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镀锌需要钝化是一种特殊情况,也就是说,其实基本上只有镀锌必须进行钝化这种镀后处理,电镀其它金属,例如镀铜、镀镍、镀银等,是不一定需要钝化的,也就不存在影响导电性的问题。
镀锌层需要钝化的根本原因是锌抗腐蚀能力较差,锌虽然能在空气中形成以碱式碳酸锌为主要成分的保护层,但这层保护层的抗腐蚀能力并不强,在经常含有酸碱性废气的工业环境中,以及含有盐雾的海洋性环境中,都容易被破坏,特别是镀锌件多用于工业环境,这一缺点必须予以解决。
锌和铝都是两性金属,但锌表面保护层的抗腐蚀能力远不如铝表面的氧化铝保护层。
所以尽管铝比锌还要活泼,但铝在很多情况下却比锌耐腐蚀。
将未打磨过的锌粒和铝片,都分别投入冷的稀盐酸和稀硫酸中,可以看到锌无论在稀盐酸还是在稀硫酸中都很快开始反应,冒出气泡,其中在稀盐酸中一开始反应就比较剧烈,这是因为氯离子对锌表面保护层的破坏作用更快。
而铝在冷的稀硫酸中基本不起反应,在冷的稀盐酸中一开始反应也很不明显,但数分钟后铝表面气泡开始增多,反应逐渐加快,最后剧烈反应,大量冒出气泡,这是因为氯离子最终还是会破坏铝表面保护层,但硫酸根离子对铝表面保护层的破坏作用很弱所致。
锌表面的碱式碳酸锌保护层,耐酸碱和氯离子破坏的能力很差,因此镀锌层需要进行钝化以增强耐腐蚀能力,以使用六价铬(铬酸酐为主要原料配制的钝化液,以铬酸盐为主要成分)钝化为例,钝化时锌被氧化,而六价铬被还原成三价铬,在锌表面形成以氧化铬为主要成分的保护层,这层保护层相对锌表面原有保护层,耐腐蚀能力大大增强了。既然锌镀层抗腐蚀能力并不强,为何镀锌件在工业上很常用呢?
一是因为镀锌成本低,即使加上钝化处理成本也很低;
二是因为镀锌有它特殊的优点,锌比铁活泼,在钢铁上镀锌,一旦镀锌层破损,因为锌更活泼,对铁起到牺牲阳极的阴极保护作用,锌被腐蚀,保护了铁不被腐蚀,因此镀锌钢铁件即使镀层破损也还可以在一段时间内保护铁不被腐蚀,或者用电镀术语说,铁表面的镀锌层属于较为少见的阳极镀层,能对铁起到阴极保护作用。
因此,镀锌需要镀后处理(钝化)是一种特殊情况,不可推而广之,认为电镀任何金属都必须钝化。
当然,必要时,除镀锌之外的其它金属电镀也可以进行必要的镀后处理,包括钝化,以满足某些特殊要求,但这与镀锌几乎必须进行专门的钝化处理,以增强镀层抗腐蚀能力不完全是一回事情。中学化学教学中讲电镀时,选择镀锌作为教学案例,是有特殊原因的,锌比大多数镀件金属都要活泼,镀锌不用考虑在未通电时,镀件金属与镀液发生置换反应的问题,就算直接用氯化锌溶液作为电镀液也勉强能完成理论和实验教学,原理简单,能简化教学,便于中学生理解,如果选择镀铜、镀银等作为教学案例,则电镀液中一般必须加入氰化物之类的络合剂,否则未通电就可能发生置换反应,既增加教学难度又不便于中学生理解。
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