CN111321398A - 一种三价铬钝化剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三价铬钝化剂及其制备方法，由以下原材料制备而成，所述原材料按质量百分比包括5％～30％三价铬化合物、2％～10％络合剂、0.2％～10％钴的化合物、0.5％～10％锌的化合物、0.2％～10％成膜助剂、40％～92％纯水。本发明具有优秀的耐腐蚀性、安全性和环保性，可在制冷管和汽车油管连续高速生产线，也可用于常规电镀锌和热镀锌生产线。

Description

一种三价铬钝化剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及金属表面处理领域，具体涉及一种三价铬钝化剂及其制备方法。

背景技术

随着我国经济实力的增长，在汽车工业、五金家电行业及建筑行业中，镀锌依然是钢材防腐中不可缺少的。由于镀锌以还原电位、价格低廉等优点常被用作钢铁的保护层，但锌的化学性质活泼而容易被腐蚀，所以通常需要对镀锌层进行钝化处理。面对钢铁镀锌的防腐要求和环保要求越来越高，钝化剂目前经历了六价铬钝化剂到三价铬钝化剂，甚至发展到无铬钝化剂的过程。六价铬是一种剧毒物质，具有致癌致畸作用，不能满足欧盟RoHS标准对铅、镉、汞、六价铬等重金属的要求。三价铬钝化剂许多方面具有六价铬钝化剂类似的性质，毒性却只有六价铬的百分之一，是目前应用最广泛的钝化剂。而无铬钝化剂由外观和耐腐蚀性仍未达到市场需求，目前只能在很狭窄的领域可以使用。现阶段大量的三价铬钝化剂应用于钢铁的镀锌后处理中，三价铬钝化后都要经过水洗，因为目前市面上的三价铬钝化剂都是反应性的，通常使用的PH值在1.5-3之间，原理大致是通过酸性钝化液使锌层溶解同时锌表面PH值升高使三价铬形成氢氧化铬为主的膜层，从而达到保护目的，但要将表面多余的钝化剂洗掉才能干燥，而且当钝化液内溶解的锌含量达到一定值就要全部或部分更换。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种成膜均匀、耐腐蚀的三价铬钝化剂。

本发明的另一个目的在于提供一种三价铬钝化剂的制备方法。

本发明是通过以下的技术方案实现的：

一种三价铬钝化剂，由以下原材料制备而成，所述原材料按质量百分比包括5％～30％三价铬化合物、2％～10％络合剂、0.2％～10％钴的化合物、0.5％～10％锌的化合物、0.2％～10％成膜助剂、40％～92％纯水。

进一步，所述三价铬钝化剂的PH值为4～5。

进一步，所述三价铬化合物为硫酸铬、磷酸铬或磷酸二氢铬中的一种或二种。

进一步，所述络合剂为酒石酸、柠檬酸、丙二酸或甘氨酸中的一种或二种。

进一步，所述钴的化合物为硫酸钴、磷酸钴或氧化钴中的一种或二种。

进一步，所述锌的化合物为硫酸锌、磷酸锌、磷酸二氢锌或氧化锌中的一种或二种。

进一步，所述成膜助剂为磷酸二氢铝、氢氧化钠、氢氧化钾和磷酸钠中的一种、二种或三种。

一种三价铬钝化剂的制备方法，包括以下步骤，

步骤(1)：按质量百分比准备原材料，包括5％～30％三价铬化合物、2％～10％络合剂、0.2％～10％钴的化合物、0.5％～10％锌的化合物、0.2％～10％成膜助剂、40％～92％纯水。

步骤(2)：先加入纯水，然后依次加入络合剂搅拌5min～15min，再加入锌的化合物搅拌5min～15min，再加入钴的化合物搅拌5min～15min，再加入三价铬化合物搅拌并加热至75℃～95℃，恒温20min～30min，最后加入成膜剂搅拌5min～15min得到成品。

相对于现有技术，本发明的有益效果有：

1、本发明的钝化剂，可以通过连续快速地涂覆处理使镀锌金属表面钝化，在较短的处理时间内形成均匀致密、性能优异的钝化膜。

2、本发明的钝化剂，通过添加一些原料组份，使得在连续快速生产的制冷钢管和汽车油管表面形成的钝化膜具有优异的耐腐蚀性能，中性盐雾测试可达360小时无白锈。

3、本发明的钝化剂，产品稳定性好，操作方便，保质期长，满足欧盟RoHS标准要求。

4、本发明的钝化剂，处理后不用水洗处理，可以做到零排放，只需补充消耗，不需定期更换。

5、本发明的钝化剂，不使用硝酸盐和各种无机浓酸，是弱酸性的，PH值在4～5之间，不会产生酸性气体，使用安全可靠。

6、本发明的钝化剂，在镀锌后处理干燥时不会产生氮氧化合物等有害气体。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种三价铬钝化剂，由以下原材料制备而成，原材料按质量百分比包括5％～30％三价铬化合物、2％～10％络合剂、0.2％～10％钴的化合物、0.5％～10％锌的化合物、0.2％～10％成膜助剂、40％～92％纯水。

三价铬钝化剂的PH值为4～5。

三价铬化合物为硫酸铬、磷酸铬或磷酸二氢铬中的一种或二种。

络合剂为酒石酸、柠檬酸、丙二酸或甘氨酸中的一种或二种。

钴的化合物为硫酸钴、磷酸钴或氧化钴中的一种或二种。

锌的化合物为硫酸锌、磷酸锌、磷酸二氢锌或氧化锌中的一种或二种。

成膜助剂为磷酸二氢铝、氢氧化钠、氢氧化钾和磷酸钠中的一种、二种或三种。

一种三价铬钝化剂的制备方法，包括以下步骤，

步骤(1)：按质量百分比准备原材料，包括5％～30％三价铬化合物、2％～10％络合剂、0.2％～10％钴的化合物、0.5％～10％锌的化合物、0.2％～10％成膜助剂、40％～92％纯水。

