CN114959670B - 一种钕铁硼电镀锌用无铬蓝白钝化液及钝化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钕铁硼电镀锌用无铬蓝白钝化液及钝化方法，属于电镀工艺技术领域，解决了现有技术中铬酸盐蓝白钝化液毒性强，无铬蓝白钝化液不稳定，耐蚀性较差的问题。一种钕铁硼电镀锌用无铬蓝白钝化液，原料组成为：硫酸高铈2～8g/L，多聚磷酸钠5～20g/L，硝酸钠2～10g/L，硫酸钴0.5～2.5g/L，硝酸镍1～5g/L，硅酸钠1～5g/L，硫酸0.5～5ml/L，pH调节剂适量，去离子水适量。本发明克服了铬酸盐钝化技术毒性大、不环保等缺点，可实现电镀锌及镀锌零部件的清洁生产，符合环保要求，钝化膜外观呈均匀蓝白色，经中性盐雾试验出白锈的时间超过32小时，接近于三价铬蓝白钝化的耐腐蚀性能。
Description
技术领域
本发明属于电镀工艺技术领域，尤其涉及一种钕铁硼电镀锌用无铬蓝白钝化液及钝化方法。
背景技术
钕铁硼是由钕、铁、硼等合金元素构成的一类稀土永磁材料，因其优异的磁性能，被广泛的应用于电子通讯、医疗设备、新能源汽车、航天航空等高科技领域。钕铁硼磁体暴露于周围环境时极易受到腐蚀性介质的侵袭，限制了其进一步应用。目前，一般采用表面涂层提升钕铁硼的耐蚀性，其中电镀锌成本低廉、工艺简单，为钕铁硼基材提供电化学保护，在长期服役中，锌腐蚀产物沉积在钕铁硼表面为其提供了进一步的防护，因此钕铁硼电镀锌具备十分重要的工程应用价值。但由于镀锌层在服役环境中易产生白锈，发生腐蚀，从而失去防护效果，所以工业上通常采用钝化后处理来进一步提升镀锌层的耐蚀性。镀锌层蓝白钝化得到类似镀铬的透亮蓝白钝化膜，其耐蚀性优于银白钝化，在汽车、五金等产品中获得广泛应用。
传统的钝化处理通常采用六价铬钝化技术或三价铬技术。但在传统的钝化处理技术中，六价铬具有致癌性、三价铬在氧化性物质存在的条件下有转化成六价铬的倾向，因此传统的铬酸盐处理技术面临着十分严峻的健康问题和环境问题。因此，开发符合生态要求且具备优异耐蚀性的环境友好型镀锌层钝化技术对实现钕铁硼永磁材料的长期防护具有十分重要的意义。国内外主流的无铬钝化体系包括：钼酸盐钝化、硅酸盐钝化、稀土钝化、有机钝化等。然而，在实际应用中：钼酸盐具备低毒性，长期使用对健康易造成危害；单独使用的硅酸盐形成的钝化膜耐腐蚀性较差且钝化液的PH值不稳定，易形成溶胶；有机体系往往溶液粘度大不适用于小工件生产；稀土钝化存在钝化液不稳定等问题。中国专利CN102041496A公开了一种永磁材料的无铬钝化剂及其钝化方法，该钝化液没有采用具有致癌性的铬酸盐作为成膜剂且钝化时间短，但其制备的转化膜耐蚀性较差，不足以应用于实际生产。专利CN113445038A和专利CN113445039A分别公开了一种钕铁硼镀锌层无铬钝化液及钝化方法和一种锌表面无铬钝化液及钝化方法，均为彩色钝化液，相比于彩色钝化，蓝白钝化液钝化速度更慢，形成钝化膜更薄更致密，技术要求更高。
