CN104357829A - 一种镀镍层无铬钝化液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种镀镍层无铬钝化液及其制备方法，属于金属表面处理技术领域，钝化液由以下质量份数的各个组分制备而成：酒石酸钾钠4-10份、硅酸锆1-5份、硅酸钠3-8份、纳米氧化钛1-5份、稀土硝酸盐6-12份、气相二氧化硅2-5份、络合剂3-8份和去离子水15-25份。本发明提供的镀镍层无铬钝化液，是通过形成的乳浊液，将镀镍层表面进行钝化，形成稳定的稳固的钝化膜，不仅具有较好的耐蚀性能，而且具有较好的抗氧化性能，是一种理想的无铬钝化液。

Description

一种镀镍层无铬钝化液及其制备方法

技术领域

本发明属于金属表面处理技术领域，特别涉及一种镀镍层无铬钝化液及该钝化液的制备方法。

背景技术

钝化液是一种能使金属表面呈钝态的溶液，一般用于镀锌、镀镉和其他镀层的镀后处理，目的是在镀层表面形成能阻止金属正常反应的表面状态，提高其抗蚀性，并增加产品美观。

化学镀镍是金属表面镀镍的一种较为常见的方式，具有（1）厚度均匀性：厚度均匀和均镀能力好是化学镀镍的一大特点，也是应用广泛的原因之一；（2）镀件不会渗氢，没有氢脆，化学镀镍后不需要除氢；（3） 可沉积在各种材料的表面上；（4）热处理温度低，只要在400℃以下经不同保温时间后，可得到不同的耐蚀性和耐磨性。正因其具有镀层均匀、硬度高、耐磨和耐蚀性好等性能，已被广泛用于航空航天、汽车、化学、石油及电子和计算机等工业。但是目前，镀镍层的性能与镀层厚度相关，厚度较厚，性能较好，但是不利于加工；厚度薄，利于加工，但是因镀层厚度不足，其抗腐蚀性能也较差，因此，对于镀镍层的钝化处理，是提高镀层耐蚀性十分必要的方式。

铬酸盐是传统的钝化液，效果较为理想，但是其对环境和人体的伤害较大，因此，含铬钝化液逐渐被其他无铬钝化液所替代，如何在无铬钝化过程中保持或者超过含铬钝化的耐蚀性能，是钝化液发展的趋势。

申请号为201210239323.7 的专利文献“一种镀镍用表面处理钝化液”，公开了一种镀镍层无铬钝化液，按质量百分比，包括下述组分组成：含环氧基团树脂2%-5%，含活泼氢的有机硅油乳液5%-10%，含贵金属化合物类催化剂0.0001%-0.001%，其余为水。由于环氧树脂乳液中含有醚键、羟基及环氧基等强极性基团与有机硅乳液固化后可在电镀或化学镀镍层表面有很好的附着力，其分子结构中含有稳定的苯环和醚键，分子结构很紧密，有良好的耐腐蚀性能。同时有机硅乳液通过活泼氢与环氧树脂乳液反应固化以后，其疏水基团覆盖在环氧树脂层的表面，进一步加强了其防腐性能。

根据上述公开的技术方案可知，该钝化液是在镀层表面形成一个树脂层，以提高镀镍层的耐蚀性能。其耐蚀性能和树脂层的稳定性直接相关。首先是树脂层的附着力，其利用环氧树脂与有机硅树脂的极性基团，附着在镀镍层表面，其附着力强度较低；其次，其耐蚀性能和抗氧化性能较差，因此，该钝化液的也不是较为理想的化学镀镍层钝化液。

发明内容

本发明解决的技术问题：针对上述不足，克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种镀镍层无铬钝化液及其制备方法。

本发明的技术方案：一种镀镍层无铬钝化液，由以下质量份数的各个组分制备而成：酒石酸钾钠4-10份、硅酸锆1-5份、硅酸钠3-8份、纳米氧化钛1-5份、稀土硝酸盐6-12份、气相二氧化硅2-5份、络合剂3-8份和去离子水15-25份。

作为优选，所述稀土硝酸盐为硝酸镧、硝酸钇或硝酸铕的至少一种。 

作为优选，所述络合剂为硫代硫酸盐、柠檬酸盐或亚硫酸盐。

更优地，所述络合剂为硫代硫酸盐。

更优地，所述络合剂为硫代硫酸钠。

作为优选，所述钝化液由以下质量份数的各个组分制备而成：酒石酸钾钠5-8份、硅酸锆2-4份、硅酸钠5-7份、纳米氧化钛1-3份、稀土硝酸盐8-11份、气相二氧化硅2-4份、络合剂4-7份和去离子水18-24份。

