CN107177842B - 一种无磷无铬的金属表面钝化剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无磷无铬的金属表面钝化剂及其制备方法，由亚硝酸盐、硅酸盐、聚乙二醇以及包括柠檬酸和醋酸在内的络合剂组成，本发明能迅速在金属锰产品外表面形成一层均匀致密且具有一定厚度的钝化膜，能保持产品在一个月内不发生变色现象，耐蚀性能好。

Description

一种无磷无铬的金属表面钝化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种金属钝化剂，尤其是一种无磷无铬的金属表面钝化剂及其制备方法。
背景技术
金属制件的合金层常需要对其表面进行钝化处理，而钝化处理普遍采用的是六价铬钝化法，即将六价铬酸盐用于金属制品的表面钝化防腐，该方法具有操作简单、成本低、钝化膜的耐蚀性高等优点，但是六价铬酸盐为剧毒物质，具有强烈的致癌作用，操作过程中产生的气雾、钝化后的冲洗废水以及钝化废液都会导致严重的环境问题，不符合欧盟等相关环保标准。随着公众环保意识的加强，六价铬酸盐钝化方法将被取消，研究环境友好型无铬钝化处理技术，以取代六价铬酸盐钝化方法，将对环境保护具有重要的现实意义。
发明内容
本发明提供了一种无磷无铬的金属表面钝化剂及其制备方法，获得的金属表面钝化剂钝化速度快，钝化效果好。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种无磷无铬的金属表面钝化剂，由以下重量份配比的组分组成：亚硝酸盐1.25~5份，硅酸盐0.5~2.5份，聚乙二醇0.5~1.2份，柠檬酸0.06~0.2份，醋酸0.06~2.7份，柠檬酸盐0.05~3份，醋酸钠0.03~1份。
以上所述的无磷无铬的金属表面钝化剂，优选的由以下重量份配比的组分组成：亚硝酸盐1.25~2.5份，硅酸盐1~1.2份，聚乙二醇0.6~1份，柠檬酸0.08~0.1份，醋酸1.7~2.6份，柠檬酸盐1.9~2.5份，醋酸钠0.6~0.8份。更优选的，包括以下重量份配比的组分：亚硝酸盐2.2份，硅酸盐1.1份，聚乙二醇0.8份，柠檬酸0.09份，醋酸2.5份，柠檬酸盐1.9份，醋酸钠0.67份。
本发明还提供另外一种优选的无磷无铬的金属表面钝化剂的技术方案，由以下重量份配比的组分组成：亚硝酸盐2.2~2.9份，硅酸盐0.5~0.6份，聚乙二醇1~1.2份，柠檬酸0.06~0.1份，醋酸0.12~0.2份，柠檬酸盐0.05~0.15份，醋酸钠0.03~0.15份。更优选的，由以下重量份配比的组分组成：亚硝酸盐2.5份，硅酸盐0.55份，聚乙二醇1.1份，柠檬酸0.07份，醋酸0.17份，柠檬酸盐0.1份，醋酸钠0.14份。
所述亚硝酸盐为亚硝酸钠或亚硝酸钾，所述硅酸盐为硅酸钠或硅酸钾，所述柠檬酸盐为柠檬酸钠和柠檬酸钾。
以上所述的无磷无铬的金属表面钝化剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）按重量份称取原料组分亚硝酸盐、硅酸盐、聚乙二醇、柠檬酸、醋酸、柠檬酸盐、醋酸钠，并称取原料200~300倍的水；
（2）依次加入亚硝酸盐、硅酸盐、聚乙二醇、柠檬酸、醋酸、柠檬酸盐和醋酸钠，每加一种原料都搅拌至原料溶解再加入下一种原料，充分溶解后获得无磷无铬的金属表面钝化剂。
本发明还提供了以上所述的无磷无铬的金属表面钝化剂在电解金属锰的表面钝化防腐方面的应用。
