溶液清除试片热镀锌表面的铁锈。钢基体在开始热镀锌前先浸助镀剂可保证钢基体在热浸镀锌时施镀成功，热镀锌助镀剂成分主要是NH₄Cl、KCl、ZnCl₂、HCl。热镀锌的工艺流程主要包括：表面清理、浸助镀剂、烘干、热镀锌热浸镀和冷却。

1.2 钝化工艺

钝化剂成分（质量浓度）：氯化铬10 g/L，硝酸钠20 g/L，氟化钠10 g/L，硫酸镍40 g/L，丙烯酸基乳液30 g/L。钝化热镀锌工艺参数：pH值为2.7，钝化温度为50 ℃，钝化时间60 s。

1.3 封孔工艺

（1）硅酸钠封孔。在弱酸性热镀锌的三价铬钝化液中加入硅酸钠，硅酸钠以胶体的形式存在。根据形核理论，在三价铬钝化过程中，随着锌铬化合物的形成，会加剧SiO₂胶体的聚沉。这些胶体颗粒会填充热镀锌到钝化膜的微孔和裂纹中，增加钝化膜的致密度，从而提高钝化膜的耐蚀性。

（2）水性丙烯酸树脂封孔。水性丙烯酸树脂主要是指用水做分散剂制备热镀锌的丙烯酸涂料。在三价铬钝化完成后热镀锌再浸水性丙烯酸清漆进行封孔，浸渍时间为10 s，经过热风吹干后放入60 ℃烘干箱烘干20 min。

（3）硅烷偶联剂封孔。硅烷偶联剂的主要成分为乙烯基三甲氧基硅烷，热镀锌三价铬钝化后将试样水洗再浸入硅烷溶液中，过一段时间后取出，用滤纸擦干残余的液体，放入120 ℃烘干箱烘干40 min。

1.4 耐腐蚀试验

（1）乙酸铅点滴试验。热镀锌将质量浓度50 g/L的乙酸铅溶液滴1～2滴于试样表面，同时启动秒表，观察液滴颜色的变化，直至液滴开始变为暗色或黑色，由这一时间的长短，判断其耐蚀性能的优劣。

（2）中性盐雾试验。采用YWX/Q-150型盐雾腐蚀试验箱，质量分数5% NaCl 溶液钢格板(中性盐雾试验pH为6.5～7.2)为腐蚀液，采用连续喷雾方式，喷雾量平均收集率为1～2 mL/h，喷箱内温度为（35±2）℃，试样与垂直方向成15°～30°的角度，记录白锈出现的时间。

（3）极化曲线测定。极化曲线的测定利用LK2005A电化学钢格板测试系统，采用三电极体系，参比电极为饱和甘汞电极，辅助电极为石墨电极，钢格板动电位扫描速度为0.1 mV/s。