CN106011832A - 一种用于电解金属锰钝化的偏铝酸盐钝化液及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于电解金属锰钝化的偏铝酸盐钝化液，所述偏铝酸盐钝化液包含溶剂水和以下质量分数配比的各组分：偏铝酸盐1％～10％，缓蚀剂0.5％～1％。上述电解金属锰钝化的偏铝酸盐钝化液的使用方法，包括以下步骤：将电解金属锰放入清水中浸泡5s～60s，将浸泡后的电解金属锰完全浸入所述的偏铝酸盐钝化液中钝化30s～60s，最后将钝化后的电解金属锰从常温加热到120～180℃进行烘干即可。本发明采用偏铝酸盐配制成钝化液，相比铬酸盐钝化液，本发明不含对环境和人体有害的重金属铬离子；相比硅酸盐和磷酸盐钝化液，本发明不带对产品质量有影响的杂质元素硅和磷；相比钼酸盐钝化液，本发明的生产成本更低更受工厂青睐。
Description
技术领域
本发明属于金属防腐领域，尤其涉及一种偏铝酸盐钝化液及用其钝化电解金属锰的方法。
背景技术
金属锰是一种非常活泼的金属，暴露在空气中非常容易被氧化。而电解金属锰表面粗糙，比表面积大，在空气中更容易被氧化，严重影响产品的质量和外观，因此电解金属锰电解出槽后要马上进行钝化处理。对于钢板和镁合金钝化剂来讲，不存在对磷和硅有要求，所以对合金的钝化更多采用含铬含磷含硅钝化剂。而金属锰的电化学活性比钢板和镁合金的电化学活性高，从腐蚀反应发生程度来讲，金属锰钝化剂的要求更高，要具更好的有耐蚀性能。传统的钝化方法是用重铬酸钾钝化，这种方法钝化后的钝化膜以及钝化废弃液中含有对人体健康和环境有着严重影响的六价铬离子，因此迫切需要开发新型的环保型无铬钝化药剂。
如申请号为200610018760.0的中国发明专利“一种用于电解金属锰表面处理的钝化剂及其制备方法”提供了一种硅酸盐系的无铬钝化药剂，它主要由硅酸盐、助溶剂、缓蚀剂、加速剂和水组成，该钝化剂不含铬和其他重金属离子，改善了工人的操作环境，减少了有害废水的排放。但是，该钝化剂引入了硅元素，而电解金属锰产品对硅含量严格控制在0.04％以下甚至更低的含量。
如申请号为200610113268.1的中国发明专利“一种金属锰防氧化钝化液及其使用方法”提供了一种磷酸类盐的无铬钝化药剂，该药剂也不含铬和其他重金属离子，但它却引进了磷元素，而电解金属锰中对磷的含量也有非常严格的要求，采用该钝化剂，导致金属锰中磷元素超标，影响产品质量。
如申请号为201410110662.4的中国发明专利“一种钼酸盐钝化液及用其钝化金属锰的方法”提供了一种钼酸盐系的无铬钝化药剂，但由于钼比较贵，使用后成本过高，因此几乎没有工厂采用该钝化剂。
因此，开发既不含铬和其他重金属元素，也不含电解金属锰中需要严格控制的杂质元素的新型钝化液，是本技术领域研究人员继续努力的方向；而研究环境更为友好、经济效益和社会效益更好的新型钝化液亦成为本领域人员亟待攻克的技术难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种偏铝酸盐钝化液及用其钝化电解金属锰的方法。该钝化液不仅能使钝化产品中不含铬和其他重金属元素有利于环境保护，还能降低需要严格控制的杂质元素含量以保证产品的质量，并且成本低廉能广泛适用。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种用于电解金属锰钝化的偏铝酸盐钝化液，所述偏铝酸盐钝化液包含溶剂水和以下质量分数配比的各组分：偏铝酸盐1％～10％，缓蚀剂0.5％～1％。偏铝酸盐作为主要成膜剂，再辅以一些有机或者无机缓蚀剂，增强其耐蚀效果。
上述的用于电解金属锰钝化的偏铝酸盐钝化液，优选的，所述偏铝酸盐为可溶性偏铝酸盐。
优选的，所述可溶性偏铝酸盐包括偏铝酸钠或偏铝酸钾。采用碱金属(钾、钠)偏铝酸盐对电解金属锰钝化后，碱金属不会附着在电解金属锰的金属表层沉淀，容易被洗涤下来，且偏铝酸钾和偏铝酸钠相对其他偏铝酸盐比较便宜，有利于成本控制，是大众化产品。
