建筑门窗五金绿色电镀锌−铁合金工艺

王晓敏，刘志昌，李敬芳，张馥，廉玉利，李洋洋，石磊，孙喜桂, ，沈向丞，叶佳硕，商雨新，黄舒夏

（1.山东建筑大学材料科学与工程学院，山东 济南 250101；2.亚萨合莱国强(山东)五金科技有限公司，山东 德州 253600；3.朝阳师范高等专科学校生化工程系，辽宁 朝阳 122000）

门窗五金是建筑门窗结构中的重要组成部分，但基体材料的装饰性和耐蚀性有限，暴露在复杂的外界环境中极易发生腐蚀。锌铁合金镀层以Zn为主，Fe含量很低(Fe的质量分数只有0.3% ～ 0.5%)，经过蓝白钝化后不仅美观，而且耐蚀性好。六价铬有剧毒，三价铬的毒性比六价铬低，约为六价铬的1/100[1]，虽然三价铬钝化的耐蚀性不如六价铬钝化好，但是能够基本满足工业生产的需要，可是仍含有铬离子。因此，研究开发环保无铬钝化工艺成为当务之急[2]。本文研究的绿色无铬钝化工艺不含重金属离子，膜层颜色美观、耐蚀性好，成本低廉，在钝化的基础上再封闭，可得到更强的耐蚀性。

1 实验

1.1 工艺流程

基体材料为40 mm × 40 mm × 1 mm的Q235钢，所用试剂均为分析纯。工艺流程为：打磨→水洗→除锈(质量分数为15% ～ 20%的盐酸)→2道水洗→活化(质量分数为3% ～ 5%的盐酸处理30 ～ 60 s)→水洗→电镀→2道水洗→出光→水洗→无铬蓝白钝化→2道水洗→封闭→烘干。

1.1.1 电镀Zn–Fe合金

氯化锌80 ～ 100 g/L，硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)8 ～ 12 g/L，氯化钾200 ～ 220 g/L，聚乙二醇1.0 ～ 1.5 g/L，稳定剂7 ～ 8 g/L，光亮剂14 ～ 18 g/L，pH 4.5，温度15 °C，电流密度2 A/dm2，时间25 min。

1.1.2 无铬蓝白钝化

钼酸钠(Na2MoO4·2H2O)0 ～ 64 g/L，丙二酸10 g/L，硫酸镍(NiSO4·6H2O)1.2 g/L，植酸10 mL/L，氧化剂A 1.8 g/L，十二烷基苯磺酸钠2 g/L，pH 1.5，温度15 °C，时间2 ～ 20 s。

1.1.3 封闭

分别采用2%(质量分数)苯并三氮唑、40 °C热水或4%(质量分数)硅烷偶联剂封闭10 s。

1.2 测试与表征

采用日本电子JSM-6390LA型扫描电子显微镜(SEM)观察镀层的截面形貌，并测量其厚度。……