CN111364034A - 一种无氮镀锌三价铬彩色钝化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无氮镀锌三价铬彩色钝化剂及其制备方法，无氮镀锌三价铬彩色钝化剂按重量份计，包括如下成分：三价铬盐：70～110份、其它金属盐：5～30份、络合剂：5～30份、成膜促进剂：5～30份、氧化剂：20～60份、湿润剂：1～5份、抑制剂：1～3份和水120‑250份，所述氧化剂为氯酸钾、次氯酸钠、过氧乙酸、高锰酸钾中的一种或几种。本发明提供的无氮镀锌三价铬彩色钝化剂及其制备方法更加环保，降低成分，减少后续后处理废水的成本。
Description
技术领域
本发明属于电镀化学技术领域，具体涉及一种无氮镀锌三价铬彩色钝化剂及其制备方法。
背景技术
锌是一种活泼的金属，锌电镀后如果不进行很好的后处理，镀层很快就会变暗，并相继出现白色腐蚀产物。为了减少锌的化学活性，往往采用铬酸盐溶液来钝化处理，使锌层表面上形成一层铬酸盐转化膜层。
现有技术在彩色钝化的配方中，钝化液总是带酸性的。在酸性介质中，锌层会与之起化学反应。这里主要反应是金属锌镀层与钝化液中铬酸之间的氧化和还原反应。锌作为还原剂，将作为氧化剂的铬酸还原成三价铬。钝化膜其实是三价铬和六价铬与锌发生氧化还原反应后的化合物。但是，六价铬的致癌性和对环境的毒性使其应用受到了极大的限制，欧盟指令2000/53/EC(欧盟关于废弃机动车的指令)就限制了六价格转化层的应用。因此目前的彩色镀锌钝化逐渐向三价铬钝化或者无铬钝化方向发展。但是现有技术的研究中无铬钝化的效果，尤其是作为彩色无铬钝化的效果远远比不上含铬钝化的效果，因此三价铬彩色钝化受到了更多的关注。
但是，现有技术中三价铬钝化液也存在缺陷，例如三价铬钝化液均采用含硝酸根的物质作为氧化剂，这类氧化剂含有氨氮，对环境不友好，增加后续废水处理的成本，并且较高浓度的硝酸作为氧化剂，在溶液储存、工件处理时可能将其中的三价铬氧化成六价铬，可能导致钝化后产品通不过SGS检验。电镀行业污染物排放标准GB21900-2008中规定，其表一标准，总氮排放为30mg/L，其表二标准总氮排放为20mg/L，其表三标准总氮排放为15mg/L。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种更加环保稳定的无氮镀锌三价铬彩色钝化剂及其制备方法。
本发明提供一种无氮镀锌三价铬彩色钝化剂，按重量份计，包括如下成分：三价铬盐：70～110份、其它金属盐：5～30份、络合剂：5～30份、成膜促进剂：5～30份、氧化剂：20～60份、湿润剂：1～5份、抑制剂：1～3份和水120-250份，所述氧化剂为氯酸钾、次氯酸钠、过氧乙酸、高锰酸钾中的一种或几种。
优选地，三价铬盐：80～100份、其它金属盐：10～20份、络合剂：10～20份、成膜促进剂：10～20份、氧化剂：25～50份。
优选地，三价铬盐：85～95份、其它金属盐：12～18份、络合剂：12～18份、成膜促进剂：12～18份、氧化剂：30～40份。
优选地，所述的三价铬盐为硫酸羟铬、三氯化铬和六水合溴化铬中的一种或几种。
优选地，所述的其它金属盐为硫酸钴、硫酸镍、硫酸铈中的一种或几种。
优选地，所述的络合剂为柠檬酸、马来酸、丙二酸、氟化氢铵、酒石酸钾钠中的一种或几种。
优选地，所述的成膜促进剂为硫酸和硫酸钠中的一种或两种。
优选地，所述的湿润剂为烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠中的一种或几种；所述的抑制剂为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、二氧化硫脲中的至少一种。
本发明还提供一种无氮镀锌三价铬彩色钝化剂的制备方法，将所有原料混合后，用pH调节剂将pH调节至1.5-3之间，混合温度为80-100℃。
