镀锌层被广泛应用于材料的腐蚀防护层,作为牺牲性阳极参与防腐蚀反应。但是锌比较活泼,在外界环境的作用下,容易在表面形成白色腐蚀产物,影响其外观质量。基于这种情况,镀锌层的钝化处理显得十分必要,一方面提高它的耐蚀性能,另一方面提高它的外观质量。早期的镀锌层钝化以六价铬盐钝化为主,但六价铬离子有剧毒,严重威胁自然环境及人类的健康,因此,环保型的镀锌层钝化液的开发引起了学者的关注。本研究基于正交试验和极差分析的方法研究了镀锌层表面三价铬彩色钝化液的组成,通过单因素实验法研究了pH值、钝化温度、钝化浸渍时间、空停时间及干燥条件等参数的最佳取值,并研究了稀土铈添加剂在三价铬钝化液中的最佳添加量。采用醋酸铅点滴试验、中性盐雾试验、电化学分析、浸泡试验等,对比研究了三价铬钝化膜、含铈三价铬钝化膜及六价铬钝化膜在不同腐蚀环境中的腐蚀面积的变化及在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为,通过外观、金相显微镜及场发射扫描电镜观察了两种钝化膜表面状况,并通过EDS能谱对两种钝化膜进行了成分分析,通过粘着力测试及耐热性能测试检验了不同钝化膜的耐磨性和热稳定性,初步探讨了三价铬彩色钝化膜的成膜机理和耐蚀机理。通过实验研究,获得了镀锌层三价铬彩色钝化液的基本配方为：7.5g/L硝酸铬,6g/L柠檬酸,1g/L硝酸钠,1g/L硫酸钴,2g/L氯化钠。最佳工艺参数为：pH值2.5,成膜温度35℃,钝化浸渍时间90s,空停时间15s,电吹风干燥。在三价铬彩色钝化液中添加铈为1.5g/L时,钝化膜的表面质量及耐腐蚀性能最好。对比三价铬钝化膜及含铈三价铬钝化膜的外观颜色,发现稀土铈盐的添加加深了彩色钝化膜的色泽,提高了钝化膜的亮度及均匀性；从金相图片可以看出,两种钝化膜的形态均为无定型膜层,且含铈钝化膜的表面致密度更强：SEM图片可以看出,三价铬彩色钝化膜表面有微观裂纹,而含铈钝化膜表面致密,无裂纹；EDS成分分析可知,三价铬钝化膜的主要成分为：Zn、Cr、O、C,而含铈三价铬钝化膜除了前面的四种成分还含有Ce,说明稀土铈添加剂参与了三价铬钝化膜的成膜反应。醋酸铅点滴试验显示,含铈三价铬钝化膜的出现黑点的时间比六价铬钝化膜和三价铬钝化膜晚,达101s；中性盐雾试验及NaCl溶液浸泡试验显示,相同的处理时间内,含铈三价铬钝化膜的腐蚀面积均小于六价铬钝化膜及三价铬钝化膜；而电化学极化曲线分析中,不同钝化膜的自腐蚀电位相对于镀锌层向正方向偏移程度：含铈三价铬钝化膜最大,六价铬钝化膜次之,三价铬钝化膜最小,自腐蚀电流向变小方向的偏移程度大小顺序与白腐蚀电位一致。粘着力测试及耐热性能测试表明含铈三价铬钝化膜有较好的耐磨性和热稳定性。初步分析了镀锌层三价铬彩色钝化膜成膜机理和耐蚀机理。据成膜过程可知,钝化时间及pH值对钝化膜的性能影响非常大。而耐腐蚀机理可知,三价铬钝化膜通过隔离锌层与腐蚀介质来抑制或延缓锌腐蚀的阳极反应,从而减缓整个体系的腐蚀速率,提高锌层的耐腐蚀性能。