黄铜制品钝化处理新工艺
郑仕远 卿立述 胡春平
摘要:黄铜制品极易变色，须进行钝化处理。由于传统铬酸盐钝化工艺存
在钝化膜色泽不均匀及红斑等缺陷，采用二步钝化工艺，消除了传统钝
化工艺的缺点。进一步提高了钝化膜的抗变色性能。
关键词:黄铜； 钝化； 重铬酸盐；
文章编号： 1001-227X(2000)02-0024-03
A new process for the passivation of brass products
ZHENG Shi-yuan, QING Li-shu, HU Chun-ping
Abstract:Brass products are usually passivated for their
susceptibility to tarnishing. In view of the weaknesses of
traditional chromating process such as heterogeneous color and red
spots when exposed to the air, two-step-passivating process was
adopted using potassium dichromate. Defects of the traditional
chromating process have been eliminated, and passivating films are
further improved in antitarnishing.
Keywords:brass; passivation; dichromate
黄铜制品钝化处理新工艺
1 前言
黄铜是一种铜锌合金材料，因其优异的性能被广泛地应用于仪器仪
表、医疗设备、轻工制品、小五金及电子等领域。由于外环境的影响，
黄铜件极易变色，为此，黄铜制品必须经过表面防腐处理方可使用。对
黄铜件而言，比较有效的表面防腐处理方法是重铬酸盐钝化处理。为了
丰富钝化膜的外观色泽，获取抗变色性能更好的钝化膜，我们探讨了钝
化工艺对外观色泽及抗变色性能的影响。
2 实验
2.1 原料
浓硫酸(CP)、浓硝酸(CP)、浓盐酸(CP)、碳酸钠(CP)、磷酸钠(CP)、
硅酸钠(CP)、OP乳化剂(工业级)、重铬酸钾(CP)、氯化钠(CP)、黄铜(含
Cu 60%)
2.2 钝化工艺
一步钝化工艺：
化学除油→水洗→预酸洗液→水洗→混酸浸蚀→水洗→钝化(钝化液1号)→水洗→干燥
二步钝化工艺：
化学除油→水洗→预酸洗液→水洗→混酸浸蚀→水洗→钝化(钝化
液1号)→钝化(钝化液2号)→水洗→干燥
2.3 配方及工艺条件
化学除油：碳酸钠10～20 g/L，磷酸钠10～20 g/L，硅酸钠10～
20 g/L，OP乳化剂2～3 g/L，温度70～80℃。
预酸洗液：硫酸100～150 ml/L，盐酸30～50 ml/L，温度20～30℃，
时间30～60 s。
混酸浸蚀液：硫酸25%～30%，硝酸12%～15%，盐酸0.5%～1.0%，
食盐5%，余量为水，温度为20～30℃。
注意：如盐酸不足，浸蚀后的基体泛白，钝化膜色泽不均匀，有彩
虹：如盐酸过量，浸蚀后的基体呈紫红色，钝化膜发黑。加入食盐的目
的是消除基体表面的纤维状条纹。
钝化液1号：硫酸(25%)1000 g，重铬酸钾65 g，温度20～30℃。
钝化液2号：硫酸(10%)1000 g，重铬酸钾65 g，温度20～30℃。
3 结果与分析
3.1 黄铜件钝化前的酸蚀处理
金属基体的表面性质对钝化效果产生极大的影响，只有在活性高的
表面上才能得到性能优异的钝化膜。混酸浸蚀的目的是均匀地溶掉一层
金属，以使基体露出新鲜的、活性更高的表面，有利于后续的钝化处理。
黄铜件的酸蚀结果见表1。
表1 浸蚀时间对黄铜基体的影响
浸蚀时间(s)外观特色
1～2 露出光亮黄铜表面
2～5 表面有棕黄色透明薄膜
5～8 表面有一层黑色膜
由表1可见，1～2 s的酸蚀刚好将黄铜件表面的金属溶解一层，露
出新鲜的表面；2～5 s的酸蚀，腐蚀程度增大，在基体溶解的同时产生
了一层薄膜，笔者认为这层薄膜可能由CuO构成；5～8 s的酸蚀，膜的
生成速度大于基体溶解速度，表面的薄膜增厚。