优选的，所述缓蚀剂包括四硼酸钠、葡萄糖酸钠和有机胺类物质中的一种或几种。
优选的，所述有机胺类物质包括三乙醇胺、伯胺、仲胺或叔胺。
基于一个总的技术构思，本发明还提出了一种上述电解金属锰钝化的偏铝酸盐钝化液的使用方法，包括以下步骤：将电解金属锰放入清水中浸泡5s～60s，将浸泡后的电解金属锰完全浸入所述的偏铝酸盐钝化液中钝化30s～60s，最后将钝化后的电解金属锰从常温加热到120～180℃进行烘干即可。
其中偏铝酸盐为成膜剂，该成膜剂与金属锰接触后在金属锰表面水解形成一层Al(OH)3膜，当加热烘干时，温度达到50℃时Al(OH)3膜转变成一水软铝石膜，温度继续上升到80℃后，一水软铝石膜向Al2O3膜转变，最终生成致密的缓蚀膜层；缓蚀剂的主要作用是阻止水与水中溶解氧向金属表面的扩散，间接起了缓蚀作用。相比铬酸盐，偏铝酸盐中不含对环境和人体有害的重金属铬离子；相比硅酸盐和磷酸盐，偏铝酸盐中不带对品质有影响的杂质元素硅和磷；相比钼酸盐，偏铝酸盐的生产成本更低更受工厂青睐。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1.本发明采用偏铝酸盐配制成钝化液，相比铬酸盐钝化液，使用本发明的产品中不含对环境和人体有害的重金属铬离子；相比硅酸盐和磷酸盐钝化液，使用本发明的产品中不带对产品质量有影响的杂质元素硅和磷；相比钼酸盐钝化液，本发明的生产成本更低更受工厂青睐。
2.本发明采用碱金属(钾、钠)偏铝酸盐对电解金属锰钝化后，碱金属不会附着在电解金属锰的金属表层沉淀，容易被洗涤下来，且偏铝酸钾和偏铝酸钠相对其他偏铝酸盐比较便宜，有利于成本控制，是大众化产品。
3.本发明不仅集高质量、低成本、环保无毒和操作简便等优点于一身，而且使用本发明钝化的电解金属锰耐蚀性能优异，具有更高的商品价值和实用价值，合适在工业上广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是实施例1中偏铝酸盐钝化液钝化后的电解金属锰在5％NaCl溶液中浸泡后的效果图。
图2是经重铬酸钾钝化液钝化后的电解金属锰在5％NaCl溶液中浸泡后的效果图。
图3是未钝化的电解金属锰在5％NaCl溶液中浸泡后的效果图。
图4是使用偏铝酸盐钝化液、重铬酸钾钝化液钝化后和未钝化的样品在5％NaCl溶液中浸泡后腐蚀面积随浸泡时间变化的曲线图。
图5是偏铝酸盐钝化液钝化后的电解金属锰在空气中暴露15天后的效果图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1：
一种本发明的用于电解金属锰钝化的偏铝酸盐钝化液，包括400kg水、10kg偏铝酸钠、2kg四硼酸钠和2kg三乙醇胺，搅拌溶解后即可得到所述的偏铝酸盐钝化液。其使用方法包括如下步骤：将刚电解出槽的金属锰在清水中浸泡5s，将浸泡后的电解金属锰完全浸入所述的偏铝酸盐钝化液中钝化60s，取出后从常温加热到120℃进行烘干，即得到钝化后的电解金属锰。
将本实施例中得到的钝化后的电解金属锰与生产上用重铬酸钾钝化的电解金属锰以及未钝化的电解金属锰一起放入5％的NaCL溶液中做浸泡实验，效果图见图1、图2和图3。从对比图1、2、3可以看到，电解金属锰在5％NaCl溶液中浸泡同样的时间后，经过偏铝酸盐钝化剂钝化后的锰片，并无明显腐蚀痕迹，铬酸盐钝化剂钝化后的锰片，表层有点微弱的腐蚀痕迹，但没有钝化的锰片，表层腐蚀痕迹明显。样品腐蚀面积随浸泡时间变化图如图4所示，可见经偏铝酸盐钝化液钝化的电解金属锰耐蚀性能最好。偏铝酸盐钝化液钝化后的电解金属锰在空气中暴露15天后的效果如图5，从图中可以看到，暴露15天后，金属锰表层并无明显腐蚀痕迹，说明偏铝酸盐钝化剂钝化效果明显。
经偏铝酸盐钝化液和重铬酸钾钝化液钝化后的电解金属锰，经过元素含量分析结果如表1所示，可知经偏铝酸盐钝化液钝化的电解金属锰的铬含量远低于用重铬酸钾钝化液钝化的产品，且C、S、P、Si、Se等元素含量都在控制范围内。
