CN104388913A - 一种热镀锌无铬钝化液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种热镀锌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：聚四氟乙烯6-20g/L、硝酸锆5-10g/L、硝酸镧3-8g/L、硼酸锌5-12g/L、植酸3-12g/L、偏硅酸钠3-7g/L、硫酸锌4-10g/L和硫代硫酸盐络合剂3-10g/L。本发明提供的钝化液，利用各种物质的协同作用，在镀锌层表面形成稳定的络合钝化层，具有较好的耐蚀性能和抗氧化性能，其耐蚀性能，已经达到传统含铬钝化液钝化镀锌层得到的钝化层的耐蚀性能，是含铬钝化液理想的替代产品。

Description

一种热镀锌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，特别涉及一种热镀锌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。

热镀锌也叫热浸锌和热浸镀锌，是一种有效的金属防腐方式，主要用于各行业的金属结构设施上。钢板热镀锌是将除锈后的钢件浸入500℃左右融化的锌液中，使钢构件表面附着锌层，从而起到防腐的目的。热镀锌的历史由来已久，从较古老的热镀方法发展而来的，近三十年来，伴随着冷轧带钢的飞速发展，热镀锌工业得以大规模发展。

在钢件表面热镀锌之后，钢件的耐腐蚀性能得到提升，但镀锌层由于受到外界侵蚀，也会发生腐蚀现象，从而失去对钢件的保护，因此，在镀锌之后，及时进行钝化，在镀锌层表面形成钝化膜，提高工件表面抗腐蚀性能，减少锈迹出现，是一种必要的处理方式。

常规铬酸盐钝化液，在常温下，极少含量即可达到较好的效果，成本低，使用方面，因此曾广泛用于镀锌层的钝化，但随着环保意识的加强，铬酸盐因对环境和人体造成较大的伤害，铬酸盐的使用受到的较为严格的限制。以无机盐或有机物为主的无铬钝化液，成为钝化液发展的趋势。

申请号为200810046957.4的专利文献“用于镀锌钢板表面的无铬钝化液”，公开了一种镀锌层无铬钝化液，钝化液的组分及配制方法：钼酸盐：80～160G/L，钨酸盐：16～32G/L，丙烯酸：15～50G/L，双氧水：20～40G/L，植酸：5～10G/L，其余为水，PH值为：1.5～2.5；用磷酸调节PH值。

由上述技术方案可知，该钝化液以钼酸盐和钨酸盐为主体，加入丙烯酸和双氧水，同时通过磷酸调节pH，其pH较低，酸性较强，常温下即可钝化，形成的钝化膜较为稳定，但是其耐蚀性较之铬酸盐钝化效果差，不是一种理想的替代钝化液。

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热镀锌无铬钝化液及其制备方法。

    本发明的技术方案：一种热镀锌无铬钝化液，由以下质量份数的各个组分制备而成：聚四氟乙烯6-20g/L、硝酸锆5-10 g/L、硝酸镧3-8 g/L、硼酸锌5-12 g/L、植酸3-12 g/L、偏硅酸钠3-7g/L、硫酸锌4-10g/L和硫代硫酸盐络合剂3-10g/L。

作为优选，所述硫代硫酸盐络合剂为硫代硫酸钠、硫代硫酸钾或硫代硫酸铵。 

更优地，所述硫代硫酸盐络合剂为硫代硫酸钠或硫代硫酸铵。

更优地，所述硫代硫酸盐络合剂为硫代硫酸铵。

作为优选，所述钝化液由以下质量浓度的各个组分构成：聚四氟乙烯8-18 g/L、硝酸锆6-9 g/L、硝酸镧4-7 g/L、硼酸锌7-10 g/L、植酸5-12 g/L、偏硅酸钠5-7 g/L、硫酸锌6-10 g/L和硫代硫酸盐络合剂4-9 g/L。

更优地，所述钝化液由以下质量份数的各个组分制备而成：聚四氟乙烯12-15 g/L、硝酸锆7-9 g/L、硝酸镧5-6 g/L、硼酸锌7-9 g/L、植酸7-10 g/L、偏硅酸钠6-7 g/L、硫酸锌7-9 g/L和硫代硫酸盐络合剂6-8 g/L。

更优地，所述钝化液由以下质量份数的各个组分制备而成：聚四氟乙烯14 g/L、硝酸锆8 g/L、硝酸镧5 g/L、硼酸锌8 g/L、植酸8 g/L、偏硅酸钠6 g/L、硫酸锌8 g/L和硫代硫酸盐络合剂7 g/L。

