CN104498923B - 三价铬彩色钝化液、制备方法及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种三价铬彩色钝化液，该钝化液是由多种原料溶于去离子水中而成，其中各原料组份配比为：六水硫酸铬 5‑9 g/L，七水硫酸钴 2‑4 g/L；氯酸钠4‑8 g/L，氟化铵 2‑3 g/L，硝酸 1‑2 g/L，柠檬酸2‑3 g/L，余量为水。所得钝化膜耐蚀性能好，盐雾试验可达到120小时以上，工件表面无任何白锈或白斑，孔隙率低，不需要使用封闭剂进行处理。

Description

三价铬彩色钝化液、制备方法及其使用方法

技术领域

本发明涉及金属表面处理剂领域，更具体的说，涉及一种三价铬彩色钝化液、制备方法及其使用方法。

背景技术

镀锌层是钢铁零件最重要的防护性镀层之一，在干燥环境中镀锌层很稳定，但是在高温高湿的环境中，镀锌层的耐蚀性较差，易产生白锈或白斑。一般采用高浓度或中等浓度的铬酸盐溶液进行钝化，来提高镀锌层的耐蚀性。近年来，为降低六价铬对环境的污染和对人体的危害，镀锌层的铬酸盐钝化向着三价铬盐及无铬酸盐钝化的方向发展。

中国专利申请201210465245.2公开了一种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。但该钝化液在使用过程中不够稳定，使用寿命较短，使用后期所得钝化膜存在空隙率较大、耐蚀性较差、附着力低等缺点。

发明内容

本发明的目的之一在于克服现有技术的不足，提供一种三价铬彩色钝化液，所述钝化液在使用过程中较为稳定，使用寿命较长，使用初期、后期，所得钝化膜的彩色基本一致，空隙率都比较低、附着力都比较高，都具有极好的防腐蚀性能，耐中性盐雾能力都可达到120小时以上。

本发明的目的之二在于提供上述三价铬彩色钝化液的制备方法。

本发明的目的之三在于提供上述三价铬彩色钝化液的使用方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种三价铬彩色钝化液，该钝化液是由多种原料溶于去离子水中而成，其中各原料组份配比为：

六水硫酸铬 5-9 g/L

七水硫酸钴 2-4 g/L

氯酸钠 4-8 g/L

氟化铵 2-3 g/L

硝酸 1-2 g/L

柠檬酸 2-3 g/L

水 余量。

其中所述的六水硫酸铬优选6-8 g/L；

其中所述的七水硫酸钴优选 3-4 g/L；

其中所述的氯酸钠优选 6-8 g/L；

其中所述的氟化铵优选 2.5-3g/L；

其中所述的硝酸优选 1.5-2 g/L；

其中所述的柠檬酸优选 3 g/L；

本发明三价铬彩色钝化液的制备方法，依次包括如下步骤：

(1)在容器中加入所需量去离子水的3/5体积，加入硝酸、柠檬酸搅拌至溶解、混匀；

(2)加入六水硫酸铬、七水硫酸钴、氯酸钠，搅拌至完全溶解；

(3)加入氟化铵，搅拌至完全溶解；补加去离子水至溶液总体积，搅匀，即可得到本发明三价铬彩色钝化液。

本发明三价铬彩色钝化液的使用方法，依次包括如下步骤：

（1）对待钝化的钢铁镀锌工件进行净化处理；

（2）将所述钝化液控制温度20-60℃，对净化后的钢铁镀锌工件进行钝化处理30-60秒；

（3）用50-60℃的热风将钝化后的钢铁镀锌工件烘干。

其中，步骤（2）中，所述对净化后的金属件进行钝化处理的方法，优选浸泡或喷淋，钝化处理时间可根据工件钝化膜颜色情况调整；若工件处理数量较多，并根据工件表面的钝化层质量情况向钝化工作液适当补充本发明钝化液，维持钝化工作液PH值 1.5-2.5，优选维持钝化工作液PH值 1.8-2.0。

本发明三价铬彩色钝化液各组分的选择原理及作用如下：

（1）硫酸铬：彩色钝化液的主要成份，提供三价铬；

（2）硫酸钴：调整钝化膜层颜色；

（3）氯酸钠：氧化剂，使溶液具有并维持适当的氧化能力,还可加快反应速度；

（4）氟化铵：成膜促进剂，加快钝化膜形成速度，并细化钝化膜结构，使钝化膜颜色更加鲜艳；

（5）柠檬酸：络合剂，控制成膜速度和钝化液的稳定性；

（6）硝酸：稳定剂，稳定钝化工作液中的三价铬价态及pH值，提供H⁺离子，使得工件表面的锌溶解，起到了活化工件表面金属锌层的作用，溶解生成的锌离子还参与成膜，是所形成钝化膜的主要成分。

本发明三价铬彩色钝化液在钢铁镀锌工件表面形成钝化膜的基本原理：工件表面的金属锌接触酸性的钝化工作液，溶解形成锌离子，同时锌离子的形成消耗了酸，造成金属表面溶液的pH上升，三价铬与锌离子、钴离子等在所述pH较高的金属锌表面溶液层中发生反应，形成不溶性化合物，吸附、沉淀在锌表面上，从而形成彩色的耐蚀性较好的钝化膜。

