CN104762616A - 一种碳钢表面防腐铈盐钝化剂及其使用方法 - Google Patents

一种碳钢表面防腐铈盐钝化剂及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种碳钢表面防腐铈盐钝化剂及其使用方法，所述碳钢表面防腐铈盐钝化剂采用在硝酸铈的溶度范围为500～5000ppm的水溶液中，加入体积百分比为3％质量百分数为30％的双氧水作为氧化剂，然后使用质量百分数为65％的硝酸调节pH值，pH值范围为1～4制得。选择化学浸泡法进行钝化，温度控制在30℃，时间为2h，水洗后热风吹干，干燥即可。本发明从根本上去除了传统钝化液中的六价铬和三价铬元素对环境和人体造成的危害，是一种新型环保铈盐钝化液。本发明的铈盐钝化液的钝化工艺、设备与传统的钝化工艺、设备相当，无需对现行设备进行改造。其钝化工艺简单、可靠，环境友好、操作简单、成本低、用量少、防腐性能佳、外表美观等优点。

Description

一种碳钢表面防腐铈盐钝化剂及其使用方法
技术领域
本发明涉及防腐方法，尤其是一种碳钢表面防腐铈盐钝化剂及其使用方法。
背景技术
针对Cr 6+和Cr 3+具有致癌作用，严重危害人体和环境，目前世界各国已开始采取措施严格限制Cr 6+和Cr 3+的使用，因此，研究新型无铬、环保的工艺已势在必行。铈盐钝化处理技术是目前金属防腐蚀的重要发展方向，因其具有环境友好、操作简单、成本低、用量少、防腐性能佳、外表美观等优点，成为取代目前传统的铬钝化的一大热门。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳钢表面防腐铈盐钝化剂及其使用方法，利用铈盐作为钝化剂，对金属基体进行浸泡处理，在其表面形成氧化铈转化膜，起到降低腐蚀电流、隔离基体等保护作用。
本发明的目的是这样实现的：一种碳钢表面防腐铈盐钝化剂，其特征在于：所述铈盐钝化剂的组分为：Ce(NO3)3·6H2O、硝酸、双氧水、水，所述碳钢表面防腐铈盐钝化剂采用在硝酸铈的溶度范围为500～5000ppm的水溶液中，加入体积百分比为3％质量百分数为30％的双氧水作为氧化剂，然后使用质量百分数为65％的硝酸调节pH值，pH值范围为1～4制得。
一种使用上述的一种碳钢表面防腐铈盐钝化剂处理碳钢表面的钝化方法，其特征在于包括以下步骤：对基材进行机械打磨、中温除油、流水冲洗、表面活化处理、去离子水冲洗、无水乙醇擦拭，选择化学浸泡法进行钝化，使用恒温水浴锅，温度控制在30℃，时间为2h，水洗后热风吹干，然后室温下干燥。
优选的，硝酸铈的溶度范围为500～1000ppm。
优选的，pH值范围为2～3。
优选的，所述水为RO水。
本发明配制的铈盐钝化液，从根本上去除了传统钝化液中的六价铬和三价铬元素对环境和人体造成的危害，是一种新型环保铈盐钝化液。本发明的铈盐钝化液的钝化工艺、设备与传统的钝化工艺、设备相当，无需对现行设备进行改造。其钝化工艺简单、可靠，环境友好、操作简单、成本低、用量少、防腐性能佳、外表美观等优点。
附图说明
图1是本发明一种碳钢表面防腐铈盐钝化剂及其使用方法中所述pH＝3条件下，不同ppm硝酸铈浓度的Nyquist图；
图2是本发明一种碳钢表面防腐铈盐钝化剂及其使用方法中所述空白对照组的Nyquist图；
图3是本发明一种碳钢表面防腐铈盐钝化剂及其使用方法中所述3000ppm硝酸铈浓度条件下，不同pH的Nyquist图；
