CN109252149A - 一种高耐蚀性彩色环保镀锌钝化液及其制备方法 - Google Patents

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    • C23CCOATING 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
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    • C23C22/05Chemical 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
    • C23C22/06Chemical 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 using aqueous acidic solutions with pH less than 6
    • C23C22/40Chemical 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 using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing molybdates, tungstates or vanadates

Abstract

本发明公开了一种高耐蚀性彩色环保镀锌钝化液及其制备方法,由下述重量的各原料混合组成:主成膜剂18‑35g、氧化剂60‑100g、络合剂10‑35g、稳定剂3‑5g、封孔剂0.1‑1g,余量为去离子水;本发明的钝化液能够在镀锌层表面实现形成彩虹色钝化膜,且膜层彩虹颜色艳丽,膜层均匀,耐蚀性高,耐中性盐雾实验未出现白锈时间最高可达400 h,大大优于国家标准中六价铬彩色钝化液的耐盐雾时间(72 h,GB/T 9800‑1988),该钝化液不含六价铬、钴、镍、亚硝酸盐等有毒有害物质、是一种环保的镀锌钝化处理液。

Description

一种高耐蚀性彩色环保镀锌钝化液及其制备方法
技术领域
本发明涉及表面处理化学领域,尤其涉及一种高耐蚀性彩色环保镀锌钝化液及其制备方法。
背景技术
镀锌是常用的金属表面处理技术,镀锌层由于具有良好的耐蚀性和价格优势而在各类钢铁工件防护中得到广泛应用。为了提高镀锌层的耐蚀性和改善镀层外观,通常需要对其进行钝化处理。目前,铬酸盐彩色钝化由于色泽艳丽,耐蚀性优良而得到了广泛应用。但六价铬是剧毒和致癌物质,毒性大约是三价铬的100 倍,加之电镀行业越来越严格地推行清洁生产且废旧汽车回收指令(ELV)、废旧电子电器设备回收指令(WEEE)等对六价铬的限制,因此迫切需要研究取代六价铬钝化的新工艺。三价铬毒性低,在许多方面有着类似于六价铬的特性,受到电镀工作者的关注。
近年来,镀锌层的三价铬彩色钝化技术发展很快,市场上迅速出现了许多新型的三价铬彩色钝化剂。如:美国专利USP5393354、USP6287704,但这些钝化液都需要在50-70℃条件下或是高浓度铬盐条件下才能形成高性能钝化膜,生产成本高,能源消耗大,工作环境恶劣,不利于环保。中国科研人员也在这方面做了大量的工作,如:CN201210327002、CN200610035861、CN201711155458、CN201410824147等,但这些钝化液中含有重金属镍或钴,或两种共有之,不利于环保,加之市场上的大部分彩色钝化液稳定性差,易分解,钝化层质量及外观较差,导致钝化成膜性能不稳定,钝化膜的耐蚀性有待提高等问题。