更优地，所述钝化液由以下质量份数的各个组分制备而成：酒石酸钾钠7份、硅酸锆3份、硅酸钠6份、纳米氧化钛2份、稀土硝酸盐10份、气相二氧化硅3份、络合剂5份和去离子水22份。

一种镀镍层无铬钝化液的制备方法，制备步骤如下：

（1）将酒石酸钾钠、硅酸钠和稀土硝酸盐加入到去离子水中，搅拌均匀，得到混合溶液；

（2）将混合溶液置于水浴中加热，温度45-75℃，将纳米氧化钛、硅酸锆和气相二氧化硅超声分散到混合溶液中，形成乳浊液；

（3）将络合剂加入到乳浊液中，搅拌均匀，真空中静置2-8h后，得到镀镍层无铬钝化液。

有益效果：本发明提供的镀镍层无铬钝化液，有别于传统的溶液，而是采用了乳浊液，在酒石酸钾钠、硅酸钠和稀土硝酸盐混合溶液中，加入纳米氧化钛、硅酸锆和气相二氧化硅，使得溶液转变为乳浊液，在加入络合剂，通过络合剂的作用，与金属离子形成络合物，提高了钝化之后，钝化层的抗氧化性能和耐蚀性能。

因此，本发明提供的镀镍层无铬钝化液，是通过形成的乳浊液，将镀镍层表面进行钝化，形成稳定的稳固的钝化膜，不仅具有较好的耐蚀性能，而且具有较好的抗氧化性能，是一种理想的无铬钝化液。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解， 这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

实施例 1：

一种镀镍层无铬钝化液，由以下质量份数的各个组分制备而成：酒石酸钾钠4份、硅酸锆1份、硅酸钠3份、纳米氧化钛1份、硝酸镧6份、气相二氧化硅2份、硫代硫酸纳3份和去离子水15份。

根据本发明提供的制备方法制备上述镀镍层无铬钝化液，制备步骤如下：

（1）将酒石酸钾钠、硅酸钠和硝酸镧加入到去离子水中，搅拌均匀，得到混合溶液；

（2）将混合溶液置于水浴中加热，温度45℃，将纳米氧化钛、硅酸锆和气相二氧化硅超声分散到混合溶液中，形成乳浊液；

（3）将硫代硫酸钠加入到乳浊液中，搅拌均匀，真空中静置2h后，得到镀镍层无铬钝化液。

    实施例 2：

一种镀镍层无铬钝化液，由以下质量份数的各个组分制备而成：酒石酸钾钠5份、硅酸锆2份、硅酸钠4份、纳米氧化钛2份、硝酸钇7份、气相二氧化硅3份、柠檬酸盐3份和去离子水18份。

根据本发明提供的制备方法制备上述镀镍层无铬钝化液，制备步骤如下：

（1）将酒石酸钾钠、硅酸钠和硝酸钇加入到去离子水中，搅拌均匀，得到混合溶液；

（2）将混合溶液置于水浴中加热，温度60℃，将纳米氧化钛、硅酸锆和气相二氧化硅超声分散到混合溶液中，形成乳浊液；

（3）将柠檬酸盐加入到乳浊液中，搅拌均匀，真空中静置4h后，得到镀镍层无铬钝化液。

实施例 3：

一种镀镍层无铬钝化液，由以下质量份数的各个组分制备而成：酒石酸钾钠6份、硅酸锆3份、硅酸钠5份、纳米氧化钛3份、硝酸铕8份、气相二氧化硅3份、亚硫酸盐4份和去离子水19份。

根据本发明提供的制备方法制备上述镀镍层无铬钝化液，制备步骤如下：

（1）将酒石酸钾钠、硅酸钠和硝酸铕加入到去离子水中，搅拌均匀，得到混合溶液；

（2）将混合溶液置于水浴中加热，温度60℃，将纳米氧化钛、硅酸锆和气相二氧化硅超声分散到混合溶液中，形成乳浊液；

（3）将亚硫酸盐加入到乳浊液中，搅拌均匀，真空中静置4h后，得到镀镍层无铬钝化液。

实施例4：

一种镀镍层无铬钝化液，由以下质量份数的各个组分制备而成：酒石酸钾钠10份、硅酸锆5份、硅酸钠8份、纳米氧化钛5份、硝酸钇12份、气相二氧化硅5份、硫代硫酸盐8份和去离子水25份。

