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第1楼2007/01/10
1铬(六价)的替代研究
1.1 铬及其工业用途的简介
铬及其化合物是冶金、金属加工,电镀制铬、油漆颜料等行业常用的基本原料。微量的铬是人体必需的,但铬的不同价态对生物体有着截然不同的影响。三价铬是蛋白质的基础,为动物代谢的必要元素,而六价铬则被公认为致癌的有害物质。
钝化处理是通常称为转化处理工艺的一种,其工艺原理是将基体金属表面从活化状态变为钝化状态,从而使基体金属溶解变缓。这样形成的覆盖层可以认为是基体金属的腐蚀产物和所用钝化处理液中离子的还原产物两者的混合物。
镀锌层上最常见的附加防护措施是铬酸盐钝化处理。经铬酸盐处理形成的铬/金属混合物钝化膜比较紧密,本身又耐蚀,与基体金属又有很好的结合,同时膜层中的三价铬化合物是不溶于水的,它构成了铬酸盐的骨架,使膜层具有足够的强度,并具有良好的化学稳定性。而膜中的六价铬化合物是可溶性的,它在膜层中起着填充的作用,使得铬酸盐膜具有自愈合能力。由于铬酸盐钝化成本低廉,使用简单,而且钝化后所得膜层耐蚀性极好,可满足多种要求,因而在航空、电子和其它工业部门得到了广泛的应用,一直受到人们重视而沿用至今。
1.2 铬(六价)的替代
在寻找铬酸盐替代物这一方面,人们从无机物方面做了大量的研究工作,譬如利用钼酸盐、钨酸盐、稀土盐、锆酸盐等等,但总的来看效果均不好。随着研究的深入,人们把目光逐渐转向了有机物方面,试图能从中找到一种替代物,这一方面的工作起步较晚,研究的报道也不多,但很有前途。
有报导提出采用含有丙稀酸树脂、钼酸盐/磷酸盐的钝化液替代有毒的铬酸盐钝化液对热镀锌层进行钝化,得到了耐蚀性良好的钝化膜。并且该钝化液无毒,且处理工艺简单,成本较低廉。
随着人们环境意识的增强,政府严格限制目前仍在广泛使用的铬酸盐的使用和排放是一种必然,寻找无毒或低毒的钝化液替代品势在必行。但国内外的研究大多数只是停留在实验室阶段,应用于生产的较少。华南理工大学材料学院陈锦虹、许乔瑜老师,毕君硕士研究的丙稀酸树脂钝化经过了实验室试验和工厂(广州钢管厂)中试,都取得了较好的效果。并且还要对其钝化膜的成膜及抗蚀机理进行更为深入的研究,为完全取代铬酸盐钝化打下坚实的基础。