CN105088210A - 一种新型无铬酸性镀锌彩色钝化液及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型无铬酸性镀锌彩色钝化液及制备方法，其目的是解决金属表面电镀防腐领域中存在的含铬高污染问题及酸性镀锌容易掉膜的现象，该钝化液不含任何价态的铬。该钝化液含硅酸盐：钛盐：2-10g/L？硫酸盐1-30.0g/L？双氧水5-15ml/L？络合剂2-10g/L，以及余量的水。钝化液pH值为1.0-1.5。该钝化液用无毒的钛盐代替铬盐作为钝化液的主要原料，克服了传统工艺毒性大、不环保的缺点，而且钝化液中其他成分均对环境无污染，完全符合我国电镀废水排放标准和欧盟RoHS指令等环保标准。同时该钝化液还彻底解决了在酸性镀锌中容易掉膜的现象，钛盐钝化能形成类似铬盐钝化膜，形成网状结构的钝化膜，大大提高了耐蚀性，简化了处理步骤，方便工业使用。

Description

一种新型无铬酸性镀锌彩色钝化液及制备方法

技术领域

本发明涉及金属表面电镀防腐工艺，特别涉及一种能在镀锌层表面形成具有高耐蚀的彩色保护膜的钝化液及制备方法，属金属材料表面处理技术领域。

背景技术

电镀锌是钢铁防腐的重要手段之一，镀锌钢铁重要用于汽车、电力、交通、建筑等多个行业。然而，镀锌层在潮湿环境下容易发生腐蚀，影响产品的外观及使用寿命。目前使用最广泛的防腐方法是铬钝化，其优点为铬盐钝化膜具有高耐蚀性并且平整致密，在腐蚀的环境中对基体金属起到保护作用。但六价铬酸性强，严重危害人体健康及环境而被严格限制使用，且在酸性镀锌中存在容易掉膜的现象。目前国内报道的无铬钝化主要有钛盐钝化、钨酸盐钝化、钼酸盐钝化、有机物钝化、植酸钝化、镐化液、磷酸盐假转化型钝化液等，尽管达到了环保的要求，但还是存在不完善之处，如：生产成本提高，使用条件及使用寿命等因素的影响，并且这些无铬钝化膜存在耐蚀性能比较差、使用的范围的局限性、钝化时间较长，在酸性镀锌中容易掉膜等缺点。目前国内报道的无铬彩色钝化液都未能解决在酸性镀锌中的掉膜现象，且钝化时间都超过了40分钟，经中性盐雾试验出白绣的时间不超过48个小时。

中国专利CN103215583A一种无铬彩色钝化剂公开了使用钼酸盐钝化的方法，尽管此种彩色钝化液能达到彩色钝化外观，但是成分过于复杂且钝化液中还有有机物，对环境污染大，在生产中不易控制。

发明内容

本发明的目的是克服现有钝化技术的不足，提供一种不含有毒物质、所处理产品性能优良、生产成本低的电镀锌钛盐清洁钝化工艺。

本发明的技术方案是：对经过电镀处理的钢铁零件表面的电镀锌水洗后，进行出光处理，然后取出水洗，再放入钛盐钝化液中，进行钛盐钝化处理，最后将镀层经过钝化的零件取出，然后用干燥箱进行烘干或自然干燥。

钛盐钝化处理过程中的操作为：将出光后的镀有锌的零件放入由钛盐、双氧水、硫酸盐、络合剂组成的钝化液中，控制钝化液的PH值为1.5-2.0，室温下停留15-20秒，然后取出，采用烘干或自然干燥。

本发明提供了一种无铬酸性镀锌彩色钝化液及制备方法，该钝化液的成分为：钛盐：2-10g/L，其主要作用是作为主要成膜剂，硫酸盐1-30.0g/L，作为辅助成膜剂，双氧水5-15ml/L，其主要作用是作为氧化剂，络合剂2-10g/L，络合金属离子，使溶液维持较长稳定性，其余为水，钝化液pH值为1.0-1.5。。

本发明对钢铁零部件的前期电镀锌过程采用现有的工艺，出光处理也可采用现有的工艺过程。出光过程的操作可以是：将镀有锌零部件加入由硝酸和水组成的出光液中，室温下停留3-5秒后取出；出光液中各组成物及其含量为硝酸2-5ml/L，其余为水。

该钝化液的制备方法为：

A、根据体积总量用天平或者台秤称取2-10g/L的钛盐，倒入1/2体积总量的水中，充分搅拌至溶解，得到钛盐水溶液；

B、据体积总量称取或者量取双氧水5-15ml/L，边搅拌边加入A步骤配制的钛盐溶液中，得到钛盐、双氧水的混合溶液；

C、据体积总量称取1-30g/L硫酸盐边搅拌边加入B步骤配制的钛盐、双氧水混合溶液中；

D、据体积总量称取2-10.0g/L络合剂边搅拌边加入C步骤配制的钛盐、双氧水、硫酸盐混合溶液中；

E、向D步骤所得钛盐、双氧水、硫酸盐、络合剂混合溶液中补加水并且定容至所需体积，以pH计或者pH试纸为工具，用1:10硝酸溶液或者1:10氢氧化钠溶液调节pH值至1.0-1.5，并且搅拌均匀即可。