因此，为替代传统的铬酸盐钝化技术，亟待开发一种钕铁硼镀锌用无铬钝化液，以满足环境友好和保证镀锌工件具有良好耐蚀性。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种钕铁硼电镀锌用无铬蓝白钝化液及钝化方法，用以解决现有铬酸盐蓝白钝化液毒性强，现有无铬蓝白钝化液不稳定，耐蚀性较差的问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一方面，一种本发明提供了一种钕铁硼电镀锌用无铬蓝白钝化液，原料组成为：硫酸高铈2～8g/L，多聚磷酸钠5～20g/L，硝酸钠2～10g/L,硫酸钴0.5～2.5g/L，硝酸镍1～5g/L，硅酸钠1～5g/L，硫酸0.5～5ml/L，pH调节剂适量，去离子水适量。
一种钕铁硼电镀锌用无铬蓝白钝化液，原料组成为：硫酸高铈2～8g/L，多聚磷酸钠5～20g/L，硝酸钠5～10g/L，硫酸钴0.5～2.5g/L，硝酸镍1～5g/L，硅酸钠1～5g/L，硫酸1ml/L，pH调节剂适量，去离子水适量。
进一步地，硫酸高铈为主成膜剂和氧化剂，多聚磷酸钠为主成膜剂。
进一步地，硝酸钠为氧化剂。
进一步地，硫酸钴，硝酸镍和硅酸钠为成膜助剂。
进一步地，硫酸为酸化剂。
进一步地，所述无铬蓝白钝化液的pH值为1.5～3.0。
另一方面，本发明提供了一种钕铁硼电镀锌用无铬蓝白钝化液制备方法，包括如下步骤：
步骤1：将96wt％～98wt％的浓硫酸加入去离子水中制备含有硫酸根离子的酸性水；
步骤2：在酸性水中加入硫酸高铈，搅拌至完全溶解，并分次加入多聚磷酸钠、硝酸钠、硫酸钴、硅酸钠，搅拌至完全溶解后进行再次添加；
步骤3：调节pH至1.5～3.0。
再一方面，本发明提供了一种钕铁硼电镀锌用无铬蓝白钝化液钝化方法，其特征在于，利用所述的无铬蓝白钝化液对钕铁硼电镀锌零部件进行钝化，包括如下步骤：
步骤1：将刚出镀槽的钕铁硼电镀锌零部件用自来水冲洗，去除表面残余镀液；
步骤2：将步骤1所得的电镀锌零部件放入质量浓度3％～5％的硝酸溶液中活化，在室温下停留3～10s，然后用自来水冲洗；
步骤3：将步骤2所得的电镀锌零部件浸入钝化液中并不断翻动，室温下浸制一段时间，取出后用自来水冲洗，吹干，即得表面形成致密蓝白色钝化膜的钕铁硼电镀锌零部件。
进一步地，上述步骤3中，浸制时间为10s～200s。
与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：
1、本发明的钝化液为蓝白钝化液，形成稀土盐和磷酸盐的双组份钝化膜，耐腐蚀性相比于单一组分的耐腐蚀性更高，相比于硫酸高铈和硅酸钠，硫酸高铈、多聚磷酸钠及硅酸钠配伍，引进多聚磷酸钠，进一步提高了钝化膜耐蚀性。
2、蓝白钝化产品需求很大，专为蓝白钝化膜开发的稀土钝化液缺乏，硫酸高铈和硝酸钠组合氧化剂相比与常用的硫酸高铈和双氧水组合，氧化性能稍弱，钝化时间更长，钝化操作更利于控制，更为适合薄蓝白钝化膜的形成。
3、本发明的钝化液不含铬酸盐，克服了铬酸盐钝化技术毒性大、不环保等缺点，可实现电镀锌及镀锌零部件的清洁生产，符合环保要求，通过添加硫酸钴、硝酸镍和硅酸钠辅助成膜剂能够显著提高镀锌零部件的耐蚀性，外观呈均匀蓝白色，经中性盐雾试验出白锈的时间超过32小时，接近于三价铬蓝白钝化的耐腐蚀性能。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为实施例1镀锌产品钝化膜层XPS图谱；
