CN103046037B - 一种高耐蚀性三价铬蓝白钝化液及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高耐蚀性三价铬蓝白钝化液及其制备方法,所述的高耐蚀性三价铬蓝白钝化液按每升计算，由5-25g的硫酸铬，2-8g的氟化钠，1-6g的次磷酸钠，0.3-1.5g的柠檬酸，1-5g的硝酸钠，5-15g的七水硫酸钴和余量的去离子水组成。其制备方法即将硫酸铬溶于去离子水中，然后加入柠檬酸搅拌溶解之后加次磷酸钠、硝酸钠，再次搅拌使完全溶解，之后加入七水硫酸钴溶解，最后加入氟化钠持续搅拌使各原料混合均匀，最终得到性能稳定，使用寿命长，生产成本降低，没有毒性，环保无污染的一种高耐蚀性三价铬蓝白钝化液。该高耐蚀性三价铬蓝白钝化液的制备方法简单，操作方便，适于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属钝化液，更具体说是涉及一种用于钢铁镀锌后表面钝化所用的高耐蚀性三价铬蓝白钝化液及其制备方法和应用。
背景技术
镀锌层作为阳极防护层广泛用于钢铁表面的保护。金属锌在湿度高于70%的大气中，其表面易腐蚀,产物为白锈。为了减缓白锈的生成，通常在镀锌层表面形成一层化学稳定性较高的铬酸盐薄膜，以提高它的耐蚀性，这层膜被称为钝化膜或转化膜。
镀锌层钝化最常用的钝化工艺为铬酸盐钝化，因其生成的钝化膜具有良好的屏蔽性能和自修复作用，故具有优良的抗腐蚀性能。但Cr(Ⅵ)毒性大，又是致癌物质，污染环境。从原料的可得性、安全性、经济性和工艺的适应性考虑，人们用Cr(III) 代替Cr(Ⅵ) 钝化。毒性只有Cr(Ⅵ)的约百分之一，且环境可容性较好。
目前镀锌层表面非Cr(Ⅵ)钝化技术通常采用了三价铬盐、钼酸盐、钨酸盐、硅酸盐、稀土金属盐、钛盐及羧酸等物质。
近年来,国内外对三价铬钝化工艺的研究很多，三价铬钝化工艺已应用于生产，市场上已有商品销售,但其性能(例如：溶液稳定性、可操作性、膜的外观、物化性能、经济性)很少能与六价铬钝化膜相比，所以对于三价铬钝化工艺进行改进与研究具有重要的意义和可观的市场前景。
发明内容
本发明的目的之一是为了解决上述所说的钝化膜耐蚀性不高，厚度较薄的技术问题而提供一种高耐蚀性三价铬蓝白钝化液。
本发明的目的之二是提供上述的一种高耐蚀性三价铬蓝白钝化液的制备方法。
本发明技术方案
一种高耐蚀性三价铬蓝白钝化液，按每升计算，其原料的组成及含量如下：
硫酸铬 5-25g
氟化钠 2-8g
次磷酸钠 1-6g
柠檬酸 0.3-1.5g
硝酸钠 1-5g
七水硫酸钴 5-15g
余量为去离子水。
上述的一种高耐蚀性三价铬蓝白钝化液的制备方法，步骤如下：
将硫酸铬溶于去离子水中，然后加入柠檬酸，搅拌溶解之后加次磷酸钠、硝酸钠，再次搅拌使完全溶解，之后加入七水硫酸钴溶解，最后加入氟化钠在搅拌条件下使各原料混合均匀，最终得高耐蚀性三价铬蓝白钝化液。
上述的一种高耐蚀性三价铬蓝白钝化液用于钢铁镀锌后表面的钝化以形成的保护膜。
本发明的有益效果
本发明的一种高耐蚀性三价铬蓝白钝化液，原料采用简单的盐类如硫酸铬、次磷酸钠、硝酸钠、七水硫酸钴、氟化钠和柠檬酸及水进行钝化液的配置，与现有技术中的钝化液相比，由于不包含钼酸盐、钨酸盐、硅酸盐、稀土金属盐、钛盐及羧酸等，因此最终所得的高耐蚀性三价铬蓝白钝化液性能稳定，使用寿命长，生产成本降低。
进一步，本发明的一种高耐蚀性三价铬蓝白钝化液，由于钝化液中不含六价铬离子，没有毒性，环保无污染。
进一步，本发明的一种高耐蚀性三价铬蓝白钝化液的制备方法简单，操作方便，适于工业化生产。
进一步，本发明的一种高耐蚀性三价铬蓝白钝化液对钢铁镀锌表面钝化后，在其表面形成的钝化膜颜色均匀光亮，厚度达到2μm，耐蚀性时间达到120h。
