CN1048418A - 钠盐镀锌极低铬二次钝化配方及工艺 - Google Patents

钠盐镀锌极低铬二次钝化配方及工艺 Download PDF

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Abstract

本发明是一种钠盐镀锌极低铬二次钝化配方及 工艺，可用于各种金属的镀层。这种配方和工艺，选 用料源广，材料价格低廉工艺简单易控制，节约了能 耗，降低成本70％以上，且镀层的外观装饰性能有所 提高。同时彻底杜绝了废水的污染。

Description

本发明钠盐镀锌低铬二次钝化配方和工艺，属于金属材料的覆镀技术领域。
各种金属材料的镀层，一般是指铁基体上的电镀。目前，通常采用的是铜镍铬的镀层工艺，在生产中不仅成本高，而且有以下缺陷：
（1）工艺繁杂。铜镍铬的镀层工艺为四个镀种，即予镍-亮铜-铬层。此种工艺用料多，流程长，处理及电解液的维护工作量大;
（2）能耗大。铜镍铬镀层工艺，耗用大量的电、水、煤。每千分米2要用电54.1度，耗水19吨;
（3）环境污染严重。铜镍铬镀层工艺排出的废水中，每升就含铜＞2毫克，镍＞100毫克，铬（六价）＞22毫克，加之有害的铬酸气，严重的污染水源及土壤;
（4）材料成本高。在铜镍铬镀层工艺中，年耗的金属及化工材料可达46种，其中包括有稀有贵重的紧缺的金属镍及磷铜、铬酐等每千分米2铜用料为0.66公斤，镍1.04公斤，铬0.26公斤。按88年材料成本的平均单价计算，每千分米2上升3.65倍，由于成本高，致使企业亏损。
本发明的目的是提供一种钠盐镀锌极低铬二次钝化配方和工艺。采用这种工艺和配方在金属材料的镀层体系中，选用料源广，材料价格低廉，工艺简单，易控制;在钠盐镀锌钝化工艺中，只有微量锌铬排出，彻底杜绝了铜镍铬工艺排出的大量的有害气体和废水的污染;大大地降低了生产成本，节约了能耗，且镀层的外观为稍有兰色的仿铬外观，光亮度好。完全达到了电镀产品的行业质量标准。
本发明的钠盐镀锌极低铬二次钝化配方及工艺，主要是采用钠盐镀锌和二次钝化。其钠盐镀锌、常温一钝、高温二钝的用料和配比如下：
1.钠盐镀锌
氯化锌  55-90克/升
氯化钠  150-200克/升
硼酸  30-40克/升
光亮剂-86  10-20毫升/升
2.常温一钝
铬酐  0.1-1克/升
硫酸铬钾  10-30克/升
氟化氢铵  5-20克/升
硝酸  5-20毫升/升
3.高温二钝
铬酐  0.2-0.5克/升
下面就本发明的钠盐镀锌极低铬二次钝化工艺进行详细说明：
本发明的钠盐镀锌极低铬二次钝化，是用钠盐镀锌和二次钝化取代复杂的铜镍铬的电镀工艺，用锌来代替铜镍铬工艺中稀有贵重的镍金属，减轻进口镍的负担，节约外汇，同时也节省了其他化工原料，降低成本，节约能耗。
由于采用钠盐镀锌和二次钝化，在用料、配方及工艺上与原铜镍铬的镀层工艺相比有着明显的不同。在钠盐镀锌中，选用价格极低锌，是因为锌对于铁基体属于阳极保护，防腐性优于铜镍铬的阴极镀层，而且也可以最大限度的杜绝铜镍铬的污染。为了保证锌镀层的质量和装饰性能，在生产中首要考虑的是提高锌层的平整性和光亮度，而且还要考虑配方用料适当求简。在整个钠盐镀锌极低铬二次钝化中，各种材料的选用，配比，各项工序的完成均是基于以上各点而确定的。
本发明钠盐镀锌极低铬二次钝化工艺流程为：碱性除油-酸洗除锈-碱水中和-稀酸腐蚀-钠盐镀锌-清洗出亮-常温-钝-高温二钝-高温封闭-加膜-流平-平燥。
