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六价铬黑色钝化工艺通常用于提高锌及锌铁合金镀层的耐蚀性能和装饰性能。由于六价铬有毒,具有致癌性,对人体和环境均有很大的危害;而三价铬钝化工艺无毒,所得膜层具有与六价铬钝化膜层相似的性能,是最有可能替代六价铬钝化的工艺。本论文研究了锌及锌铁合金镀层的三价铬黑色钝化工艺,并对其成膜过程与耐蚀机制进行了初步探讨。通过初选、单因素和正交试验,分别获得了镀锌层和锌铁合金镀层三价铬黑色钝化的基础工艺。采用此两种工艺均可获得均匀黑亮,结合力良好的黑色膜层。膜层耐蚀性相对较差,耐醋酸铅点滴时间仅有5~8 s,中性盐雾试验(NSS)出白锈时间仅有24 h。为提高膜层耐蚀性,采用醋酸铅点滴、NSS试验以及Tafel、EIS电化学测试研究了钝化封闭一步法,并与商品化封闭剂进行了对比。结果表明向钝化液中添加合适的添加剂能够提高膜层耐蚀性。在基础工艺的基础上得到了比较理想的镀锌层和锌铁合金镀层三价铬黑色钝化工艺;该钝化液含有添加剂A,所得膜层均匀黑亮,结合力良好,具有良好的耐蚀性能,NSS试验出白锈时间超过96 h;该膜层耐蚀性能与增加后封闭工序相当。还考察了烘烤对膜层耐蚀性能的影响,结果表明在适当的温度下进行充分老化能够一定程度上提高耐蚀性能。运用AFM、SEM、XRF、XPS以及Tafel、EIS电化学测试手段研究了不同钝化时间和不同温度的三价铬黑色钝化膜层性能。确定了三价铬黑色钝化膜层的形成过程。试验结果表明所得钝化膜主要由Cr、Zn、P、O等元素组成,存在形式为Cr2O3、Zn(OH)2和磷酸盐。试验结果也说明三价铬黑色钝化膜的耐蚀性主要由锌、铬氧化膜的机械隔离作用产生;耐蚀性较差的膜层具有许多微裂纹,破坏了膜层完整性,降低了锌、铬氧化膜的机械隔离作用,影响了耐蚀性。