3.2 一步钝化工艺对钝化膜外观及抗变色性能的影响。
将不同腐蚀程度的试样按一步钝化工艺进行钝化处理，观察其钝化
膜，并测试其抗变色性能。其结果见表2、3。
表2 钝化时间对钝化膜外观的影响
钝化时间 光亮黄铜面样棕黄薄膜面样黑色薄膜面样
8～15 s 光亮度下降，高光亮金黄色高光亮金黄色 暗金黄色
1～3 min
光亮度下降，
暗金黄色
光亮度下降，
黄色加深
光亮度下降，
黄色加深
6～8 min
光亮度下降，
暗金黄色
半光亮油菜花
黄色
半光亮油菜花
黄色
＞8 min 黑花斑 黑花斑 黑花斑
表3 不同色泽钝化膜的抗变色结果
钝化试样类型 抗变色结果
暗金黄色膜样 色泽均匀，1～2年不变色
高光亮金黄色膜样
半小时后，色泽不均匀，有红斑出现，除红斑外，其余部分
2～3年不变色
半光亮油菜花黄色
膜样
半小时后，色泽不均匀，有红斑出现，除红斑外，其余部分
3～4年不变色
抗变色实验是将试样暴露在空气中进行
由表2、3可见，对不同酸蚀试样，按一步钝化工艺进行处理，在适
当的工艺条件下，可获得暗金黄色和高光亮金黄色→半光亮油菜花黄色
的钝化膜。对比这几种钝化膜的抗变色性发现，虽然高光亮金黄色→半
光亮油菜花黄色钝化膜的抗变色性能优于暗金黄色钝化膜，但试样钝化
膜不均匀，有红斑出现。
笔者认为，出现红斑的可能性有两个：一是黄铜试样材料的缺陷使
得高价铬渗入晶界内部无法彻底而导致的。二是钝化工艺存在问题。至
于材料的缺陷问题不属于本文研究的范围， 本文只对钝化工艺进行研究，
为此我们采用二步钝化工艺，旨在通过钝化工艺的改进来消除红斑。
3.3 二步钝化膜的外观色泽及抗变色性能 按二步钝化工艺对不同
酸蚀试样进行钝化处理，钝化工艺对钝化膜外观及抗变色性能的影响见
表4、5。
表4 二步钝化工艺对黄铜外观色泽的影响
酸蚀试样
钝化时间(钝化液1
号)
钝化时间(钝化液2号)
光亮黄铜面
样
8-15 s
1-3 min
6-8 min
12 min内呈暗金黄色，超过12 min起黑斑
9 min内呈暗金黄色，超过9 min起黑斑
7 min内呈暗金黄色，超过7 min起黑斑
棕黄薄膜面
样
8-15 s
1-3 min
6-8 min
5～30 s为高光泽金黄色；超过40 s黄色加深；
12～14 min内为半光亮油菜花黄色；超过14 min起黑
斑
5～7 min为半光亮油菜花黄色，超过7 min起黑斑
2～3 min为半光亮油菜花黄色，超过3 min起黑斑
黑色薄膜面
样
8-15 s
5～30 s为高光泽金黄色，超过40 s黄色加深；
12～14 min内为半光亮油菜花黄色；超过14 min起黑1-3 min
6-8 min
斑
5～7 min为半光亮油菜花黄色；超过7 min起黑斑
2～3 min为半光亮油菜花黄色，超过3 min起黑斑
表5 二步钝化膜的抗变色性能结果
钝化试样类型 抗变色结果
暗金黄色膜样 色泽均匀，2年不变色
高光亮金黄色膜样 色泽均匀，无红斑出现，3年以上不变色
半光亮油菜花黄色膜样 色泽均匀，无红斑出现，4-5年以上不变色
由表4、5可见，两种钝化工艺均可以得到暗金黄色和高光亮金黄色
→半光亮油菜花黄色色谱的钝化膜，而二步钝化工艺可消除一步钝化工
艺钝化膜色泽不均匀，出现红斑缺陷的质量问题，所得钝化膜抗变色性
能更佳。
4 结论
综上所述，我们可以得出如下结论：二步钝化工艺可完美地获得暗
金黄色和高光亮金黄色→半光亮油菜花黄色钝化膜，消除了一步钝化工
艺所存在的钝化膜色泽不均匀及出现红斑缺陷的质量问题，钝化膜的抗
变色性能优于一步钝化工艺的钝化膜。
应该说明的是，本工艺仅适用于黄铜，对紫铜、青铜的适用性等未
作探讨，而对二步钝化工艺消除一步钝化工艺钝化膜红斑缺陷的机制也
未作分析，针对这些问题的深入研究对提高铜合金的表面钝化处理技术
水平都具有十分重要的价值，这有待今后的继续探索。
郑仕远(重庆师专 化学系，重庆 402168
卿立述(重庆师专 化学系，重庆 402168
胡春平(清华大学 材料系，北京 100084)
参考文献：
［1］ 曾祥德.［J］.表面工程杂志，1996，3.
［2］ 唐春华.［J］.五金科技，1995，1.
［3］ 方景礼.［J］.电镀与涂饰，1995，3.
［4］ 吴纯素.化学转化膜［M］.北京：化学工业出版社，1987.