以上所述的的无磷无铬的金属表面钝化剂，所包含的原料中：
亚硝酸钠：主成膜物质，为氧化膜型缓蚀剂，能使锰金属表面氧化，形成一层致密的耐腐蚀的钝化膜而防止腐蚀。
硅酸钠：辅助成膜物质，为沉淀型缓蚀剂，能与锰形成沉淀晶核，晶核紧密堆积最后形成硅酸锰沉淀膜，从而阻止了锰金属的腐蚀，将亚硝酸钠与硅酸钠配合使用，能够弥补彼此的不足，增强金属锰的抗腐蚀性能。
聚乙二醇：增稠剂和辅助成膜物质，能帮助钝化剂在金属表面形成均匀致密并具有一定厚度的钝化膜。
醋酸：络合剂，能够有效地改善锰片表面状态，使得钝化液中的有效成分能充分与锰片接触，促进成膜反应的进行，同时有助于钝化膜层的均匀、致密。
柠檬酸：络合剂和光亮剂，能够有效地改善锰片表面色彩，以及光亮度。
柠檬酸盐和醋酸钠：配位剂，能够控制成膜的速率和钝化液的稳定性。将配位剂与络合剂配合使用，能够形成多体系缓冲溶液，对于电解槽液的进入有较大的缓冲作用，从而全方位的稳定钝化液的pH值。
上述原料配合使用，能迅速在金属锰产品外表面形成一层均匀致密且具有一定厚度的钝化膜，能保持产品在一个月内不发生变色现象，耐蚀性能好。因此，本发明具有钝化效果好、钝化速度快的有点，且本发明处理的金属锰产品不含Cr6+，符合环保的要求。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于以下实施例。
制备实施例1
一种无磷无铬的金属表面钝化剂，由以下重量份配比的组分组成：亚硝酸盐1.25份，硅酸盐0.5份，聚乙二醇0.5份，柠檬酸0.06份，醋酸0.06份，柠檬酸盐0.05份，醋酸钠0.03份。
制备实施例2
一种无磷无铬的金属表面钝化剂，由以下重量份配比的组分组成：亚硝酸盐5份，硅酸盐2.5份，聚乙二醇1.2份，柠檬酸0.2份，醋酸2.7份，柠檬酸盐3份，醋酸钠1份。。
制备实施例3
一种无磷无铬的金属表面钝化剂，由以下重量份配比的组分组成：亚硝酸盐1.25份，硅酸盐1份，聚乙二醇0.6份，柠檬酸0.08份，醋酸1.7份，柠檬酸盐1.9份，醋酸钠0.6份。
制备实施例4
一种无磷无铬的金属表面钝化剂，由以下重量份配比的组分组成：亚硝酸盐2.5份，硅酸盐1.2份，聚乙二醇1份，柠檬酸0.1份，醋酸2.6份，柠檬酸盐2.5份，醋酸钠0.8份。
制备实施例5
一种无磷无铬的金属表面钝化剂，由以下重量份配比的组分组成：亚硝酸盐2.2份，硅酸盐1.1份，聚乙二醇0.8份，柠檬酸0.09份，醋酸2.5份，柠檬酸盐1.9份，醋酸钠0.67份。
制备实施例6
一种无磷无铬的金属表面钝化剂，由以下重量份配比的组分组成：亚硝酸盐2.2份，硅酸盐0.5份，聚乙二醇1份，柠檬酸0.06份，醋酸0.12份，柠檬酸盐0.05份，醋酸钠0.03份。
制备实施例7
一种无磷无铬的金属表面钝化剂，由以下重量份配比的组分组成：亚硝酸盐2.9份，硅酸盐0.6份，聚乙二醇1.2份，柠檬酸0.1份，醋酸0.2份，柠檬酸盐0.15份，醋酸钠0.15份。
制备实施例8
一种无磷无铬的金属表面钝化剂，由以下重量份配比的组分组成：亚硝酸盐2.5份，硅酸盐0.55份，聚乙二醇1.1份，柠檬酸0.07份，醋酸0.17份，柠檬酸盐0.1份，醋酸钠0.14份。
上述制备实施例1~8采用以下制备方法进行制备：
（1）按重量份称取原料组分亚硝酸盐、硅酸盐、聚乙二醇、柠檬酸、醋酸、柠檬酸盐、醋酸钠，并称取原料250倍的水；
（2）依次加入亚硝酸盐、硅酸盐、聚乙二醇、柠檬酸、醋酸、柠檬酸盐和醋酸钠，每加一种原料都搅拌至原料溶解再加入下一种原料，充分溶解后获得无磷无铬的金属表面钝化剂。
