CN107034456A - 一种电解金属锰无铬环保型钝化工艺 - Google Patents

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杨建文
李秋
张洁
何云龙
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
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Abstract

本发明确定了一种用于电解金属锰表面处理的无铬环保型钝化工艺。(1)配制一定浓度的钝化液，其特征为一定量的硅酸盐成膜剂和氧化剂，其中硅酸盐成膜剂浓度为15～40g/L，氧化剂浓度为0.1～3.0g/L。(2)将新沉积的电解锰片浸入(1)中配制的钝化液中静置20～90s，取出后无需水洗，干燥处理半小时即得成品锰片。本发明采用的工艺具有钝化液组成简单、工艺过程简单、成本低廉、环境友好等优点，获得的钝化膜表面致密性和连续性好，耐腐蚀性能达到甚至超过了铬酸盐钝化膜，硅酸盐溶液钝化后锰片中的硅含量符合国家电解锰产品标准。

Description

一种电解金属锰无铬环保型钝化工艺
技术领域
本发明涉及一种用于电解金属锰表面处理的无铬环保型钝化工艺。
背景技术
金属锰化学性质活泼，很容易被空气氧化，对金属锰片进行表面钝化处理是锰冶金必不可少的工艺环节。我国锰冶金行业长期采用成本低、易操作、钝化性能优异的铬酸盐钝化剂，但是该钝化剂中的六价铬是强致癌污染物，随着人们环境意识的增强和环保法律的颁布，锰冶金行业必须弃用铬酸盐钝化剂。
国家推广用复合碳酸盐、磷化合物替代电解锰铬酸盐钝化剂。但是，该钝化剂组分比较复杂，钝化效果不及铬酸盐体系。皮振邦等研制的硅酸盐钝化剂钝化效果与铬酸盐钝化接近，该钝化剂除硅酸钠含量较高之外，还添加了硫脲、有机胺类、钼酸钠、单宁酸、苯并三氮唑等化学试剂，长期使用或排放有可能导致环境污染。研究开发具有绿色环保、组分简单、钝化膜更加稳定的高性能钝化剂仍然是锰冶金行业的重要课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无铬、环境友好型电解金属锰表面钝化工艺。具体工艺步骤为：方案特征为由一定量的硅酸盐成膜剂和氧化剂复合溶液组成，其中硅酸盐成膜剂浓度为15～40g/L，氧化剂浓度为0.1～0.5g/L，将上述两种成分按照比例混合配成复合溶液，用30％氢氧化钠和20％硫酸调节pH至10.5。基于硅酸盐良好的成膜性、化学稳定性和环境友好、低成本等特性，研制了碱性硅酸钠钝化液，其钝化膜性能超过铬酸盐钝化剂，并且具有组成简单、成本低廉、环境友好等优点，有推广应用价值。
所述硅酸盐成膜剂为：硅酸钾，硅酸钠，硅酸铝，硅酸铁，硅酸钙或硅酸镁中的一种或多种。
所述氧化剂为：过氧化物，双氧水，高锰酸钾，硝酸或氯酸盐中的一种或多种。
一种用于电解金属锰表面处理的无铬环保钝化工艺，具体步骤为：
(1)钝化液由一定量的硅酸盐成膜剂和氧化剂复合溶液组成，其中硅酸盐成膜剂浓度为15～40g/L，氧化剂浓度为0.1～3.0g/L，将上述两种成分配制成复合溶液，用30％氢氧化钠和20％硫酸调节pH至10.5。
(2)将电沉积锰片浸入(1)中配制的钝化液中20～90s，取出后无需水洗，干燥处理半小时后得到表面稳定的电解锰片。
本发明提供了一种弱碱性硅酸盐钝化液，其在电解金属锰表面形成的钝化膜致密、完整、耐腐蚀性能良好。该钝化工艺具有钝化液组成简单、成本低廉、环境友好等优点，钝化工艺流程简单、免水洗，有推广应用价值。
附图说明
图1是锰片和铬酸盐、硅酸盐-双氧水钝化、硅酸盐-高锰酸钾溶液钝化试片的Tafel曲线。
图2是锰片和铬酸盐、硅酸盐-双氧水、硅酸盐-高锰酸钾溶液钝化试片的电化学阻抗谱。
图3是锰片(a，b)及铬酸盐(c，d)、硅酸盐-双氧水(e，f)、硅酸盐-高锰酸钾(g，h)溶液钝化试片的表面SEM照片。
图4是锰片及铬酸盐、硅酸盐-双氧水、硅酸盐-高锰酸钾溶液钝化试片的5％盐水浸泡实验的腐蚀面积-时间曲线。
具体实施方式
实施例1：
(1)钝化液的配制：称取25g硅酸钠加少量水溶解，得溶液1，同时量取10ml质量分数为30％的双氧水为溶液2，将溶液1和溶液2混合均匀，加水定容至1L，用质量分数为30％氢氧化钠和20％硫酸调节pH至10.5。
(2)钝化工艺过程：将新沉积的电解锰片浸入(1)中配制的钝化液中静置30s，取出后无需水洗，在60℃下干燥半小时，得到硅酸钠-双氧水溶液钝化电解锰片。
实施例2：
(1)钝化液的配制：称取25g硅酸钠加少量水溶解，得溶液1，同时称取0.15g的高锰酸钾加少量水溶解为溶液2，将溶液1和溶液2混合均匀，加水定容至1L，用质量分数为30％氢氧化钠和20％硫酸调节pH至10.5。
(2)钝化工艺过程：将新沉积的电解锰片浸入(1)中配制的钝化液中30s，取出后无需水洗，在60℃下干燥半小时，得到硅酸钠-高锰酸钾溶液钝化电解锰片。
实施例3：
(1)未钝化锰片的制备：将新沉积的电解锰片直接出槽、水洗、烘干，得到未钝化锰片。
(2)铬酸盐钝化锰片的制备：将新沉积的电解锰片出槽后浸入质量分数为5％的重铬酸钾溶液(其pH＝6)中30s，水洗，在60℃下干燥半小时即得铬酸盐钝化试片。
(3)电解锰片钝化性能测试：以本实例中(1)、(2)与实施例1、实施例2制得的锰试片分别作为研究电极，饱和甘汞电极作为参比电极，铂片电极作为对电极，在5％氯化钠水溶液中测试前述锰片的Tafel曲线(参见附图1)、电化学阻抗谱(参见附图2)；将锰片浸入5％食盐水溶液中经过一定时间，取出观察试片的腐蚀面积与时间的关系(参见附图4)。其中，硅酸盐钝化锰片具有更正的腐蚀电位，较低的腐蚀电流密度和较大的膜层电阻，其表面腐蚀速率也较缓慢，因此，锰片硅酸盐钝化膜的耐腐蚀性能已经达到甚至超过了铬酸盐钝化膜。
(4)钝化锰片的其它性能测试：用扫描电子显微镜观察几种锰片的表面形貌(参见附图3)，发现硅酸盐钝化膜(附图3(硅酸钠-双氧水：e，f)，(硅酸钠-高锰酸钾：g，h))表面致密性和连续性较其它试片(附图3(未钝化锰片：a，b)，(铬酸盐：c，d)好；用GB/T5686.2给出的钼蓝光度法测定硅酸盐钝化锰片中的硅含量，符合国家电解锰产品标准。