图2为对比例1镀锌产品无铬钝化后宏观形貌；
图3为对比例2镀锌产品无铬钝化后宏观形貌；
图4为对比例3镀锌产品无铬钝化后宏观形貌；
图5为实施例1镀锌产品无铬钝化后宏观形貌。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
钕铁硼是广泛的应用于电子通讯、医疗设备、新能源汽车、航天航空等高科技领域的稀土永磁材料，其暴露于周围环境时极易受到腐蚀性介质的侵袭，限制了其进一步应用。为提升其耐蚀性，钕铁硼表面通常进行镀锌处理，再对镀锌层进行钝化处理。镀锌层蓝白钝化得到类似镀铬的透亮蓝白钝化膜，其耐蚀性优于银白钝化，在汽车、五金等产品中获得广泛应用。传统的钝化处理通常采用六价铬钝化技术或三价铬技术。但在传统的钝化处理技术中，六价铬具有致癌性、三价铬在氧化性物质存在的条件下有转化成六价铬的倾向，因此传统的铬酸盐处理技术面临着十分严峻的健康问题和环境问题。国内外主流的无铬钝化体系包括：钼酸盐钝化、硅酸盐钝化、稀土钝化、有机钝化等。然而，在实际应用中：钼酸盐具备低毒性，长期使用对健康易造成危害；有机体系往往溶液粘度大不适用于小工件生产；稀土钝化存在钝化液不稳定等问题。
本发明提供了一种钕铁硼电镀锌用无铬蓝白钝化液，原料组成为：硫酸高铈2～8g/L，多聚磷酸钠5～20g/L，硝酸钠2～10g/L，硫酸钴0.5～2.5g/L，硝酸镍1～5g/L，硅酸钠1～5g/L，硫酸0.5～5ml/L，pH调节剂适量，去离子水适量。
与现有技术相比，本发明中，硫酸高铈和多聚磷酸钠为主成膜剂，硫酸高铈和硝酸钠为氧化剂，硫酸钴、硝酸镍、硅酸钠为辅助成膜剂，硫酸为pH值调节剂。本发明的钝化液为蓝白钝化液，形成稀土盐和磷酸盐的双组份钝化膜，耐腐蚀性相比于单一组分的耐腐蚀性更高，相比于硫酸高铈和硅酸钠，硫酸高铈、多聚磷酸钠及硅酸钠配伍，引进多聚磷酸钠，进一步提高了钝化膜耐蚀性。硫酸高铈和硝酸钠组合氧化剂相比与常用的硫酸高铈和双氧水组合，氧化性能稍弱，钝化时间更长，钝化操作更利于控制，更为适合薄蓝白钝化膜的形成；本发明的钝化液不含铬酸盐，克服了铬酸盐钝化技术毒性大、不环保等缺点，可实现电镀锌及镀锌零部件的清洁生产，符合环保要求，主要用于镀锌零部件，通过添加硫酸钴、硝酸镍和硅酸钠辅助成膜剂能够显著提高镀锌零部件的耐蚀性，外观呈均匀蓝白色，经中性盐雾试验出白锈的时间超过32小时，接近于三价铬蓝白钝化的耐腐蚀性能。
具体的，本发明提供的电镀锌用无铬蓝白钝化溶液，主成膜剂由硫酸高铈和多聚磷酸钠组成，成膜助剂由硫酸钴、硝酸镍、硅酸钠、硝酸钠、硫酸组成。其中钝化膜主要为主成膜剂硫酸高铈和多聚磷酸钠形成的氧化铈、氧化锌、氢氧化铈、氢氧化锌和磷酸铈、磷酸锌的混合物(见图1)组成。