上述制备工艺中所用的原料钛盐、硫酸盐、双氧水、络合剂的提供物质均为市售化学纯产品，水为纯化水或者自来水。

本发明与现有技术相比优点为（1）耐蚀性能优良，经中性盐雾腐蚀试验白锈时间达80小时，耐红锈时间达200小时；（2）环保无污染，钝化液中不含任何价态铬及有毒物质；（3）镀锌处理后颜色艳丽，膜层表面呈现五彩色，光亮均匀；（4）彻底解决酸性镀锌掉膜的现象，方便了工业使用。

综上所述，本发明采用钛盐进行钝化，在提高电镀锌无铬钝化膜耐腐蚀能力及简单的操作流程等方面都有明显优势，且能彻底解决在酸性镀锌中掉膜的现象，是一种极具应用前景的电镀锌表面处理钝化液。

附图说明

附图为本发明所述的一种新型无铬酸性镀锌彩色钝化液及制备方法及制备工艺流程图。

具体实施方案

下面结合实施例对本发明的实质性作进一步说明。

实施例1：制备1L新型无铬酸性镀锌彩色钝化液；该钝化工艺用于对局部镀锌的钢板进行后续钝化处理。

（1）按照下列配方配料：三氯化钛2g,双氧水5ml,硫酸钠1g,柠檬酸2g,其余为水。

（2）经下列方法制备新型无铬酸性镀锌彩色钝化液，备用：

a)用天平称取2.0g三氯化钛，倒入装有500ml水，总体积超过1.0L的玻璃烧杯中，用玻璃棒充分搅拌均匀；

b)用移液管量取5ml的双氧水，用玻璃棒边搅拌边加入a步骤配制的三氯化钛水溶液中，直至混合均匀；

c)用天平称取1g硫酸钠边搅拌边加入b步骤配制的三氯化钛、双氧水混合溶液中，直至混合均匀溶解；

d)用天平称取2g柠檬酸边搅拌边加入c步骤配制的三氯化钛、双氧水、硫酸钠混合溶液中，直至混合均匀溶解；

e)向d步骤所得三氯化钛、双氧水、硫酸钠、柠檬酸混合溶液中补加水并且定容至1.0L，以pH计或者pH试纸为工具，用1:10硝酸溶液或者1:10氢氧化钠溶液调节pH值至1.0-1.5，并且搅拌均匀即可

（3）该钢板在进行电镀之前进行除锈、除油、活化等前处理后，放入电镀液中进行电镀，镀锌工艺的镀液组成及操作条件为：氯化锌60g/L、氯化钾200g/L、硼酸30g/L、适量添加剂、镀液的PH值保持在5.8左右，电流密度为1.2A/dm²,温度为室温，电镀时间为25分钟，得到电镀锌钢板，备用。

（4）配制出光液：将分析纯的浓硝酸按照1%的浓度与自来水混合，备用

（5）将经过步骤3得到的电镀锌钢板用自来水清洁干净后浸入步骤4配制好的出光液中，室温下停留5秒，取出后用自来水清洗干净，再浸入步骤2配制好的钝化液中，浸泡15秒后，取出烘干或者自然干燥。

使用本钝化工艺处理后的钢板外观表现为均匀、五彩外观，经中性盐雾试验出白锈时间超过72小时。

实施例2：制备10L新型无铬酸性镀锌彩色钝化液；该钝化工艺用于对某机器钢机壳进行整体镀锌后的钝化处理。

（1）按照下列配方配料：三氯化钛60g,双氧水100ml,硫酸钠150g,柠檬酸60g,其余为水。

（2）经下列方法制备环保型镀锌黑色钝化液，备用：

a)用天平称取60g三氯化钛，倒入装有5L水，总体积超过10L的塑料桶中，用木棒充分搅拌均匀；

b)用量杯或量筒量取100ml的双氧水，用木棒边搅拌边加入a步骤配制的三氯化钛水溶液中，直至混合均匀；

c)用天平称取150g硫酸钠边搅拌边加入b步骤配制的三氯化钛、双氧水混合溶液中，直至混合均匀溶解；

d)用天平称取60g柠檬酸边搅拌边加入c步骤配制的三氯化钛、双氧水、硫酸钠混合溶液中，直至混合均匀溶解；

e)向d步骤所得三氯化钛、双氧水、硫酸钠、柠檬酸混合溶液中补加水并且定容至10L，以pH计或者pH试纸为工具，用1:10硝酸溶液或者1:10氢氧化钠溶液调节pH值至1.0-1.5，并且搅拌均匀即可