步骤(2)：先加入纯水，然后依次加入络合剂搅拌5min～15min，再加入锌的化合物搅拌5min～15min，再加入钴的化合物搅拌5min～15min，再加入三价铬化合物搅拌并加热至75℃～95℃，恒温20min～30min，最后加入成膜剂搅拌5min～15min得到成品。

实施例1

三价铬钝化剂按质量百分比包括：

35wt％磷酸二氢铬：25％

酒石酸：1％

柠檬酸：5％

硫酸钴：1.5％

氧化钴：0.2％

磷酸二氢锌：2％

氧化锌：2％

氢氧化钠2％(调节PH值至4.5)

纯水：63.3％

制备方法：

于纯水中，在搅拌下，依次加入酒石酸和柠檬酸搅拌5min；加入氧化锌和磷酸二氢锌搅拌10min；加入氧化钴和硫酸钴搅拌10min；加入磷酸二氢铬搅拌并加热至85℃，恒温25min；再加入氢氧化钠搅拌10min，即得目标产物。

实施例2

三价铬钝化剂按质量百分比包括：

40wt％硫酸铬：6％

30wt％磷酸铬：6％

丙二酸：3％

柠檬酸：5％

硫酸钴：2％

磷酸锌：5％

磷酸二氢铝2％

氢氧化钠1％(调节PH值至4.5)

纯水：70％

制备方法：

于纯水中，在搅拌下，依次加入丙二酸和柠檬酸搅拌5min；加入磷酸锌搅拌10min；加入硫酸钴搅拌10min；加入硫酸铬和磷酸铬搅拌并加热至85℃，恒温25min；再加入磷酸二氢铝和氢氧化钠搅拌10min，即得目标产物。

实施例3

三价铬钝化剂按质量百分比包括：

40wt％硫酸铬：5％

35wt％磷酸二氢铬：10％

酒石酸：1％

柠檬酸：2％

甘氨酸：2％

磷酸钴：4.5％

硫酸锌：2.5％

磷酸二氢锌4％

磷酸二氢铝1％

磷酸钠1.5％

氢氧化钠1％(调节PH值至4.5)

纯水：65.5％

制备方法：

于纯水中，在搅拌下，依次加入甘氨酸和柠檬酸搅拌5min；加入磷酸二氢锌和硫酸锌搅拌10min；加入磷酸钴搅拌10min；加入硫酸铬和磷酸二氢铬搅拌并加热至85℃，恒温25min；再加入磷酸二氢铝、磷酸钠和氢氧化钠搅拌10min，即得目标产物。

三价铬钝化剂可有以下具体应用：

一、在连续镀锌钢管表面形成钝化膜中的应用

将本发明实施例1至3所制得三价铬钝化剂，在镀锌处理后直接淋涂或浸涂在钢管上，再用风刀吹落多余的钝化剂，然后于80℃～180℃，烘干5s～60s，钢管表面形成薄薄一层钝化膜。

使用结果：外观为均匀的浅蓝白色，中性盐雾360小时无腐蚀。

二、在镀锌的螺丝表面形成钝化膜中的应用

将本发明实施例1至3所制得的三价铬钝化剂，在镀锌处理后直接浸到钝化中3s～15s，再用离心机一边甩一边热风60℃～80℃吹干，螺丝表面形成薄薄一层钝化膜。

使用结果：外观为均匀的浅蓝白色，中性盐雾120小时无腐蚀。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种三价铬钝化剂，其特征在于：由以下原材料制备而成，所述原材料按质量百分比包括5％～30％三价铬化合物、2％～10％络合剂、0.2％～10％钴的化合物、0.5％～10％锌的化合物、0.2％～10％成膜助剂、40％～92％纯水。

2.根据权利要求1所述的三价铬钝化剂，其特征在于：所述三价铬钝化剂的PH值为4～5。

3.根据权利要求1所述的三价铬钝化剂，其特征在于：所述三价铬化合物为硫酸铬、磷酸铬或磷酸二氢铬中的一种或二种。

4.根据权利要求1所述的三价铬钝化剂，其特征在于：所述络合剂为酒石酸、柠檬酸、丙二酸或甘氨酸中的一种或二种。

5.根据权利要求1所述的三价铬钝化剂，其特征在于：所述钴的化合物为硫酸钴、磷酸钴或氧化钴中的一种或二种。

6.根据权利要求1所述的三价铬钝化剂，其特征在于：所述锌的化合物为硫酸锌、磷酸锌、磷酸二氢锌或氧化锌中的一种或二种。

7.根据权利要求1所述的三价铬钝化剂，其特征在于：所述成膜助剂为磷酸二氢铝、氢氧化钠、氢氧化钾和磷酸钠中的一种、二种或三种。

8.一种三价铬钝化剂的制备方法，包括以下步骤，

步骤(1)：按质量百分比准备原材料；

步骤(2)：先加入纯水，然后依次加入络合剂搅拌5min～15min，再加入锌的化合物搅拌5min～15min，再加入钴的化合物搅拌5min～15min，再加入三价铬化合物搅拌并加热至75℃～95℃，恒温20min～30min，最后加入成膜剂搅拌5min～15min得到成品。