一种热镀锌无铬钝化液的制备方法，制备步骤如下：

（1）准确称量各个组分；

（2）将硝酸锆、硝酸镧、硼酸锌和硫酸锌加入到水中，不断搅拌，形成混合溶液；

（3）在上述混合溶液中依次加入植酸、偏硅酸钠和硫代硫酸盐络合剂，水浴加热，温度35-65℃，边加边搅拌；

（4）将聚四氟乙烯超声分散到步骤（3）得到的混合液中，搅拌均匀后，静置，即可得到热镀锌无铬钝化液。

有益效果：本发明提供的热镀锌无铬钝化液，是根据热镀锌的特点，以硝酸盐为主体，加入聚四氟乙烯，利用聚四氟乙烯良好的抗酸碱性和耐候性的特点，在镀锌层表面形成一层钝化保护层，钝化保护层与镀锌层之间没有明显的界面效应，聚四氟乙烯在钝化膜层中以连续的形态出现，因此，更能够提高钝化液的耐蚀性能。

因此，本发明提供的钝化液，利用各种物质的协同作用，在镀锌层表面形成稳定的络合钝化层，具有较好的耐蚀性能和抗氧化性能，其耐蚀性能，已经达到传统含铬钝化液钝化镀锌层得到的钝化层的耐蚀性能，是含铬钝化液理想的替代产品。

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：

一种热镀锌无铬钝化液，由以下质量份数的各个组分制备而成：聚四氟乙烯6g/L、硝酸锆5 g/L、硝酸镧3 g/L、硼酸锌5 g/L、植酸3 g/L、偏硅酸钠3 g/L、硫酸锌4 g/L和硫代硫酸钠3 g/L。

根据本发明提供的制备方法制备上述热镀锌无铬钝化液，制备步骤如下：

（1）准确称量各个组分；

（2）将硝酸锆、硝酸镧、硼酸锌和硫酸锌加入到水中，不断搅拌，形成混合溶液；

（3）在上述混合溶液中依次加入植酸、偏硅酸钠和硫代硫酸钠，水浴加热，温度35℃，边加边搅拌；

（4）将聚四氟乙烯超声分散到步骤（3）得到的混合液中，搅拌均匀后，静置，即可得到热镀锌无铬钝化液。

实施例 2：

一种热镀锌无铬钝化液，由以下质量份数的各个组分制备而成：聚四氟乙烯20g/L、硝酸锆10 g/L、硝酸镧8 g/L、硼酸锌5 g/L、植酸12 g/L、偏硅酸钠7 g/L、硫酸锌10 g/L和硫代硫酸钾10 g/L。

根据本发明提供的制备方法制备上述热镀锌无铬钝化液，制备步骤如下：

（1）准确称量各个组分；

（2）将硝酸锆、硝酸镧、硼酸锌和硫酸锌加入到水中，不断搅拌，形成混合溶液；

（3）在上述混合溶液中依次加入植酸、偏硅酸钠和硫代硫酸钾，水浴加热，温度65℃，边加边搅拌；

（4）将聚四氟乙烯超声分散到步骤（3）得到的混合液中，搅拌均匀后，静置，即可得到热镀锌无铬钝化液。

实施例 3：

一种热镀锌无铬钝化液，由以下质量份数的各个组分制备而成：聚四氟乙烯12 g/L、硝酸锆7 g/L、硝酸镧5 g/L、硼酸锌7 g/L、植酸5 g/L、偏硅酸钠5 g/L、硫酸锌6 g/L和硫代硫酸铵6 g/L。

根据本发明提供的制备方法制备上述热镀锌无铬钝化液，制备步骤如下：

（1）准确称量各个组分；

（2）将硝酸锆、硝酸镧、硼酸锌和硫酸锌加入到水中，不断搅拌，形成混合溶液；

（3）在上述混合溶液中依次加入植酸、偏硅酸钠和硫代硫酸铵，水浴加热，温度45℃，边加边搅拌；

（4）将聚四氟乙烯超声分散到步骤（3）得到的混合液中，搅拌均匀后，静置，即可得到热镀锌无铬钝化液。

实施例4：

一种热镀锌无铬钝化液，由以下质量份数的各个组分制备而成：聚四氟乙烯15 g/L、硝酸锆9 g/L、硝酸镧6 g/L、硼酸锌9 g/L、植酸9 g/L、偏硅酸钠7 g/L、硫酸锌9 g/L和硫代硫酸钠8 g/L。

