三价铬钝化的化学机理

三价铬钝化（Chromate passivation using trivalent chromium）是一种用于金属表面的化学处理工艺，旨在提高耐腐蚀性能和改善表面外观。与传统的六价铬钝化相比，三价铬钝化因其环境友好性而得到越来越广泛的应用。其化学机理主要包括以下几个方面：
表面清洁：钝化处理之前，金属表面通常需要彻底清洁，以去除油脂、氧化物和其他污染物。这一过程通常包括酸洗和漂洗步骤。
三价铬盐溶液作用：清洁后的金属表面会被浸泡在三价铬（Cr³⁺）盐溶液中。在常见的三价铬钝化溶液中，三价铬通常以Cr₂O₃形式存在，同时可能含有其他添加剂如钴、镧等稀土元素，以增强钝化膜的性能。
氧化反应：在钝化过程中，三价铬离子与金属表面发生复杂的氧化还原反应。三价铬离子在表面可能部分转化为四价铬（Cr⁴⁺）或六价铬（Cr⁶⁺），不过这些高氧化态的铬主要以非常微量形式存在，对环境危害较少，主要是三价铬形成的化合物起作用。
形成保护膜：上述反应结果在金属表面形成一层复杂的含铬氧化物和氢氧化物的保护膜。这层钝化膜具有良好的稳定性和耐腐蚀性，保护金属免受环境中水、氧气和其他腐蚀性物质的侵害。
膜的特性：钝化膜通常呈现致密的结构，在某些情况下可以表现出自愈合特性。如果膜受到轻微损伤，附近的三价铬离子可以重新结合修复损伤，从而延长钝化效果的持久性。
调节膜层厚度和组成：通过调整三价铬溶液的组成、pH 值、温度和处理时间，可以控制钝化膜的厚度和性质，以达到所需的防腐蚀性能和外观质量。
这种方法在航空、汽车、电气和建筑等多个领域均有广泛应用，主要原因包括它相对环保以及在严格的环境法规下仍然能够有效的防腐蚀性能。