CN101580934A - 一种三价铬蓝白钝化剂 - Google Patents

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晁旌宁
胡德洲
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2222/00—Aspects relating to chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive medium
    • C23C2222/10—Use of solutions containing trivalent chromium but free of hexavalent chromium

Abstract

本发明提供一种三价铬蓝白钝化剂，包括Cr3+、Ce4+、NO3 －、F－以及有机羧酸。该三价铬蓝白钝化剂原料利用率高、物料省，同时可通过改变开缸液浓度调整镀层颜色，为单剂型环保型钝化剂。

Description

一种三价铬蓝白钝化剂
技术领域
本发明涉及一种三价铬蓝白钝化剂，尤其涉及一种镀锌用、颜色可调的三价铬蓝白钝化剂。
背景技术
传统六价铬钝化工艺有很高的耐蚀性，但六价铬是致癌物，对环境与人体健康存在严重的危害性。
目前，在锌上进行无六价铬钝化的研究主要采用三价铬钝化和无铬钝化两个方向。
传统六价铬的钝化膜是通过锌的溶解、铬酸根的还原以及三价铬凝胶的析出而形成，膜层中含有六价铬，因此，钝化膜有自我修复能力，亦被称为自愈能力。
三价铬膜层是通过锌的溶解形成锌离子，同时锌离子的溶解造成锌表面溶液的pH值上升，三价铬直接与锌离子、氢氧根等反应，形成不溶性化合物沉淀在锌表面上，而形成钝化膜。
具体反应式如下：
溶锌过程：Zn+Ox(氧化剂)→Zn2++Ox-
          Zn+2H+→Zn2++H2↑
成膜过程：Zn2++xCr3++yH2O→ZnCrxOy+2yH+
溶膜过程：ZnCrxOy+2yH+→Zn2++xCr3++yH2O
发明内容
本发明提供了一种镀锌用三价铬蓝白钝化剂，其不含六价铬，为单剂型环保型产品。
本发明提供的三价铬蓝白钝化剂包括Cr3+、Ce4+、NO3 -、F-以及有机羧酸。
Cr3+是钝化膜的主成份来源，Cr3+可取硫酸铬、硝酸铬、氯化铬、醋酸铬等；
Ce4+是辅助离子，为过度族元素，成膜后在腐蚀环境下可水解，填充膜表面的微孔，提高膜的耐腐蚀性，达到保护基体的目的；
F-以及有机羧酸是络合剂，用于控制成膜的速度和钝化液稳定性。络合性太强，成膜速度慢，膜层薄，甚至不能形成膜层；络合性太弱，钝化液稳定性差，膜层无光泽。
NO3 -为氧化剂，使基体部分锌层溶解，以便成膜。
本发明提供的三价铬蓝白钝化剂原料利用率高、物料省。
本发明提供的三价铬蓝白钝化剂可通过改变开缸液浓度调整镀层颜色。当浓度为1％时，镀层是银白色；当浓度为3％时，镀层是蓝白色；当浓度为5％时，镀层是蓝色。
本发明提供的三价铬蓝白钝化剂开缸液浓度取决于沉浸时间。当沉浸时间为45～90秒时，浓度为1～2％；当沉浸时间为20～30秒时，浓度为3％；当沉浸时间为10～20秒时，浓度为4～5％。
通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
具体实施方式
本发明提供的三价铬蓝白钝化剂的一个具体实施方式如下：
Cr3+        1.5g/L
Ce4+        0.2g/L
NO3 -、      2.4g/L
有机羧酸    4g/L
F-          0.3g/L
使用时，每1000升开缸，需要三价铬蓝白钝化剂10～50升，最佳为20～30升，即浓度为1％～5％，最佳浓度为2％～3％。
该三价铬蓝白钝化剂镀锌时温度为21～32℃，最佳温度为26～29℃。使用过程中pH值为1.8～3.0，最佳pH值为2.5。pH值可用25～35％的HNO3进行调解，常用30％的HNO3，此步骤可在室温下进行。
开缸操作的具体过程如下：在浴槽中添加约总体积1/2量的纯水，再添加浓度为2％的三价铬蓝白钝化剂，搅拌均匀，用pH计或pH试纸确定pH值，同时通过添加三价铬蓝白钝化剂调整pH值至指定的范围，最后添加水于浴槽至操作刻度。
该三价铬蓝白钝化剂镀锌层的颜色可随开缸液浓度的不同实现白锌至蓝白锌的调整，满足装饰性要求，具体实施过程如下：开缸液浓度为1％时，镀层是银白色；开缸液浓度为3％时，镀层是蓝白色；开缸液浓度为5％时，镀层是蓝色；最佳浓度为3％。
三价铬蓝白钝化剂的开缸液浓度取决于沉浸时间，沉浸时间可在10～90秒之间选择，从而得到不同浓度的三价铬蓝白钝化剂，最佳沉浸时间为30～50秒。三价铬蓝白钝化剂的具体浓度变化如下：沉浸时间为45～90秒时，可获得浓度为1～2％的三价铬蓝白钝化剂；沉浸时间为20～30秒时，可获得浓度为3％的三价铬蓝白钝化剂；沉浸时间为10～20秒时，可获得浓度为4～5％的三价铬蓝白钝化剂。
本发明提供的三价铬蓝白钝化剂使用周期长，换缸频率低，从而使浴槽寿命更长。在浴槽的使用维护上，通过添加三价铬蓝白钝化剂原液来维持pH值及三价铬的含量，同时应用滴定分析法确定槽液浓度及pH值。如果槽液体积百分量是正确的，而pH值不在推荐的范围，则加硝酸来降低pH值。该三价铬蓝白钝化剂的开缸浓度低，换缸频率少，因此使用周期长，浴槽寿命更长。
同时，该三价铬蓝白钝化剂的原液仅为一种，且单剂型，使用方便，原料利用率高、物料省。
该三价铬蓝白钝化剂不含六价铬，易于废水处理。
该三价铬蓝白钝化剂适用于所有的镀锌层，处理后的蓝色层均匀、色泽光亮。
可以理解，很多细节的变化是可能的，但这并不因此违背本发明的范围和精神。