附图说明
图1、用市售（PERMA PASS ULTRAⅢ 乐思产品）钝化液对镀好锌的铁片进行钝化后所得的钝化膜表面的SEM扫描图；
图2、用实施例1所得的高耐蚀性三价铬蓝白钝化液对镀好锌的铁片进行钝化后所得的钝化膜表面的SEM扫描图；
图3、在相同的钝化条件下，用实施例1所得的高耐蚀性三价铬蓝白钝化液对镀好锌的铁片进行钝化后所得的钝化膜和用市售（PERMA PASS ULTRAⅢ 乐思产品）钝化液对镀好锌的铁片进行钝化后所得的钝化膜的耐蚀性电化学分析Tafeal曲线图。
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图对本发明做进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1
一种高耐蚀性三价铬蓝白钝化液，按每升计算，其组分及含量如下：
硫酸铬 10g
氟化钠 5g
次磷酸钠 2g
柠檬酸 0.3g
硝酸钠 2g
七水硫酸钴 5g
余量为去离子水。
上述的高耐蚀性三价铬蓝白钝化液的制备方法，步骤如下：
称取硫酸铬溶于去离子水中，然后加入柠檬酸，搅拌溶解之后加次磷酸钠、硝酸钠，再次搅拌使完全溶解，之后加入七水硫酸钴溶解，最后加入氟化钠持续搅拌2h，使各原料混合均匀，既得高耐蚀性三价铬蓝白钝化液。
应用实施例1
将除锈、除油、打磨后的2快相同的铁片(10×2.5cm)放入同一电镀槽中镀锌，然后将镀好锌的2块铁片用0.5%的硝酸活化；
将活化完成后的镀好锌的铁片中的1块放入实施例1所得的高耐蚀性三价铬蓝白钝化液中，另外1块放入到市售（PERMA PASS ULTRAⅢ 乐思产品）钝化液中，分别控制室温下进行钝化60s，最后用60摄氏度的去离子水水洗并吹干，结果在镀好锌的铁片表面上都得到一层光亮均匀的蓝白钝化膜，从而保护铁片的镀锌层。
但经SEM（日立扫描电子显微镜S-3400N）分别对上述所得的钝化膜进行扫描，图1为用市售（PERMA PASS ULTRAⅢ 乐思产品）钝化液对镀好锌的铁片进行钝化后所得的钝化膜表面的SEM扫描图；图2为用实施例1所得的高耐蚀性三价铬蓝白钝化液对镀好锌的铁片进行钝化后所得的钝化膜表面的SEM扫描图；从图1及图2对比可以看出本发明的高耐蚀性三价铬蓝白钝化液所得的钝化膜厚比市售（PERMA PASS ULTRAⅢ 乐思产品）钝化液所得的钝化膜表面更均匀，没有裂纹出现。
进一步，通过EDS（德国BRUKER），分别对上述所得的钝化膜中的元素含量进行分析，最终得出用本发明的高耐蚀性三价铬蓝白钝化液对镀好锌的铁片进行钝化后所得的钝化膜中铬的元素含量是5.3%左右，而用市售（PERMA PASS ULTRAⅢ 乐思产品）钝化液对镀好锌的铁片进行钝化后所得的钝化膜中铬的元素含量是2.6%左右，由于钝化膜中铬的含量越高，耐腐蚀性越好，因此用本发明的高耐蚀性三价铬蓝白钝化液对镀好锌的铁片进行钝化后所得的钝化膜的耐蚀性要好于用市售（PERMA PASS ULTRAⅢ 乐思产品）钝化液对镀好锌的铁片进行钝化后所得的钝化膜。
进一步，通过电化学工作站CHI-760d分别对上述所得的钝化膜耐蚀性进行电化学分析所得Tafeal曲线图如图3所示，图3中硫酸铬含量10g/L表示的是实施例1所得的高耐蚀性三价铬蓝白钝化液对镀好锌的铁片进行钝化后所得的钝化膜的Tafeal曲线，而市售（PERMA PASS ULTRAⅢ 乐思产品）钝化液对镀好锌的铁片进行钝化后所得的钝化膜的Tafeal曲线，从图3中可以看出，本发明的高耐蚀性三价铬蓝白钝化液对镀好锌的铁片进行钝化后所得的钝化膜的极化曲线的极化电流更小，电位正移，阴极和阳极反应都得到抑制，由此表明，用本发明的高耐蚀性三价铬蓝白钝化液对镀好锌的铁片进行钝化后所得的钝化膜对镀锌层的腐蚀产生抑制作用。