多聚磷酸钠与氧化成膜剂硫酸高铈共同成膜，形成稀土盐和磷酸盐的双组份钝化膜，具体来说，在酸性钝化液中，多聚磷酸钠溶解产生磷酸根离子，硫酸高铈溶解产生Ce离子，硫酸根离子，镀锌层发生溶解产生Zn2+，同时增加了局部OH-浓度，随着钝化处理时间的延长，界面pH逐渐上升，Ce离子、Zn2+和磷酸根离子发生沉积，依次在微阴极区以氢氧化物的形式析出，吸附在镀锌层表面；当钝化完成后的试样暴露于空气中，吸附在镀锌层表面的部分氢氧化铈、氢氧化锌脱除水分，最终形成氧化铈、氧化锌、氢氧化铈、氢氧化锌和磷酸铈、磷酸锌的混合物(图1)，形成钝化膜。
经研究，磷酸盐浓度会影响形成的钝化膜的成分占比，磷酸盐浓度过低则钝化液所形成的钝化膜中磷酸盐的占比低，膜的耐腐蚀性下降，磷酸盐浓度过高则钝化液所成形的钝化膜中铈的占比就会降低，也会对钝化膜的致密性产生影响。经试验，多聚磷酸钠浓度低于5g/L时，形成的钝化膜致密性不足，耐腐蚀性不足，而多聚磷酸钠溶度高于20g/L时，由于磷酸盐浓度过大，形成的钝化膜磷酸盐的占比过高，铈的占比过低，达不到耐腐蚀性的要求。因此，考虑到硫酸高铈和多聚磷酸钠浓度不同影响钝化膜的致密性，浓度太高或者太低会影响钝化膜的耐蚀性，本发明中，多聚磷酸钠的浓度为5-20g/L。
成膜助剂中硝酸钠是氧化剂之一，硫酸高铈除了是成膜剂同样是氧化剂之一，即硫酸高铈和硝酸钠共同起到氧化作用。硫酸高铈的四价铈盐和硝酸钠的硝酸根具有氧化性，成膜过程中四价铈盐和硝酸根将锌氧化，四价铈盐和硝酸根自身被锌还原，促进钝化膜(氧化膜)形成，硝酸钠氧化性相对较弱，从而能够延长钝化膜形成时间，得到更薄的蓝白钝化膜，而不是更厚的彩色钝化膜。氧化剂浓度不同除了影响成膜速度还影响钝化膜致密性及厚度，随着氧化剂浓度增加氧化性增强，钝化速度加快，同样时间钝化膜更厚，钝化膜太厚会从蓝白色变成彩色。综合考虑，本发明硫酸高铈的浓度2～8g/L，硝酸钠的浓度2～10g/L。
硫酸钴、硝酸镍和硅酸钠为成膜助剂，在钝化液中起到辅助成膜作用，随着硫酸钴、硝酸镍和硅酸钠添加，钴离子、镍离子、硅酸根离子参与钝化过程，进入到钝化膜中，进一步提高钝化膜致密性和耐腐蚀性。所形成的蓝色无机钝化膜层，能够给锌基体提供更好保护，延长钝化膜的耐蚀性。
具体的，硫酸为酸化剂，一方面配液时添加硫酸能够提高硫酸高铈溶解性和使得钝化液更稳定。另一方面硫酸溶液还起到pH调节作用。
具体的，所述pH调节剂为质量浓度为10％的硫酸溶液。所述钝化液的pH值为1.5～3.0。钝化液利用氧化成膜剂对锌表面进行氧化钝化需要在酸性环境下进行，经试验，钝化液的pH在1.5～3.0范围内效果最佳，pH值高于3.0，锌层溶解慢，钝化膜形膜速度太慢，pH值低于1.5，则钝化后形成的稀土盐和磷酸盐的双组份钝化膜极容易部分被酸再次快速溶解，使生成的钝化膜变薄，耐腐蚀性变差，难以形成高质量的蓝白钝化膜。因此，为了获得致密均匀的蓝白钝化膜，控制钝化液的pH在1.5～3.0范围内，以此在钝化过程中获得厚度适当，致密的蓝白钝化膜，达到耐腐蚀性的要求。
优选的，一种钕铁硼电镀锌用无铬蓝白钝化溶液，原料组成为：硫酸高铈2～8g/L，多聚磷酸钠5～20g/L，硝酸钠5～10g/L，硫酸钴0.5～2.5g/L，硝酸镍1～5g/L，硅酸钠1～5g/L，硫酸1ml/L，pH调节剂适量，去离子水适量。该浓度配比的钝化液，钝化后形成的蓝白钝化膜耐腐蚀性能相对最佳，钝化膜外观呈致密均匀的蓝白色。