Claims (3)

1.一种电解金属锰无铬环保型钝化工艺，具体步骤为：
(1)其特征为它由一定量的硅酸盐成膜剂和氧化剂复合溶液组成，其中硅酸盐成膜剂浓度为15～40g/L，氧化剂浓度为0.1～3.0g/L，将上述两种成分混合配成复合溶液，用30％氢氧化钠和20％硫酸调节pH至10.5。
(2)将新沉积的电解锰片浸入(1)中配制的钝化液中20～90s，取出后无需水洗，在60℃下干燥处理半小时后得到成品锰片。
2.根据权利要求1所述的一种用于电解金属锰无铬环保型钝化工艺，其特征在于，所述硅酸盐成膜剂为硅酸钾或硅酸钠。
3.根据权利要求1所述的一种用于电解金属锰无铬环保型钝化工艺，其特征在于，所述氧化剂为双氧水或高锰酸钾。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4578122A (en) * 1984-11-14 1986-03-25 Omi International Corporation Non-peroxide trivalent chromium passivate composition and process
CN1865502A (zh) * 2006-04-13 2006-11-22 中国地质大学（武汉） 一种用于电解金属锰表面处理的钝化剂及其制备方法
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CN106011832A (zh) * 2016-07-04 2016-10-12 贵州铜仁金瑞锰业有限责任公司 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

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