进一步，从图3中还可以得出，用本发明的高耐蚀性三价铬蓝白钝化液对镀好锌的铁片进行钝化后所得的钝化膜的极化曲线要比用市售（PERMA PASS ULTRAⅢ 乐思产品）钝化液对镀好锌的铁片进行钝化后所得的钝化膜的极化曲线极化程度更高，极化电流更负，由此表明，本发明的高耐蚀性三价铬蓝白钝化液对镀好锌的铁片进行钝化后所得的钝化膜对锌层的保护效果更好。
进一步，通过盐雾试验（FQY-050）分别对上述所得的钝化膜的耐盐雾性能进行测试，得出实验结果是，本发明的高耐蚀性三价铬蓝白钝化液形成的钝化膜的盐雾试验时间是120h，而市售（PERMA PASS ULTRAⅢ 乐思产品）钝化液形成的钝化膜的盐雾试验时间是78h，由此表明，本发明的高耐蚀性三价铬蓝白钝化液形成的钝化膜的耐蚀性好。
进一步，通过金相显微镜（4XA/4XB）分别对上述所得的钝化膜的厚度进行测试，结果本发明的高耐蚀性三价铬蓝白钝化液形成的钝化膜的厚度是2μm，市售（PERMA PASS ULTRAⅢ 乐思产品）钝化液形成的钝化膜的厚度是1.2μm，由此表明，本发明的高耐蚀性三价铬蓝白钝化液与市售（PERMA PASS ULTRAⅢ 乐思产品）钝化液相比，在相同的钝化条件下形成的钝化膜也较厚。
实施例2
一种高耐蚀性三价铬蓝白钝化液，按每升计算，其组分及含量如下：
硫酸铬 10g
氟化钠 4g
次磷酸钠 3g
柠檬酸 1g
硝酸钠 3g
七水硫酸钴 10g
余量为去离子水。
上述的高耐蚀性三价铬蓝白钝化液的制备方法，步骤如下：
称取硫酸铬溶于去离子水中，然后加入柠檬酸，搅拌溶解之后加次磷酸钠、硝酸钠，再次搅拌使完全溶解，之后加入七水硫酸钴溶解，最后加入持续搅拌2h，使各原料混合均匀，最终得到高耐蚀性三价铬蓝白钝化液。
实施例3
一种高耐蚀性三价铬蓝白钝化液，按每升计算，其组分及含量如下：
硫酸铬 25g
氟化钠 8g
次磷酸钠 5g
柠檬酸 1.5g
硝酸钠 5g
七水硫酸钴 10g
余量为去离子水。
上述的高耐蚀性三价铬蓝白钝化液的制备方法，步骤如下：
称取硫酸铬溶于去离子水中，然后加入柠檬酸，搅拌溶解之后加次磷酸钠、硝酸钠，再次搅拌使完全溶解，之后加入七水硫酸钴溶解，最后加入氟化钠持续搅拌2h，使各原料混合均匀，最终得高耐蚀性三价铬蓝白钝化液。
上述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种高耐蚀性三价铬蓝白钝化液，其特征在于按每升计算，其原料的组成及含量如下：
硫酸铬 10-25g
氟化钠 4-8g
次磷酸钠 2-5g
柠檬酸 0.3-1.5g
硝酸钠 2-5g
七水硫酸钴 5-10g
余量为去离子水。
2.如权利要求1所述的一种高耐蚀性三价铬蓝白钝化液，其特征在于按每升计算，其原料的组成及含量如下：
硫酸铬 10g
氟化钠 5g
次磷酸钠 2g
柠檬酸 0.3g
硝酸钠 2g
七水硫酸钴 5g
余量为去离子水。
3.如权利要求1所述的一种高耐蚀性三价铬蓝白钝化液，其特征在于按每升计算，其原料的组成及含量如下：
硫酸铬 10g
氟化钠 4g
次磷酸钠 3g
柠檬酸 1g
硝酸钠 3g
七水硫酸钴 10g
余量为去离子水。
4.如权利要求1所述的一种高耐蚀性三价铬蓝白钝化液，其特征在于按每升计算，其原料的组成及含量如下：
硫酸铬 25g
氟化钠 8g
次磷酸钠 5g
柠檬酸 1.5g
硝酸钠 5g
七水硫酸钴 10g
余量为去离子水。
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