另一方面，本发明提供了一种钕铁硼电镀锌用无铬蓝白钝化溶液的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：将96wt％～98wt％的浓硫酸加入去离子水中制备含有硫酸根离子的酸性水；
步骤2：在酸性水中加入硫酸高铈搅拌至完全溶解，并分次加入多聚磷酸钠、硝酸钠、硫酸钴、硝酸镍、硅酸钠，搅拌至完全溶解后进行再次添加；
步骤3：调节pH至1.5～3.0。
再一方面，本发明还提供了一种钕铁硼电镀锌用无铬蓝白钝化液钝化方法，利用上述无铬蓝白钝化液对钕铁硼电镀锌零部件进行钝化，包括如下步骤：
步骤1：将刚出镀槽的电镀锌零部件用自来水冲洗，去除表面残余镀液；
步骤2：将步骤1所得的电镀锌零部件放入质量浓度3％～5％的硝酸溶液中活化，在室温下停留3～10s，然后用自来水冲洗；
步骤3：将步骤2所得的电镀锌零部件浸入钝化液中并不断翻动，室温下浸制一段时间，取出后用自来水冲洗，吹干，即得表面形成致密蓝白色钝化膜的钕铁硼电镀锌零部件。
具体的，步骤2中，将镀锌零部件在硝酸溶液中活化，可以去除镀锌表面不均匀氧化膜，使得后续形成更均匀钝化膜。
本发明的钝化方法可以在常温下进行处理，不需要加热，便于工业推广。同时需要说明的是，本发明的浸制时间为10s～200s，经试验，由于本发明的钝化液有多聚磷酸钠和硫酸高铈两种主成膜剂，浸制时间少于10s会造成成膜效果差，耐腐蚀性不满足要求，但浸制时间也不宜过长，当浸制时间超过200s，钝化膜已完成形成，过长的浸制时间容易导致钝化膜部分被酸再次溶解，使生成的钝化膜变薄，耐腐蚀性变差，难以形成高质量的蓝白钝化膜。
本发明的钝化液不含铬酸盐，克服了铬酸盐钝化技术毒性大、不环保等缺点，可实现电镀锌及镀锌零部件的清洁生产，符合环保要求，通过添加硫酸钴、硝酸镍和硅酸钠辅助成膜剂能够显著提高镀锌零部件的耐蚀性，外观呈均匀蓝白色，经中性盐雾试验出白锈的时间超过32小时，接近于三价铬蓝白钝化的耐腐蚀性能。
实施例1
本发明所用试剂均为常用试剂，均可在常规试剂生产销售公司购买。
本发明的一个具体实施例，公开了一种钕铁硼镀锌层无铬钝化液及钝化方法。
常温下，5g硫酸高铈，10g多聚磷酸钠，5g硝酸钠，2g硫酸钴，3g硝酸镍，2g硅酸钠，1mL硫酸(98wt％)，加入到适量去离子水中，搅拌均匀使其完全溶解，定容配成1L溶液，加入适量硫酸溶液调节pH值至2.0备用。
所得钝化液中各主要成分及其浓度为：硫酸高铈5g/L；多聚磷酸钠10g/L；硝酸钠5g/L；硫酸钴2g/L；硝酸镍3g/L；硅酸钠2g/L；硫酸1ml/L。
常温下，钕铁硼镀锌产品先用自来水冲洗，之后在3％硝酸溶液中浸渍8s后水洗，然后浸入钝化液中钝化60秒，钝化过程中不断翻动，保证每个产品均匀钝化，产品钝化后再水洗吹干，得到均匀致密的蓝白钝化膜。
实施例2
常温下，2g硫酸高铈，5g多聚磷酸钠，5g硝酸钠，2g硫酸钴，3g硝酸镍，1g硅酸钠，1mL硫酸(98wt％)，加入到适量去离子水中，搅拌均匀使其完全溶解，定容配成1L溶液，加入适量硫酸溶液调节pH值至2.0备用。
