CN105755456B

CN105755456B - 一种碱性钝化液

Info

Publication number: CN105755456B
Application number: CN201610148615.8A
Authority: CN
Inventors: 范云鹰; 郭凤广
Original assignee: Kunming University of Science and Technology
Current assignee: Kunming University of Science and Technology
Priority date: 2016-03-16
Filing date: 2016-03-16
Publication date: 2018-04-24
Anticipated expiration: 2036-03-16
Also published as: CN105755456A

Abstract

本发明涉及一种碱性钝化液，属于金属材料表面处理技术领域，本发明所述钝化液的pH=10‑12，其组分及含量为碱性物质25‑65g/L、氟化物5‑10g/L、硫酸盐10‑15g/L、过氧化氢15‑25mL/L；本发明所述钝化液不含铬、重金属等有毒有害物质，腐蚀性小，绿色环保；钝化液生产工艺简单易操作，稳定性好，钝化效果好。

Description

一种碱性钝化液

技术领域

本发明涉及一种碱性钝化液，属于金属材料表面处理技术领域。

背景技术

腐蚀是指材料受环境介质中的电化学、化学和物理作用下引起的一种失效破坏现象。在工业生产中，广泛使用的钢铁等材料在大气、海洋和土壤环境中会发生不同程度的损坏，如磨损、断裂和腐蚀。因为各种腐蚀而导致大量的工程构件、设备失效，给国家带来巨大经济损失。

镀锌是当今世界上操作方便、应用最广的钢铁材料防腐蚀方法，在建筑行业、汽车行业以及机械行业都得到了广泛的应用。镀锌层对钢铁材料具有电化学保护、隔离防护双重作用。

钢铁材料镀锌后往往还要进行钝化处理，以防止“白锈”的产生。表面工程技术是解决机械零部件腐蚀的经济有效的手段和方法。传统的铬酸盐钝化工艺操作简单、成本低，其钝化膜具有优良的抗腐蚀性能，但钝化液中的六价铬及三价铬有毒且致癌，对环境有很大的污染和危害，因而必须研究一种取代剧毒铬酸盐钝化的方法。

近年来，国内外学者转向开发低毒或无毒的钝化液来替代铬酸盐，以解决铬酸盐钝化带来的环境污染问题。目前，不少研究人员提出了金属表面（铝及铝合金、锌及锌合金、铜及铜合金等）无铬钝化处理工艺，主要包括钛盐、钼酸盐、植酸、稀土盐等。然而，因为它们现存的耐腐蚀性、稳定性差等问题，并未被大规模应用。

无铬钝化基本原理：去除带有剧毒的铬酸盐，同时必须保持镀锌材料优良的防腐蚀性，通过氧化还原反应，在镀锌件表面形成化学稳定性好、致密均匀的氧化锌薄膜。然而，当前国内外学者所研究和关注的无铬钝化液基本上均为酸性体系，由于酸性条件下，氧化锌薄膜容易被溶解，这是引起目前无铬钝化液防腐蚀性以及稳定性差的本质原因。

发明内容

本发明的目的是提供一种碱性钝化液，所述碱性钝化液的pH=10-12，组分及含量为：碱性物质25-65g/L、氟化物5-10g/L、硫酸盐10-15g/L、过氧化氢15-25mL/L。

所述碱性物质包括磷酸钠、硅酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾、醋酸钠、碳酸钠、磷酸氢二钠中的一种或几种的任意比例混合物。

所述氟化物为氟化钠或/和氟化钾。

所述硫酸盐为硫酸钠或/和硫酸钾。

所述钝化液的溶剂为水，包括蒸馏水和去离子水。

所述钝化液适用于镀锌件表面防腐蚀处理。

本发明所述钝化液的制备方法具体包括以下步骤：

（1）在烧杯中加入体积为配置所需钝化液体积50-60%的水；

（2）按照5-10g/L的浓度范围内取氟化物，加入水中，搅拌至完全溶解；

（3）按照10-15g/L的浓度范围内取硫酸盐，加入步骤（2）得到的溶液中，搅拌至完全溶解；

（4）按照15-25mL/L的浓度范围内取过氧化氢，加入步骤（3）得到的溶液中，混匀；

（5）按照25-65 g/L的浓度取碱性物质，加入步骤（4）得到的溶液中，搅拌至完全溶解，补充水并加醋酸调pH=10-12，至实际需要的体积，得到澄清钝化液。

本发明的基本原理：

（1）碱性物质主要是提供OH^-，锌在OH^-的作用下，形成Zn(OH)₂，脱水后形成化学稳定性非常好的ZnO薄膜，这层膜在碱性条件下比在酸性条件下稳定、均匀、致密。

（2）氟化物有利于提高ZnO薄膜的稳定性，在钝化过程中发挥缓蚀剂和稳定剂的作用。

（3）弱碱盐复合钝化可形成络合物，进一步提高钝化膜的抗腐蚀性能。

（4）硫酸盐能够提供SO₄ ^2-，在一定程度上可以减缓碱性溶液对热镀锌件的腐蚀作用。

（5）过氧化氢可以提高钝化后热镀锌件表面的光亮度，增强热镀锌制品的外观效果。

本发明的有益效果：

（1）本发明所述钝化液不含铬、重金属等有毒有害物质，不会对人体产生危害及环境污染，符合欧盟实行的RoHS环保法令。

（2）本发明所述钝化液生产工艺简单易操作，是一种全新的碱性钝化液，稳定性好，废液易回收处理，经济实用，在镀锌层表面形成的钝化膜具有良好的耐腐蚀性能。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明，但本发明的范围并不限于所述内容。