根据本发明提供的制备方法制备上述热镀锌无铬钝化液，制备步骤如下：

（1）准确称量各个组分；

（2）将硝酸锆、硝酸镧、硼酸锌和硫酸锌加入到水中，不断搅拌，形成混合溶液；

（3）在上述混合溶液中依次加入植酸、偏硅酸钠和硫代硫酸钠，水浴加热，温度45℃，边加边搅拌；

（4）将聚四氟乙烯超声分散到步骤（3）得到的混合液中，搅拌均匀后，静置，即可得到热镀锌无铬钝化液。

实施例5：

一种热镀锌无铬钝化液，由以下质量份数的各个组分制备而成：聚四氟乙烯14g/L、硝酸锆8 g/L、硝酸镧5 g/L、硼酸锌8 g/L、植酸8 g/L、偏硅酸钠6 g/L、硫酸锌8 g/L和硫代硫酸铵7 g/L。

根据本发明提供的制备方法制备上述热镀锌无铬钝化液，制备步骤如下：

（1）准确称量各个组分；

（2）将硝酸锆、硝酸镧、硼酸锌和硫酸锌加入到水中，不断搅拌，形成混合溶液；

（3）在上述混合溶液中依次加入植酸、偏硅酸钠和硫代硫酸铵，水浴加热，温度48℃，边加边搅拌；

（4）将聚四氟乙烯超声分散到步骤（3）得到的混合液中，搅拌均匀后，静置，即可得到热镀锌无铬钝化液。

根据申请号为200810046957.4的专利文献“用于镀锌钢板表面的无铬钝化液”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。

由此可知，本发明提供的钝化液具有较好的耐蚀性能，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)

1.一种热镀锌无铬钝化液，其特征在于，由以下质量浓度的各个组分构成：聚四氟乙烯6-20 g/L、硝酸锆5-10 g/L、硝酸镧3-8 g/L、硼酸锌5-12 g/L、植酸3-12 g/L、偏硅酸钠3-7 g/L、硫酸锌4-10 g/L和硫代硫酸盐络合剂3-10 g/L。

2.根据权利要求1所述的热镀锌无铬钝化液，其特征在于：所述硫代硫酸盐络合剂为硫代硫酸钠、硫代硫酸钾或硫代硫酸铵。

3.根据权利要求2所述的热镀锌无铬钝化液，其特征在于：所述硫代硫酸盐络合剂为硫代硫酸钠或硫代硫酸铵。

4.根据权利要求3所述的热镀锌无铬钝化液，其特征在于：所述硫代硫酸盐络合剂为硫代硫酸铵。

5.根据权利要求1所述的热镀锌无铬钝化液，其特征在于，所述钝化液由以下质量浓度的各个组分构成：聚四氟乙烯8-18 g/L、硝酸锆6-9 g/L、硝酸镧4-7 g/L、硼酸锌7-10 g/L、植酸5-12 g/L、偏硅酸钠5-7 g/L、硫酸锌6-10 g/L和硫代硫酸盐络合剂4-9 g/L。

6.根据权利要求5所述的热镀锌无铬钝化液，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：聚四氟乙烯12-15 g/L、硝酸锆7-9 g/L、硝酸镧5-6 g/L、硼酸锌7-9 g/L、植酸7-10 g/L、偏硅酸钠6-7 g/L、硫酸锌7-9 g/L和硫代硫酸盐络合剂6-8 g/L。

7.根据权利要求6所述的热镀锌无铬钝化液，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：聚四氟乙烯14 g/L、硝酸锆8 g/L、硝酸镧5 g/L、硼酸锌8 g/L、植酸8 g/L、偏硅酸钠6 g/L、硫酸锌8 g/L和硫代硫酸盐络合剂7 g/L。

8.一种根据权利要求1所述的热镀锌无铬钝化液的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：

（1）准确称量各个组分；

（2）将硝酸锆、硝酸镧、硼酸锌和硫酸锌加入到水中，不断搅拌，形成混合溶液；

（3）在上述混合溶液中依次加入植酸、偏硅酸钠和硫代硫酸盐络合剂，水浴加热，温度35-65℃，边加边搅拌；

（4）将聚四氟乙烯超声分散到步骤（3）得到的混合液中，搅拌均匀后，静置，即可得到热镀锌无铬钝化液。