（3）该钢板在进行电镀之前进行除锈、除油、活化等前处理后，放入电镀液中进行电镀，镀锌工艺的镀液组成及操作条件为：氯化锌60g/L、氯化钾200g/L、硼酸30g/L、适量添加剂、镀液的PH值保持在5.8左右，电流密度为1.2A/dm²,温度为室温，电镀时间为30分钟，得到电镀锌钢板，备用。

（4）配制出光液：将分析纯的浓硝酸按照1%的浓度与自来水混合，备用

（5）将经过步骤3得到的电镀锌钢板用自来水清洁干净后浸入步骤4配制好的出光液中，室温下停留5秒，取出后用自来水清洗干净，再浸入步骤2配制好的钝化液中，浸泡15秒后，取出烘干或者自然干燥。

使用本钝化工艺处理后的钢板外观表现为均匀、五彩外观，经中性盐雾试验出白锈时间超过80小时。

实施例3：制备100L新型无铬酸性镀锌彩色钝化液，该钝化工艺用于对空压机上某钢管整体电镀锌后的钝化处理。

（1）按照下列配方配料：三氯化钛1000g,双氧水1500ml,硫酸钠3000g,柠檬酸1000g,其余为水。

（2）经下列方法制备新型无铬酸性镀锌彩色钝化液，备用：

a)用天平称取1000g三氯化钛，倒入装有50L水，总体积超过100L的塑料桶中，用木棒充分搅拌均匀；

b)用量杯量取1500ml的双氧水，用木棒边搅拌边加入a步骤配制的三氯化钛水溶液中，直至混合均匀；

c)用天平称取3000g硫酸钠边搅拌边加入b步骤配制的三氯化钛、双氧水混合溶液中，直至混合均匀溶解；

d)用天平称取1000g柠檬酸边搅拌边加入c步骤配制的三氯化钛、双氧水、硫酸钠混合溶液中，直至混合均匀溶解；

e)向d步骤所得三氯化钛、双氧水、硫酸钠、柠檬酸混合溶液中补加水并且定容至100L，以pH计或者pH试纸为工具，用1:10硝酸溶液或者1:10氢氧化钠溶液调节pH值至1.0-1.5，并且搅拌均匀即可

（3）该钢板在进行电镀之前进行除锈、除油、活化等前处理后，放入电镀液中进行电镀，镀锌工艺的镀液组成及操作条件为：氯化锌60g/L、氯化钾200g/L、硼酸30g/L、适量添加剂、镀液的PH值保持在5.8左右，电流密度为1.2A/dm²,温度为室温，电镀时间为35分钟，得到电镀锌钢板，备用。

（4）配制出光液：将分析纯的浓硝酸按照1%的浓度与自来水混合，备用

（5）将经过步骤3得到的电镀锌钢板用自来水清洁干净后浸入步骤4配制好的出光液中，室温下停留5秒，取出后用自来水清洗干净，再浸入步骤2配制好的钝化液中，浸泡15秒后，取出烘干或者自然干燥。

使用本钝化工艺处理后的钢板外观表现为均匀、五彩外观，经中性盐雾试验出白锈时间超过85小时。

Claims (4)

1.一种新型无铬酸性镀锌彩色钝化液及制备方法，其特征在于该钝化液由下列组分组成：

钛盐：2-10g/L硫酸盐1-30.0g/L双氧水5-15ml/L络合剂2-10g/L

其余为水。

2.如权利要求1所述的一种新型无铬酸性镀锌彩色钝化液及制备方法，其特征在于该钝化液通过下列方法配制：

A、根据体积总量称取2-10g/L的硅酸盐，倒入1/2体积总量的水中，充分搅拌至溶解，得到钛盐水溶液；

B、根据体积总量量取5-15ml/L的双氧水，边搅拌边加入A步骤配制的钛盐水溶液中，得到钛盐、双氧水的混合溶液；

C、根据体积总量称取1-30g/L硫酸盐，边搅拌边加入B步骤配制的钛盐、双氧水的混合溶液中，得到钛盐、双氧水、硫酸盐的混合溶液；

D、据体积总量称取2-10g/L的络合剂，边搅拌边加入C步骤配制的钛盐、双氧水、硫酸盐的混合溶液中，得到钛盐、双氧水、硫酸盐的混合溶液、络合剂的混合溶液；

E、向D步骤所得钛盐、双氧水、硫酸盐、、络合剂的混合溶液中补加水并且定容至所需体积，并且搅拌均匀即可。

3.如权利要求1和2所述的一种新型无铬酸性镀锌彩色钝化液及制备方法，其特征在于所述的钛盐为三氯化钛、硫酸氧钛、硫酸钛中的一种或者几种，硫酸盐为硫酸钾、硫酸钠中的一种或两种，络合剂为丙二酸、丁二酸，柠檬酸，酒石酸、酒石酸钾钠中的一种或者几种。

4.如权利要求1、2和3所述的一种新型无铬酸性镀锌彩色钝化液及制备方法，其特征在于所述钛盐、双氧水、硫酸盐、络合剂均为市售化学纯产品，水为纯化水或者自来水。