表1：偏铝酸盐钝化液与重铬酸钾钝化液钝化电解金属锰后所含杂质元素含量(％)
| 样品 | Mn | C | S | P | Se | Si | Cr2O3 |
| 偏铝酸盐钝化 | 99.85 | 0.01 | 0.02 | 0.008 | 0.056 | 0.006 | 0.0002 |
| 重铬酸钾钝化 | 99.86 | 0.008 | 0.018 | 0.009 | 0.055 | 0.007 | 0.005 |
综上表明，经本发明的偏铝酸盐钝化液钝化的电解金属锰，不仅其耐蚀性优于现生产上惯用的重铬酸钾钝化液钝化的电解金属锰，而且其重金属铬的含量也远低于重铬酸钾钝化液钝化的电解金属锰，使本发明在保证其优异的使用性能的同时，还具有环保无毒利于环境保护的优点。另外，相较于其他现有技术，本发明的偏铝酸盐钝化液成分简单、制备方便、成本低廉，更适合于工业的使用和推广，具有更高的商品价值和实用价值。
实施例2：
一种本发明的用于电解金属锰钝化的偏铝酸盐钝化液，包括400kg水、12kg偏铝酸钾、1kg四硼酸钠和1.2kg伯胺，搅拌溶解后即可得到所述的偏铝酸盐钝化液。其使用方法包括如下步骤：将刚电解出槽的金属锰在清水中浸泡5s，将浸泡后的电解金属锰完全浸入所述的偏铝酸盐钝化液中钝化60s，取出后从常温加热到140℃进行烘干，即得到钝化后的电解金属锰。
实施例3：
一种本发明的用于电解金属锰钝化的偏铝酸盐钝化液，包括400kg水、10kg偏铝酸钠、1.5kg葡萄糖酸钠和2kg仲胺，搅拌溶解后即可得到所述的偏铝酸盐钝化液。其使用方法包括如下步骤：将刚电解出槽的金属锰在清水中浸泡5s，将浸泡后的电解金属锰完全浸入所述的偏铝酸盐钝化液中钝化60s，取出后从常温加热到160℃进行烘干，即得到钝化后的电解金属锰。
实施例4：
一种本发明的用于电解金属锰钝化的偏铝酸盐钝化液，包括400kg水、8kg偏铝酸钠、1.0kg葡萄糖酸钠、0.5kg四硼酸钠和2kg叔胺，搅拌溶解后即可得到所述的偏铝酸盐钝化液。其使用方法包括如下步骤：将刚电解出槽的金属锰在清水中浸泡5s，将浸泡后的电解金属锰完全浸入所述的偏铝酸盐钝化液中钝化60s，取出后从常温加热到180℃进行烘干，即得到钝化后的电解金属锰。
实施例5：
一种本发明的用于电解金属锰钝化的偏铝酸盐钝化液，包括400kg水、40kg偏铝酸钠、1.0kg葡萄糖酸钠、0.5kg四硼酸钠和2kg叔胺，搅拌溶解后即可得到所述的偏铝酸盐钝化液。其使用方法包括如下步骤：将刚电解出槽的金属锰在清水中浸泡5s，将浸泡后的电解金属锰完全浸入所述的偏铝酸盐钝化液中钝化60s，取出后从常温加热到180℃进行烘干，即得到钝化后的电解金属锰。
Claims (6)
1.一种用于电解金属锰钝化的偏铝酸盐钝化液，其特征在于，所述偏铝酸盐钝化液包含溶剂水和以下质量分数配比的各组分：偏铝酸盐1％～10％，缓蚀剂0.5％～1％。
2.根据权利要求1所述的用于电解金属锰钝化的偏铝酸盐钝化液，其特征在于，所述偏铝酸盐为可溶性偏铝酸盐。
3.根据权利要求2所述的用于电解金属锰钝化的偏铝酸盐钝化液，其特征在于，所述可溶性偏铝酸盐包括偏铝酸钠或偏铝酸钾。
4.根据权利要求1所述的用于电解金属锰钝化的偏铝酸盐钝化液，其特征在于，所述缓蚀剂包括四硼酸钠、葡萄糖酸钠和有机胺类物质中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的用于电解金属锰钝化的偏铝酸盐钝化液，其特征在于，所述有机胺类物质包括三乙醇胺、伯胺、仲胺或叔胺。
6.一种如权利要求1～5任一项所述的偏铝酸盐钝化液的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：将电解金属锰放入清水中浸泡5s～60s，将浸泡后的电解金属锰完全浸入所述的偏铝酸盐钝化液中钝化30s～60s，最后将钝化后的电解金属锰加热到120～180℃进行烘干即可。
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