图4是本发明一种碳钢表面防腐铈盐钝化剂及其使用方法中所述pH＝2条件下，不同ppm硝酸铈浓度的Nyquist图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步的说明。
本发明的目的是这样实现的：一种碳钢表面防腐铈盐钝化剂，其特征在于：所述铈盐钝化剂的组分为：Ce(NO3)3·6H2O、硝酸、双氧水、水，所述碳钢表面防腐铈盐钝化剂采用在硝酸铈的溶度范围为500～5000ppm的水溶液中，加入体积百分比为3％质量百分数为30％的双氧水作为氧化剂，然后使用质量百分数为65％的硝酸调节pH值，pH值范围为1～4制得。
一种使用上述的一种碳钢表面防腐铈盐钝化剂处理碳钢表面的钝化方法，其特征在于包括以下步骤：对基材进行机械打磨、中温除油、流水冲洗、表面活化处理、去离子水冲洗、无水乙醇擦拭，选择化学浸泡法进行钝化，使用恒温水浴锅，温度控制在30℃，时间为2h，水洗后热风吹干，然后室温下干燥。
优选的，硝酸铈的溶度范围为500～1000ppm。
优选的，pH值范围为2～3。
优选的，所述水为RO水。
本发明一种碳钢表面防腐铈盐钝化剂及其使用方法具有如下优点：
1.该钝化方法具有环境友好、操作简单、成本低、用量少、防腐性能佳、外表美观等优点。
2.该钝化方法参数优化检测方法简单，且参数变化都比较容易控制。
3.优化后的钝化方法能对碳钢钢板的表面起到很好的防腐作用。
下面结合实施例对本发明做进一步的说明，但本发明不仅限于下述实施例。
实施例1：
在硝酸铈的溶度分别为500ppm、1000ppm、3000ppm、5000ppm的水溶液中，加入体积百分比为3％质量百分数为30％的双氧水作为氧化剂，然后使用质量百分数为65％的硝酸调节pH值，控制pH值为3。基材为150mm*75mm*1.2mm规格的碳钢钢板。对基材进行机械打磨、中温除油、表面活化处理，选择化学浸泡法进行钝化，使用恒温水浴锅，温度控制在30℃，时间为2h。对上述四组试样进行硫酸铜点滴试验，记录钝化膜表面硫酸铜液滴变色的状况，试验结果如表1。通过试验结果，可以看到，在pH＝3条件下，1000ppm，3000ppm，5000ppm硝酸铈浓度的钝化效果比500ppm的有着很大改善。但三者之间的差异不大，我们认为在达到一定的浓度后，硝酸铈浓度对的钝化效果的影响有限。
表1不同硝酸铈浓度处理后钢板的硫酸铜点滴试验变色时间
0号实验为经过打磨抛光后但未经钝化处理的碳钢钢板试样的硫酸铜点滴试验空白试验测试结果。对比空白实验，可以看到，经过钝化处理的试样的耐蚀性能得到很大改善。
实施例2：
在硝酸铈的溶度范围为3000ppm的水溶液中，加入体积百分比为3％质量百分数为30％的双氧水作为氧化剂，然后使用质量百分数为65％的硝酸调节pH值，pH值分别为1、2、3、4。基材为150mm*75mm*1.2mm规格的碳钢钢板。对基材进行机械打磨、中温除油、表面活化处理，选择化学浸泡法进行钝化，使用恒温水浴锅，温度控制在30℃，时间为2h。对上述四组试样进行硫酸铜点滴试验，记录钝化膜表面硫酸铜液滴变色的状况，试验结果如表2。通过试验结果，我们可以看到，在3000ppm硝酸铈浓度条件下，pH＝2的钝化效果比pH＝1、pH＝3、pH＝4着比较大的改善，优势明显。
0号实验为经过打磨抛光后但未经钝化处理的碳钢钢板试样的硫酸铜点滴试验空白试验测试结果。对比空白实验，可以看到，经过钝化处理的试样的耐蚀性能得到很大改善。
表4不同pH下处理后钢板的硫酸铜点滴试验变色时间
实施例3：