根据本发明提供的制备方法制备上述镀镍层无铬钝化液，制备步骤如下：

（1）将酒石酸钾钠、硅酸钠和硝酸钇加入到去离子水中，搅拌均匀，得到混合溶液；

（2）将混合溶液置于水浴中加热，温度75℃，将纳米氧化钛、硅酸锆和气相二氧化硅超声分散到混合溶液中，形成乳浊液；

（3）将硫代硫酸盐加入到乳浊液中，搅拌均匀，真空中静置8h后，得到镀镍层无铬钝化液。

实施例5：

一种镀镍层无铬钝化液，由以下质量份数的各个组分制备而成：酒石酸钾钠7份、硅酸锆3份、硅酸钠6份、纳米氧化钛2份、硝酸镧10份、气相二氧化硅3份、硫代硫酸钠5份和去离子水22份。

根据本发明提供的制备方法制备上述镀镍层无铬钝化液，制备步骤如下：

（1）将酒石酸钾钠、硅酸钠和硝酸镧加入到去离子水中，搅拌均匀，得到混合溶液；

（2）将混合溶液置于水浴中加热，温度65℃，将纳米氧化钛、硅酸锆和气相二氧化硅超声分散到混合溶液中，形成乳浊液；

（3）将硫代硫酸钠加入到乳浊液中，搅拌均匀，真空中静置5h后，得到镀镍层无铬钝化液。

根据申请号为201210239323.7 的专利文献“一种镀镍用表面处理钝化液”公开的技术方案制备无铬钝化液，为对照组1，以传统铬酸盐钝化液为对照组2；测定上述具体实施方式和对照组钝化液的耐蚀性能。

对实施例1-5和对照组进行中性盐雾腐蚀试验，氯化钠浓度为1.0%，盐水pH为6.5，试样摆放角度为30°，时间96h，结果如表1所示：

表1钝化液的耐蚀性能测试

由上表可知，实施例1-5经96h的中性盐雾腐蚀试验后，基本没有腐蚀，与对照组2耐蚀性能相当，对照组1的耐蚀性能较差。

对实施例1-5和对照组进行抗氧化实验，将试样放入高温炉中，温度620℃，通入氧气，氧气气体流量为300ml/min，时间10h，冷却至室温取出，观察试样表面状态：

实施例1-5表层无明显变化，对照组1局部颜色变暗，有轻微起泡现象；对照组2无变化。

由此可知，本发明提供的钝化液具有较好耐蚀性能和抗氧化性能，是传统铬酸盐钝化液的优良替代品。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种镀镍层无铬钝化液，其特征在于，由以下质量份数的各个组分制备而成：酒石酸钾钠4-10份、硅酸锆1-5份、硅酸钠3-8份、纳米氧化钛1-5份、稀土硝酸盐6-12份、气相二氧化硅2-5份、络合剂3-8份和去离子水15-25份。

2.根据权利要求1所述的镀镍层无铬钝化液，其特征在于：所述稀土硝酸盐为硝酸镧、硝酸钇或硝酸铕的至少一种。

3.根据权利要求1所述的镀镍层无铬钝化液，其特征在于：所述络合剂为硫代硫酸盐、柠檬酸盐或亚硫酸盐。

4.根据权利要求3所述的镀镍层无铬钝化液，其特征在于：所述络合剂为硫代硫酸盐。

5.根据权利要求4所述的镀镍层无铬钝化液，其特征在于：所述络合剂为硫代硫酸钠。

6.根据权利要求1所述的镀镍层无铬钝化液，其特征在于，所述钝化液由以下质量份数的各个组分制备而成：酒石酸钾钠5-8份、硅酸锆2-4份、硅酸钠5-7份、纳米氧化钛1-3份、稀土硝酸盐8-11份、气相二氧化硅2-4份、络合剂4-7份和去离子水18-24份。

7.根据权利要求6所述的镀镍层无铬钝化液，其特征在于，所述钝化液由以下质量份数的各个组分制备而成：酒石酸钾钠7份、硅酸锆3份、硅酸钠6份、纳米氧化钛2份、稀土硝酸盐10份、气相二氧化硅3份、络合剂5份和去离子水22份。

8.一种根据权利要求1所述的镀镍层无铬钝化液的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：

（1）将酒石酸钾钠、硅酸钠和稀土硝酸盐加入到去离子水中，搅拌均匀，得到混合溶液；

（2）将混合溶液置于水浴中加热，温度45-75℃，将纳米氧化钛、硅酸锆和气相二氧化硅超声分散到混合溶液中，形成乳浊液；

（3）将络合剂加入到乳浊液中，搅拌均匀，真空中静置2-8h后，得到镀镍层无铬钝化液。