Claims (7)

1、一种三价铬蓝白钝化剂，包括Cr3+、Ce4+、NO3 -、F-以及有机羧酸，浓度如下：
Cr3+            1.2～1.8g/L
Ce4+            0.18～0.28g/L
NO3 -、          2.3～2.5g/L
有机羧酸        3.5～4.5g/L
F-              0.25～0.35g/L。
2、根据权利要求1所述的三价铬蓝白钝化剂，其特征在于，所述三价铬蓝白钝化剂开缸浓度为1％～5％。
3、根据权利要求1所述的三价铬蓝白钝化剂，其特征在于，所述三价铬蓝白钝化剂的pH值为1.8～3.0。
4、根据权利要求1所述的三价铬蓝白钝化剂，其特征在于，所述三价铬蓝白钝化剂的pH值可用25～35％的HNO3进行调解。
5、根据权利要求1所述的三价铬蓝白钝化剂，其特征在于，所述三价铬蓝白钝化剂镀锌时温度为21～32℃。
6、根据权利要求1所述的三价铬蓝白钝化剂，其特征在于，所述三价铬蓝白钝化剂的开缸浓度不同，可形成颜色不同的镀层：
浓度为1％时，镀层是银白色；
浓度为3％时，镀层是蓝白色；
浓度为5％时，镀层是蓝色。
7、根据权利要求1所述的三价铬蓝白钝化剂，其特征在于，所述三价铬蓝白钝化剂的开缸浓度取决于沉浸时间，变化如下：
沉浸45～90秒，浓度为1～2％；
沉浸20～30秒，浓度为3％；
沉浸10～20秒，浓度为4～5％。
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