优选地，所述pH调节剂为硫酸。
本发明提供的无氮镀锌三价铬彩色钝化剂及其制备方法更加环保，降低成分，减少后续后处理废水的成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明实施例提供一种无氮镀锌三价铬彩色钝化剂，按重量份计，包括如下成分：三价铬盐：70～110份、其它金属盐：5～30份、络合剂：5～30份、成膜促进剂：5～30份、氧化剂：20～60份、湿润剂：1～5份、抑制剂：1～3份和水120-250份，氧化剂为氯酸钾、次氯酸钠、过氧乙酸和高锰酸钾中的一种或几种。
本实施例中选用氧化剂为氯酸钾、次氯酸钠、过氧乙酸和高锰酸钾中的一种或几种作为氧化剂取代传统的硝酸作为氧化剂，可避免氨氮的排放，减少对环境的危害，降低废水处理的成本，且进一步提高了镀锌层的耐蚀性能。
本实施例提供的无氮镀锌三价铬彩色钝化剂也能够实现较好的彩色钝化效果，并且也能够保证较长时间的寿命。
在优选实施例中，三价铬盐：80～100份、其它金属盐：10～20份、络合剂：10～20份、成膜促进剂：10～20份、氧化剂：25～50份。
在优选实施例中，三价铬盐：85～95份、其它金属盐：12～18份、络合剂：12～18份、成膜促进剂：12～18份、氧化剂：30～40份。
在优选实施例中，氧化剂为32-40份、35-40份或30-35份。
在优选实施例中，无氮镀锌三价铬彩色钝化剂，按重量份计，由如下成分组成：三价铬盐：70～110份、其它金属盐：5～30份、络合剂：5～30份、成膜促进剂：5～30份、氧化剂：20～60份、湿润剂：1～5份、抑制剂：1～3份、水120-250份、pH调节剂0-10份。
在优选实施例中，氧化剂为氯酸钾、次氯酸钠和过氧乙酸，氯酸钾、次氯酸钠和过氧乙酸的重量比为(1-3)：(1-3)：(1-3)。
在优选实施例中，氧化剂为氯酸钾和次氯酸钠混合，氯酸钾和次氯酸钠的重量比为(1-3)：(2-4)。
在优选实施例中，的三价铬盐为硫酸羟铬、三氯化铬和六水合溴化铬中的一种或几种。
在优选实施例中，的其它金属盐为硫酸钴、硫酸镍、硫酸铈中的一种或几种。本实施例中通过其它金属盐的加入，可使得钝化后能够保证较好的彩色效果。
在优选实施例中，的络合剂为柠檬酸、马来酸、丙二酸、氟化氢铵、酒石酸钾钠中的一种或几种。
在优选实施例中，的成膜促进剂为硫酸和硫酸钠中的一种或两种。
在优选实施例中，的湿润剂为烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠中的一种或几种；的抑制剂为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、二氧化硫脲中的至少一种。
本发明还提供一种无氮镀锌三价铬彩色钝化剂的制备方法，将所有原料混合后，用pH调节剂将pH调节至1.5-3之间，混合温度为80-100℃。
在优选实施例中，pH调节剂为硫酸。
为了对本发明的技术方案能有更进一步的了解和认识，现列举几个较佳实施例对其做进一步详细说明。
实施例1
按重量份计，将三价铬盐(三氯化铬)85份、其它金属盐(硫酸镍)15份、络合剂(柠檬酸)15份、成膜促进剂(硫酸钠)15份、氧化剂(氯酸钾和次氯酸钠按重量比为1:2混合)35份、湿润剂(烷基酚聚氧乙烯醚)5份和抑制剂(亚硫酸钠)3份，加入200份水中，混合液温度为90℃左右，搅拌溶解后冷却到常温，加入水定容到1L。然后用硫酸作为pH调节剂，将混合液的pH值调整至1.8-2.2得到钝化剂之后备用。
将镀锌件用上述钝化剂进行钝化处理，钝化温度为18-35℃，钝化时间为15-45秒。
实施例2
将三价铬盐(硫酸羟铬)90份、其它金属盐(硫酸铈)10份、络合剂(马来酸)10份、成膜促进剂(硫酸)15份、氧化剂(氯酸钾和次氯酸钠按重量比为1:2混合)40份、湿润剂(脂肪醇聚氧乙烯醚)5份和抑制剂(二氧化硫脲)3份，加入200份水中，混合液温度为90℃左右，搅拌溶解后冷却到常温，加入水定容到1L。然后用硫酸作为pH调节剂，将混合液的pH值调整至1.8-2.2得到钝化剂之后备用。