在硝酸铈的溶度分别为：500ppm、1000ppm、3000ppm、5000ppm的水溶液中，加入体积百分比为3％质量百分数为30％的双氧水作为氧化剂，然后使用质量百分数为65％的硝酸调节pH值，pH值为3。对基材进行机械打磨、中温除油、表面活化处理，选择化学浸泡法进行钝化，使用恒温水浴锅，温度控制在30℃，时间为2h。对上述四组实验对象测试表面钝化膜的交流阻抗值，结果如附图1。经过打磨抛光后但未经钝化处理的碳钢钢板试样交流阻抗试验的空白试验测试结果如附图2。
对比图1和图2，我们可以看到与经过打磨抛光后未经表面预处理、处理的碳钢钢板试样相比，所有钝化后的碳钢钢板的交流阻抗皆有大幅度提升，说明试样的腐蚀电流急剧减小，耐蚀性有很大提升。这也说明了氧化铈转化膜确实起到了相当大的缓蚀作用，具有一定应用前景。
图1显示，在pH＝3条件下，钝化效果并不是随着硝酸铈浓度的增大而越来越好，在3000ppm硝酸铈浓度条件下，钝化效果最好。
实施例4：
在硝酸铈的溶度为3000ppm的水溶液中，加入体积百分比为3％质量百分数为30％的双氧水作为氧化剂，然后使用质量百分数为65％的硝酸调节pH值，pH值分别为1、2、3、4。对基材进行机械打磨、中温除油、表面活化处理，选择化学浸泡法进行钝化，使用恒温水浴锅，温度控制在30℃，时间为2h。测试四组待测组表面钝化膜的交流阻抗值，结果如附图3。试验结果显示，在pH＝2条件下，钝化效果最好。与硫酸铜点滴试验结果相同。
实施例5：
在硝酸铈的溶度分别为：500ppm、1000ppm、3000ppm、5000ppm的水溶液中，加入体积百分比为3％质量百分数为30％的双氧水作为氧化剂，然后使用质量百分数为65％的硝酸调节pH值，pH值为2。对基材进行机械打磨、中温除油、表面活化处理，选择化学浸泡法进行钝化，使用恒温水浴锅，温度控制在30℃，时间为2h。测试四组待测对象表面钝化膜的交流阻抗值，结果如附图4。试验结果表明，在pH＝2条件下，1000ppm硝酸铈浓度的钝化效果最好。
对比图1，在pH＝2条件下，1000ppm硝酸铈浓度的钝化效果优于在pH＝3条件下，3000ppm硝酸铈浓度的钝化效果。
以上所述仅为本发明的具体实施方案的详细描述，并不以此限制本发明，凡在本发明的设计思路上所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种碳钢表面防腐铈盐钝化剂，其特征在于：所述铈盐钝化剂的组分为：Ce(NO3)3·6H2O、硝酸、双氧水、水，所述碳钢表面防腐铈盐钝化剂采用在硝酸铈的溶度范围为500～5000ppm的水溶液中，加入体积百分比为3％质量百分数为30％的双氧水作为氧化剂，然后使用质量百分数为65％的硝酸调节pH值，pH值范围为1～4制得。
2.一种使用权利要求1所述的一种碳钢表面防腐铈盐钝化剂处理碳钢表面的钝化方法，其特征在于包括以下步骤：对基材进行机械打磨、中温除油、流水冲洗、表面活化处理、去离子水冲洗、无水乙醇擦拭，选择化学浸泡法进行钝化，使用恒温水浴锅，温度控制在30℃，时间为2h，水洗后热风吹干，然后室温下干燥。
3.根据权利要求1所述的一种碳钢表面防腐铈盐钝化剂，其特征在于优选的，硝酸铈的溶度范围为500～1000ppm。
4.根据权利要求1所述的一种碳钢表面防腐铈盐钝化剂，其特征在于优选的，pH值范围为2～3。
5.根据权利要求1所述的一种碳钢表面防腐铈盐钝化剂，其特征在于优选的，所述水为RO水。
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