因此,随着日益提高的质量要求,市场对镀锌层耐腐蚀性能的要求越来越高,研究一种高耐蚀性三价铬彩色钝化工艺具有十分重要的实际意义。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷,提供一种高耐蚀性彩色环保镀锌钝化液及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种高耐蚀性彩色环保镀锌钝化液,每升钝化液由下述重量的各原料混合组成:
成膜剂18-35g、氧化剂60-100g、络合剂10-35g、稳定剂3-5g、封孔剂 0.1-1g,余量为去离子水。
所述成膜剂的制备方法为:将65%硝酸与水按1:2的比例混合均匀,冷却后,在搅拌条件下缓慢加入一定重量的硝酸铬、氯化铬、硫酸铬、醋酸铬中的任意一种或任意几种的混合物即可。
所述氧化剂是由以下重量份的原料组成的:硝酸钠100-150、钼酸钠3-4。
所述络合剂为柠檬酸、酒石酸、丙二酸、丁二酸、葡萄糖酸中的任意一种或任意几种的混合物。
所述稳定剂的制备方法为:将阴离子型聚丙烯酰胺、三乙醇胺、硫酸羟胺中的任意一种或任意几种混合与去离子水按质量比1:(2-5)在50-60℃下搅拌混合3-5分钟,再向其中加入氨水,搅拌均匀后再取氨水质量2倍的偏硼酸钠缓慢加入,溶解完全后即得稳定剂。
所述封孔剂的制备方法为:
(1)将乙醇与水按体积比为1:8混合,配制成乙醇水溶液;
(2)按50g/L的量将硅酸钠或偏硅酸钠任意一种或两种的混合物溶解于乙醇水溶液中,形成混合液;
(3)按0.1-0.3g/L的量向混合液中缓慢加入十六烷基三甲基溴化铵,溶解完全后即得封孔剂。
所述的高耐蚀性彩色环保镀锌钝化液的制备方法为:在搅拌条件下,依次将氧化剂、络合剂、稳定剂缓慢滴加到成膜剂溶液中,直至完全溶解,再将封孔剂缓慢滴加到上述溶液中,继续搅拌反应1h,最后将所得的溶液用65%的硝酸调节pH在1.8-3.0之间,混合均匀后即得本发明钝化液。
本发明的优点是:
本发明的钝化液能够在镀锌层表面形成彩虹色钝化膜,且膜层彩虹颜色艳丽,膜层均匀,耐蚀性高,耐中性盐雾实验未出现白锈时间最高可达400 h,大大优于国家标准中六价铬彩色钝化液的耐盐雾时间(72 h,GB/T 9800-1988),该钝化液不含六价铬、钴、镍、亚硝酸盐等有毒有害物质,是一种环保的镀锌钝化处理液。
具体实施方式
以下结合具体的实例对本发明的技术方案做进一步说明:
实施例1
一种高耐蚀性彩色环保镀锌钝化液,所述的每升钝化液是由下述重量的各原料混合组成:
成膜剂20g、氧化剂68g、络合剂15g、稳定剂3g、封孔剂0.2g,余量为去离子水;
所述的成膜剂由下述方法制得:将65%硝酸与水按1:2的比例均匀混合,冷却后,搅拌条件下缓慢加入一定重量的硝酸铬;
所述的氧化剂是由下述重量份的各原料组成的:硝酸钠100、钼酸钠3;
所述的络合剂为丙二酸;
所述稳定剂的制备方法为:将三乙醇胺与去离子水按质量比1:3在50℃下搅拌混合5分钟,再向其中加入氨水,搅拌均匀后再取氨水质量2倍的偏硼酸钠缓慢加入,溶解完全后即得稳定剂;
所述的封孔剂由如下方法制得:
(1)将乙醇与水按体积比为1:8混合,配制成乙醇水溶液;
(2)按50g/L的量将偏硅酸钠溶解于乙醇水溶液中,形成混合液;
(3)按0.1g/L的量向混合液中缓慢加入十六烷基三甲基溴化铵,溶解完全后即得封孔剂。
在搅拌条件下,依次将氧化剂、络合剂、稳定剂缓慢滴加到成膜剂溶液中,直至完全溶解,再将封孔剂缓慢滴加到上述溶液中,继续搅拌反应1h,最后将所得的溶液用65%的硝酸调节pH在2.5,混合均匀后得到高耐蚀性彩色环保镀锌钝化液。
实验结果:镀锌层厚度8微米,钝化75s,中性盐雾实验白锈时间196h。
实施例2
一种高耐蚀性彩色环保镀锌钝化液,所述的每升钝化液是由下述重量的各原料混合组成:
成膜剂35g、氧化剂80g、络合剂30g、稳定剂3g、封孔剂0.7g,余量为去离子水;
所述的成膜剂由下述方法制得:将65%硝酸与水按1:2的比例均匀混合,冷却后,搅拌条件下缓慢加入一定重量的硝酸铬;
所述的氧化剂是由下述重量份的各原料组成的:硝酸钠120、钼酸钠4;
所述的络合剂为丙二酸;
所述稳定剂的制备方法为:将三乙醇胺与去离子水按质量比1:2在50℃下搅拌混合5分钟,再向其中加入氨水,搅拌均匀后再取氨水质量2倍的偏硼酸钠缓慢加入,溶解完全后即得稳定剂;
所述的封孔剂由如下方法制得:
(1)将乙醇与水按体积比为1:8混合,配制成乙醇水溶液;
(2)按50g/L的量将硅酸钠溶解于乙醇水溶液中,形成混合液;
(3)按0.1g/L的量向混合液中缓慢加入十六烷基三甲基溴化铵,溶解完全后即得封孔剂。
在搅拌条件下,依次将氧化剂、络合剂、稳定剂缓慢滴加到成膜剂溶液中,直至完全溶解,再将封孔剂缓慢滴加到上述溶液中,继续搅拌反应1h,最后将所得的溶液用65%的硝酸调节pH在3.0,混合均匀后得到高耐蚀性彩色环保镀锌钝化液。
实验结果:镀锌层厚度8微米,钝化90s,中性盐雾实验白锈时间408h。
以上仅是本发明的部分实施例,上述实施例不应视为对本发明的限制,本发明的保护范围应该以权利要求限定范围为准。对于本技术领域的普通技术人员而言,在不脱离本发明的精神和范围内,还可以做出若干改进,这些改进也应当视作本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高耐蚀性彩色环保镀锌钝化液,其特征在于,每升钝化液由下述重量的各原料混合组成:
成膜剂18-35g、氧化剂60-100g、络合剂10-35g、稳定剂3-5g、封孔剂 0.1-1g,余量为去离子水。
2.根据权利要求1所述的高耐蚀性彩色环保镀锌钝化液,其特征在于,所述成膜剂的制备方法为:将65%硝酸与水按1:2的比例混合均匀,冷却后,在搅拌条件下缓慢加入一定重量的硝酸铬、氯化铬、硫酸铬、醋酸铬中的任意一种或任意几种的混合物即可。
3.根据权利要求1所述的高耐蚀性彩色环保镀锌钝化液,其特征在于,所述氧化剂是由以下重量份的原料组成的:硝酸钠100-150、钼酸钠3-4。
4.根据权利要求1所述的高耐蚀性彩色环保镀锌钝化液,其特征在于,所述络合剂为柠檬酸、酒石酸、丙二酸、丁二酸、葡萄糖酸中的任意一种或任意几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的高耐蚀性彩色环保镀锌钝化液,其特征在于,所述稳定剂的制备方法为:将阴离子型聚丙烯酰胺、三乙醇胺、硫酸羟胺中的任意一种或任意几种混合与去离子水按质量比1:(2-5)在50-60℃下搅拌混合3-5分钟,再向其中加入氨水,搅拌均匀后再取氨水质量2倍的偏硼酸钠缓慢加入,溶解完全后即得稳定剂。
6.根据权利要求1所述的高耐蚀性彩色环保镀锌钝化液,其特征在于,所述封孔剂的制备方法为:
(1)将乙醇与水按体积比为1:8混合,配制成乙醇水溶液;
(2)按50g/L的量将硅酸钠或偏硅酸钠任意一种或两种的混合物溶解于乙醇水溶液中,形成混合液;
(3)按0.1-0.3g/L的量向混合液中缓慢加入十六烷基三甲基溴化铵,溶解完全后即得封孔剂。
7.根据权利要求1所述的高耐蚀性彩色环保镀锌钝化液,其特征在于,所述钝化液的制备方法为:在搅拌条件下,依次将氧化剂、络合剂、稳定剂缓慢滴加到成膜剂溶液中,直至完全溶解,再将封孔剂缓慢滴加到上述溶液中,继续搅拌反应1h,最后将所得的溶液用65%的硝酸调节pH在1.8-3.0之间,混合均匀后即得本发明钝化液。
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