本发明三价铬彩色钝化液的有益效果如下：

1．钝化操作在20-60℃的常温下进行，钝化工作液稳定，钝化膜质量较好并易于控制；

2．钝化工作液所允许的pH值范围宽, 易控制，在pH值1.5～2.5之间时，皮膜的颜色、亮度、耐蚀性较稳定，pH值1.8～2.0时效果更好，维持pH值即可保证钝化效果，即膜层颜色鲜艳，呈正常的彩虹色，且耐蚀性能达到要求，可以通过控制pH值或钝化膜颜色来确定钝化液的补充量；

3．钝化工作液浓度较低或pH值接近上限时，仍可通过适当延长钝化时间达到所需的钝化效果；

4．成膜速度快慢适中，钝化时间长短适中，自动线或线外手工钝化皆易于实施；

5. 消耗量少，工件处理量大，生产成本低；

6. 所得钝化膜耐蚀性能好，盐雾试验可达到120小时以上（工件表面无任何白锈或白斑），孔隙率低，不需要使用封闭剂进行处理；

7．在一定的条件下，三价铬彩色钝化剂可替代Cr3+兰白钝化液，可达到理想的效果；

8．采用单剂的操作方式，操作者在生产中易掌握，不易出错。

本发明实施例中，钝化处理后工件的中性盐雾腐蚀试验（NSS）方法为：参照ISO3768标准，钝化处理后的选定工件放入盐雾腐蚀试验箱中，盐水含5%（wt）氯化钠、pH值6.5～7.2，温度(35±2)℃，降雾量1～2mL/(h·cm²)，时间120小时后，观察有无锈蚀，有锈蚀则测锈蚀面积，计算锈蚀面积占工件表面积的百分比。

具体实施方式

以下结合具体的实施例对本发明做进一步详细的描述。

实施例1-10

实施例1-10分别给出了本发明三价铬彩色钝化液的组成，具体如表1所列，其中，配料数值的单位为g/L。

表1实施例1-10配方组成

以上实施例1-10钝化液的制备方法如下：以制备1000ml钝化液为例，依次包括如下步骤：在2000ml烧杯中加入600ml去离子水，加入硝酸、柠檬酸搅拌至溶解、混匀；加入六水硫酸铬、七水硫酸钴、氯酸钠，搅拌至完全溶解；加入氟化铵，搅拌至完全溶解；补加去离子水至溶液总体积1000ml，搅匀，即可得到本发明三价铬彩色钝化液。

对比实施例11-13

表2为作为现有技术的对比例1-3三价铬蓝白钝化液的配方，各配料数值的单位为g/L。

表2 对比例1-3三价铬蓝白钝化液配方

以上对比例11-13钝化液的制备方法如下,各配液1000ml：在2000ml烧杯中加入600ml去离子水，加入硫酸铬搅拌至完全溶解；加入柠檬酸，搅拌至完全溶解；加入次磷酸钠、硝酸钠，搅拌至完全溶解；加入七水硫酸钴，搅拌至完全溶解；加入氟化钠，补加去离子水至溶液总体积1000ml，持续搅拌2小时。

下面以刚完成镀锌并水洗的45号钢薄片镀锌件为试片，分别说明以上实施例1-10三价铬彩色钝化液、对比例1-3三价铬蓝白钝化液的使用方法和钝化效果，试片尺寸皆为120x120x2mm，钝化液100ml，在25℃，对100片上述试片依次进行钝化处理，钝化时间60秒，钝化后试片经60℃去离子水冲洗后，再用60℃的热风烘干。观察每片试片的钝化状况和色泽一致情况，分别取第10、30、50、70、100片进行中性盐雾腐蚀试验。用于对比例1-3三价铬蓝白钝化液的试片还预先经过了0.5%硝酸活化并去离子水水洗处理。

以上实施例、对比例的使用效果分别见表3、表4。

表3实施例1-10三价铬彩色钝化液的使用效果

表4 对比例1-3三价铬彩色钝化液的使用效果

对比例	1	2	3
				钝化膜颜色	蓝白色	蓝白色	蓝白色
中性盐雾腐蚀试验（工件表面有无白锈或白斑，或锈蚀面积）	0.1%	0.2%	无

实施例14

以实施例6的三价铬彩色钝化液100ml，在25℃，对100片上述试片依次进行钝化处理，钝化时间60秒，钝化后试片经60℃去离子水冲洗后，再用60℃的热风烘干。观察每片试片的钝化状况都较佳，色泽一致，分别取第10、30、50、70、100片进行中性盐雾腐蚀试验，都能达到表3所列的钝化效果情况。

以上内容描述了本发明的基本原理和主要特征，本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种三价铬彩色钝化液，由多种原料溶于去离子水中而成，其中各原料组份配比为：六水硫酸铬5 g/L，七水硫酸钴2g/L，氯酸钠4 g/L，氟化铵2g/L，硝酸1g/L，柠檬酸2g/L，余量为水。

2.如权利要求1 所述三价铬彩色钝化液的制备方法，依次包括如下步骤：

(1) 在容器中加入所需量去离子水的3/5 体积，加入硝酸、柠檬酸搅拌至溶解、混匀；

(2) 加入六水硫酸铬、七水硫酸钴、氯酸钠，搅拌至完全溶解；

(3) 加入氟化铵，搅拌至完全溶解；补加去离子水至溶液总体积，搅匀。