（1）碱性除油
用工业苛性钠30-60克/升的水溶液，温度≥80℃，将镀件放在苛性钠的水溶液中浸泡1-2个小时。使其镀件的基体在机加工过程中表面上的油迹去掉，然后将其镀件取出用清水（自来水）洗净。
（2）酸洗除锈
用工业硝酸和盐酸配制纯酸溶液，其比例为硝酸∶盐酸＝1∶24～30。将经过碱性除油后的镀件，在常温下进行酸洗，目的是为除去铁基体上的锈蚀，时间为2-4分钟，之后，再将镀件用清水洗净。
（3）碱水中和
按浓度为10-30克/升的工业苛性钠的水溶液，在常温下将上述酸洗后的镀件放入稀碱水中进行中和，浸泡。为防止基体的再氧化，镀件放在稀碱水中保护并待镀。
（4）稀酸腐蚀
将镀件由稀碱水中提出，再次用清水洗净，放入溶度为20～60毫升/升的工业盐酸溶液中，在常温下进行，时间是5～20秒。使镀件放入镀槽前，保持有纯净的铁基体的表面。
（5）钠盐镀锌
a.电解液的制备：
①将氯化锌按55-90克/升，氯化钠150-200克/升计算，用热水溶解，加入用沸水溶净的30-40克/升的硼酸，加水至镀槽的2/3处。在镀槽中加入每升1-2克的锌粉，然后充分搅拌0.5小时，静置，沉淀1-2小时，而后过滤，冷却。
②将以1∶6的盐酸和水的溶液调镀液的pH值于4.5-6之间。
③按10-20毫升/升的光亮剂-86，标出需用量，再用相当于光亮剂总量的2-4倍的低于50℃的热水逐渐将光亮剂搅拌、溶解、稀释、冷却。此时是将光亮剂缓缓加入热水中。然后将光亮剂的水溶液加入镀槽的溶液内。
④在镀槽中，加水至需要体积，搅匀，静置，电解，试镀。
b.电镀的工艺条件：
温度  7-45℃
阴极电流密度 0.6-1.6安培/分米2
阴∶阳＝1∶1-1.5（面积）
时间  25-35分钟
将稀酸腐蚀、水洗后的镀件放入镀槽中进行电镀锌。
（6）清洗出亮
将镀锌后的镀件用清水洗净，放进事先配制好的浓度为20-30毫升/升的硝酸水溶液中。用硝酸溶液清洗的目的是使镀锌后的镀件保证镀锌层表面的纯净和光亮。硝酸清洗在常温下进行，时间为3-6秒。用硝酸溶液清洗后的镀件，仍需用清水洗净，然后进行纯化。
（7）常温一钝
将铬酐0.1-1克/升、硫酸铬钾10-30克/升、氟化氢铵5-20克/升、硝酸5-20毫升/升四种原料，按计算量逐一加入水中并溶净，加入时要不停的搅拌。镀件从清洗出亮工序进入常温一钝，时间是3-6秒。经过常温钝化，使其镀件形成钝化膜的骨架，提高钝化膜的厚度、稳定性及机械强度。
（8）高温二钝
按铬酐0.2-0.5克/升的计算量加水溶净，成为铬酐的水溶液，加温到＞90℃，将常温钝化后的镀件用清水洗净后，放入铬酐的水溶液中，进行高温二钝，时间为1-3秒。这时使镀件经过常温钝化的已形成的钝化膜得到进一步填充，保证镀层的色泽，从而提高电化学的保护作用和外观的装饰性能。
（9）高温封闭
经过高温钝化的镀件用清水洗净后，放入沸水中，然后迅速提出，使其镀层本身进行自身封闭，并使镀件出水后速干。
（10）加膜
按8351护光剂：8351-1稀释剂＝1∶3-6的配比配制好护光液。然后将镀件用护光液喷或浸。加膜工艺是使镀层在钝化后加一层有机的透明薄膜，克服镀锌层软、耐氧化性差的缺点以增强镀层的光亮度，耐水份、耐空气氧化和机械磨损等能力，增加耐久性。
（11）流平
常温下流平，时间10-15分钟，使其镀件面干。
（12）干燥
最后将镀件进行自然风干或烘干。自然风干≥10小时，烘干50-60℃，2小时即可。