将镀锌件用上述钝化剂进行钝化处理，钝化温度为18-35℃，钝化时间为15-45秒。
对比例1
与实施例1相比，对比例1中氧化剂为硝酸钠，其余配方和制备方法与实施例1相同。
对比例2
与实施例相比，对比例3中将不添加三价铬盐(硫酸羟铬)100g/L、其它金属盐(硫酸铈)，其余配方和制备方法与实施例1相同。
效果例
将实施例1、实施例2和对比例1、对比例2镀锌钝化后的基板用肉眼观察其外观，并进行盐雾测试。盐雾测试标准依据GB/T 10125-1997《人造气氛腐蚀试验-盐雾试验》，试验箱的温度为35℃，放入10个样品进行测试，实际盐雾时间为96小时。具体结果如表1所示。
表1
从表1的数据可以看出，本实施例1-2的钝化剂配方合理，钝化后的工件与对比例1中采用硝酸作为氧化剂的钝化剂钝化后的工件盐雾效果相当，颜色效果也相同。对比例2中不添加金属盐，得到的钝化剂钝化后的工件颜色效果较差。
说明本发明的钝化剂配方比例合理，镀锌钝化后具有较好的盐雾效果和较好的颜色效果。并且因为本申请不使用硝酸作为氧化剂，可降低后续废水处理的成本。并且本实施例1-2制备的钝化剂保存期为1-1.5年，能够具有较好的保存寿命。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种无氮镀锌三价铬彩色钝化剂，其特征在于，按重量份计，包括如下成分：三价铬盐：70～110份、其它金属盐：5～30份、络合剂：5～30份、成膜促进剂：5～30份、氧化剂：20～60份、湿润剂：1～5份、抑制剂：1～3份和水120～250份，所述氧化剂为氯酸钾、次氯酸钠、过氧乙酸、高锰酸钾中的一种或几种。
2.如权利要求1所述的无氮镀锌三价铬彩色钝化剂，其特征在于，三价铬盐：80～100份、其它金属盐：10～20份、络合剂：10～20份、成膜促进剂：10～20份、氧化剂：25～50份。
3.如权利要求1所述的无氮镀锌三价铬彩色钝化剂，其特征在于，三价铬盐：85～95份、其它金属盐：12～18份、络合剂：12～18份、成膜促进剂：12～18份、氧化剂：30～40份。
4.如权利要求1所述的无氮镀锌三价铬彩色钝化剂，其特征在于，所述的三价铬盐为硫酸羟铬、三氯化铬和六水合溴化铬中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的无氮镀锌三价铬彩色钝化剂，其特征在于，所述的其它金属盐为硫酸钴、硫酸镍、硫酸铈中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的无氮镀锌三价铬彩色钝化剂，其特征在于，所述的络合剂为柠檬酸、马来酸、丙二酸、氟化氢铵、酒石酸钾钠中的一种或几种。
7.如权利要求1所述的无氮镀锌三价铬彩色钝化剂，其特征在于，所述的成膜促进剂为硫酸和硫酸钠中的一种或两种。
8.如权利要求1所述的无氮镀锌三价铬彩色钝化剂，其特征在于，所述的湿润剂为烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠中的一种或几种；所述的抑制剂为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、二氧化硫脲中的至少一种。
9.如权利要求1-7任一项所述的无氮镀锌三价铬彩色钝化剂的制备方法，其特征在于，将所有原料混合后，用pH调节剂将pH调节至1.5-3之间，混合温度为80-100℃。
10.如权利要求8所述无氮镀锌三价铬彩色钝化剂的制备方法，其特征在于，所述pH调节剂为硫酸。
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