效果验证实施例
将溶解后的无磷无铬的钝化剂放入钝化槽中，先将调离电解槽中的金属锰产品稍加沥干，再放入钝化槽中进行钝化，钝化时间为5s，钝化完成后观察钝化效果。钝化后的金属锰产品在密封室内保存一个月，保存一个月后观察金属锰产品的情况。
溶解后的无磷无铬的金属表面钝化剂自使用起的6h以内，获得的金属锰产品效果见表1：
表1 金属锰产品外观检测结果
钝化刚完成金属锰外观 保存一个月后金属锰外观
制备实施例1 黄，稍有光泽 黄，无光泽
制备实施例2 黄，较有光泽 黄，稍有光泽
制备实施例3 银白，较有光泽 微黄，较有光泽
制备实施例4 银白，有光泽 微黄，较有光泽
制备实施例5 银白，有光泽 银白，有光泽
制备实施例6 微黄，较有光泽 黄，稍有光泽
制备实施例7 微黄，较有光泽 微黄，较有光泽
制备实施例8 银白，有光泽 银白，有光泽
钝化后的金属锰产品各项指标检测结果见表2：
表2 钝化后的金属锰产品各项指标检测结果
Figure 293362DEST_PATH_IMAGE002

Claims (6)

1.一种无磷无铬的金属表面钝化剂在电解金属锰的表面钝化防腐方面的应用，其特征在于：
由以下重量份配比的组分组成：亚硝酸盐1.25~5份，硅酸盐0.5~2.5份，聚乙二醇0.5~1.2份，柠檬酸0.06~0.2份，醋酸0.06~2.7份，柠檬酸盐0.05~3份，醋酸钠0.03~1份；
制备方法包括以下步骤：
（1）按重量份称取原料组分亚硝酸盐、硅酸盐、聚乙二醇、柠檬酸、醋酸、柠檬酸盐、醋酸钠，并称取原料200~300倍的水；
（2）依次加入亚硝酸盐、硅酸盐、聚乙二醇、柠檬酸、醋酸、柠檬酸盐和醋酸钠，每加一种原料都搅拌至原料溶解再加入下一种原料，充分溶解后获得无磷无铬的金属表面钝化剂。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：
由以下重量份配比的组分组成：亚硝酸盐1.25~2.5份，硅酸盐1~1.2份，聚乙二醇0.6~1份，柠檬酸0.08~0.1份，醋酸1.7~2.6份，柠檬酸盐1.9~2.5份，醋酸钠0.6~0.8份。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：
由以下重量份配比的组分组成：亚硝酸盐2.2~2.9份，硅酸盐0.5~0.6份，聚乙二醇1~1.2份，柠檬酸0.06~0.1份，醋酸0.12~0.2份，柠檬酸盐0.05~0.15份，醋酸钠0.03~0.15份。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述亚硝酸盐为亚硝酸钠或亚硝酸钾，所述硅酸盐为硅酸钠或硅酸钾，所述柠檬酸盐为柠檬酸钠和柠檬酸钾。
5.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：
由以下重量份配比的组分组成：亚硝酸盐2.2份，硅酸盐1.1份，聚乙二醇0.8份，柠檬酸0.09份，醋酸2.5份，柠檬酸盐1.9份，醋酸钠0.67份。
6.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：
由以下重量份配比的组分组成：亚硝酸盐2.5份，硅酸盐0.55份，聚乙二醇1.1份，柠檬酸0.07份，醋酸0.17份，柠檬酸盐0.1份，醋酸钠0.14份。
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