本发明钠盐镀锌极低铬二次钝化工艺及配方采用的是料源广泛价格极低的氯化锌，比铜镍铬镀层工艺明显的降低成本，成本降低可达70%以上，节约能耗达60%以上;在整个镀层的工艺中由原46种化工原料减少到11种，简化了生产过程，有利于掌握用料配比及电解液的配制和维护;彻底杜绝了铜镍铬镀层工艺中产生有害气体和有害物对土壤、水源的污染;同时镀层的质量，耐盐雾腐蚀达8小时，表面粗糙度
Figure 891043918_IMG1
7以上，装饰性能和光亮度均达到电镀产品的行业质量标准（参见附表）。
实施例：
将镜框架镀件的基体用苛性钠40公斤加1000公斤的水溶液，温度≥80℃浸泡1-2小时进行碱性除油;再用硝酸10升和盐酸300升的纯酸混合溶液进行酸洗;然后可放在苛性钠20公斤加水1000公斤的苛性钠水溶液中，常温下浸泡，保护;将氯化锌70公斤，氯化钠180公斤用500升热水溶解，并加入沸水溶净的硼酸30公斤和1公斤的锌粉，充分搅拌0.5小时，静置、沉淀1-2小时，而后过滤、冷却，再用1∶6盐酸水溶液调正上述镀液的pH值于4.5-6之间，同时加10升光亮剂
附表
每千分米2的镀层两种工艺的比较表
Figure 891043918_IMG2
-86，用30升的低于50℃的热水逐渐将光亮剂搅拌，溶解，冷却后加入上述镀液中，将配制好的镀液加水至1000升，充分搅匀，电解。在温度7-45℃，阴极电流密度0.6-1.6A/dm2，阴极∶阳极＝1∶＞1-1.5（面积）、时间为25-35分钟条件下，将经过40升盐酸加水1000升的稀酸腐蚀后的镀件进行钠盐镀锌;将镀锌后的镀件用硝酸30升加水1000升的硝酸水溶液进行清洗出亮（3-6秒）;然后用铬酐200克，硫酸铬钾2公斤，氟化氢铵1.5公斤，硝酸2升，四种原料，逐一加入300升水中并溶净，将镀件在常温下进行5秒第一次的常温钝化;用铬酐40克加水200升的水溶净，加温到＞90℃进行2秒的第二次高温钝化;然后将镀件放入沸水中，进行高温封闭，然后迅速提出;用8351护光剂100升，8351-1稀释剂400升混合，将镀锌后的镀件侵沾进行有机加膜;常温下流平10-15分钟，表面膜干;最后进行约10小时自然风干。经过以上各工序，镜框架镀件电镀完毕。
勘误表
Figure 891043918_IMG3

Claims (3)

1、钠盐镀锌极低铬二次钝化配方及工艺，是包括碱性除油酸洗除锈，碱水中和，稀酸腐蚀，清洗出亮，高温封闭，流平，干燥工序，其特征在于还有钠盐镀锌，常温一钝，高温二钝，加膜工序，其各工序的用料配比为：
钠盐镀锌：
氯化锌      55～90克/升
氯化钠      150～200克/升
硼  酸      30～40克/升
光亮剂一86  10～20毫升/升
常温一钝：
铬酐        0.1～1克/升
硫酸铬钾    10～30克/升
氟化氢铵    5～20克/升
硝    酸    5～20毫克/升
高温二钝：
铬酐        0.2～0.5克/升
加  膜：
8351护光剂∶8351-1稀释剂=1∶3～6。
2、根据权利要求1所述的钠盐镀锌极低铬二次钝化配方及工艺，其特征在于钠盐镀锌工序，温度7-45℃，时间25～35分钟，阴极电流密度为0.6～1.6A/dm2，阴极∶阳极＝1∶＞1～1.5（面积）。
3、根据权利要求1所述的钠盐镀锌极低铬二次钝化配方及工艺，其特征在于高温二钝工艺所需温度＞90℃。
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