实施例1

本实施例所述钝化液的组分及含量为：氢氧化钠25g/L、氟化钾10g/L、硫酸钠5g/L、硫酸钾5g/L、过氧化氢20mL/L，其余为水。

本实施例所述的碱性钝化液的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）在槽内加入体积为配置所需钝化液体积60%的蒸馏水；

（2）在步骤（1）的蒸馏水中加入所需氟化钾，搅拌至完全溶解；

（3）在步骤（2）得到的溶液中加入所需硫酸钠和硫酸钾混合物，搅拌至完全溶解；

（4）在步骤（3）得到的溶液中加入所需过氧化氢，混匀；

（5）在步骤（4）得到的溶液中加入所需氢氧化钠，搅拌至完全溶解，补充水并加醋酸调整pH=12，至所需体积，得到澄清钝化液。

实施例2

本实施例所述钝化液的组分及含量为：硅酸钠65g/L、氟化钠5g/L、硫酸钾10g/L、过氧化氢15mL/L，其余为水。

（1）在槽内加入体积为配置所需钝化液体积50%的去离子水；

（2）在步骤（1）的去离子水中加入所需氟化钠，搅拌至完全溶解；

（3）在步骤（2）得到的溶液中加入所需硫酸钾，搅拌至完全溶解；

（4）在步骤（3）得到的溶液中加入所需过氧化氢，混匀；

（5）在步骤（4）得到的溶液中加入所需硅酸钠，搅拌至完全溶解，补充水并加醋酸调整pH=10，至所需体积，得到澄清钝化液。

实施例3

本实施例所述钝化液的组分及含量为：氢氧化钾10g/L、磷酸钠25g/L、氟化钾4g/L、氟化钠4g/L、硫酸钠10g/L、硫酸钾5g/L、过氧化氢25mL/L，其余为水。

（1）在槽内加入体积为配置所需钝化液体积55%的蒸馏水；

（2）在步骤（1）的蒸馏水中加入所需氟化钾和氟化钠混合物，搅拌至完全溶解；

（4）在步骤（3）得到的溶液中加入所需过氧化氢，混匀；

（5）在步骤（4）得到的溶液中加入所需氢氧化钾和磷酸钠的混合物，搅拌至完全溶解，补充水并加醋酸调整pH=11，至所需体积，得到澄清钝化液。

实施例4

本实施例所述钝化液的组分及含量为：氢氧化钾10g/L、磷酸氢二钠10g/L、醋酸钠10g/L、碳酸钠20g/L、氟化钠4g/L、氟化钾2g/L、硫酸钠5g/L、硫酸钾7g/L、过氧化氢20mL/L，其余为水。

（1）在槽内加入体积为配置所需钝化液体积60%的去离子水；

（2）在步骤（1）的去离子水中加入所需氟化钠和氟化钾混合物，搅拌至完全溶解；

（3）在步骤（2）得到的溶液中加入所需硫酸钾和硫酸钠混合物，搅拌至完全溶解；

（4）在步骤（3）得到的溶液中加入所需过氧化氢，混匀；

（5）在步骤（4）得到的溶液中加入所需氢氧化钾、磷酸氢二钠、醋酸钠和碳酸钠的混合物搅拌至完全溶解，补充水并加醋酸调整pH=11，至所需体积，得到澄清钝化液。

下面通过对比实验进一步说明本发明的有益效果。

1.钝化液稳定性实验

将实施例所得到的澄清钝化液和对比钝化液在室温条件下静置，观察钝化液性状变化，如果钝化液出现胶状物或絮状物或沉淀，变得浑浊，则说明钝化液失效。

2.钝化效果对比实验

取规格型号一致的镀锌试件7件，在相同的条件下依次进行钝化处理。用水清洗镀锌试件，室温出光2s，水洗，使用实验钝化液在室温钝化50s，干燥。经48h的中性盐雾实验，观察工件表面是否出现“白锈”的情况。

试件的实验数据见表1。

表1 试件的实验数据表

注：48h中性盐雾试验中“无”表示镀锌试件没有出现“白锈”。

根据上表实验数据可以看出，实施例所得碱性钝化液相比其他酸性钝化液，出现浑浊所需时间更长，稳定性更好，而且通过试件的中性盐雾试验，可知本发明碱性钝化液能够达到其他酸性钝化液同样的钝化效果。由此可以得出以下结论：本发明所提供的钝化液具有良好的钝化效果，且稳定性更好。

Claims

1.一种碱性钝化液，其特征在于：钝化液的pH=10-12，其组分及含量为碱性物质25-65g/L、氟化物5-10g/L、硫酸盐10-15g/L、过氧化氢15-25mL/L。

2.根据权利要求1所述的碱性钝化液，其特征在于：碱性物质包括磷酸钠、硅酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾、醋酸钠、碳酸钠、磷酸氢二钠中的一种或几种的任意比混合物。

3.根据权利要求1所述的碱性钝化液，其特征在于：氟化物为氟化钠或/和氟化钾。

4.根据权利要求1所述的碱性钝化液，其特征在于：硫酸盐为硫酸钠或/和硫酸钾。