所得钝化液中各主要成分及其浓度为：硫酸高铈2g/L；多聚磷酸钠5g/L；硝酸钠5g/L；硫酸钴2g/L；硝酸镍3g/L；硅酸钠1g/L；硫酸1ml/L。
常温下，钕铁硼镀锌产品先用自来水冲洗，之后在3％硝酸溶液中浸渍8s后水洗，然后浸入钝化液中钝化60秒，钝化过程中不断翻动，保证每个产品均匀钝化，产品钝化后再水洗吹干，得到均匀致密的蓝白钝化膜。
实施例3
常温下，8g硫酸高铈，20g多聚磷酸钠，5g硝酸钠，2g硫酸钴，3g硝酸镍，5g硅酸钠，1mL硫酸(98wt％)，加入到适量去离子水中，搅拌均匀使其完全溶解，定容配成1L溶液，加入适量硫酸溶液调节pH值至2.0备用。
所得钝化液中各主要成分及其浓度为：硫酸高铈8g/L；多聚磷酸钠20g/L；硝酸钠5g/L；硫酸钴2g/L；硝酸镍3g/L；硅酸钠5g/L；硫酸1ml/L。
常温下，钕铁硼镀锌产品先用自来水冲洗，之后在3％硝酸溶液中浸渍8s后水洗，然后浸入钝化液中钝化60秒，钝化过程中不断翻动，保证每个产品均匀钝化，产品钝化后再水洗吹干，得到均匀致密的蓝白钝化膜。
实施例4
常温下，5g硫酸高铈，10g多聚磷酸钠，5g硝酸钠，0.5g硫酸钴，1g硝酸镍，1g硅酸钠，1mL硫酸(98wt％)，加入到适量去离子水中，搅拌均匀使其完全溶解，定容配成1L溶液，加入适量硫酸溶液调节pH值至2.0备用。
所得钝化液中各主要成分及其浓度为：硫酸高铈5g/L；多聚磷酸钠10g/L；硝酸钠5g/L；硫酸钴0.5g/L；硝酸镍1g/L；硅酸钠1g/L；硫酸1ml/L。
常温下，钕铁硼镀锌产品先用自来水冲洗，之后在3％硝酸溶液中浸渍8s后水洗，然后浸入钝化液中钝化60秒，钝化过程中不断翻动，保证每个产品均匀钝化，产品钝化后再水洗吹干，得到均匀致密的蓝白钝化膜。
实施例5
常温下，5g硫酸高铈，10g多聚磷酸钠，10g硝酸钠，2.5g硫酸钴，5g硝酸镍，5g硅酸钠，1mL硫酸(98wt％)，加入到适量去离子水中，搅拌均匀使其完全溶解，定容配成1L溶液，加入适量硫酸溶液调节pH值至2.0备用。
所得钝化液中各主要成分及其浓度为：硫酸高铈5g/L；多聚磷酸钠10g/L；硝酸钠10g/L；硫酸钴2.5g/L；硝酸镍5g/L；硅酸钠5g/L；硫酸1ml/L。
常温下，钕铁硼镀锌产品先用自来水冲洗，之后在3％硝酸溶液中浸渍8s后水洗，然后浸入钝化液中钝化60秒，钝化过程中不断翻动，保证每个产品均匀钝化，产品钝化后再水洗吹干，得到均匀致密的蓝白钝化膜。
对比例1
常温下，10g多聚磷酸钠，5g硝酸钠，2g硫酸钴，3g硝酸镍，2g硅酸钠，1mL硫酸(98wt％)，加入到适量去离子水中，搅拌均匀使其完全溶解，定容配成1L溶液，加入适量硫酸溶液调节pH值至2.0备用。
常温下，钕铁硼镀锌产品先用自来水冲洗，之后在3％硝酸溶液中浸渍8s后水洗，然后浸入钝化液中钝化60秒，钝化过程中不断翻动，保证每个产品均匀钝化，产品钝化后再水洗吹干。
对比例2
常温下，5g硫酸高铈，5g硝酸钠，2g硫酸钴，3g硝酸镍，2g硅酸钠，1mL硫酸(98wt％)，加入到适量去离子水中，搅拌均匀使其完全溶解，定容配成1L溶液，加入适量硫酸溶液调节pH值至2.0备用。
常温下，钕铁硼镀锌产品先用自来水冲洗，之后在3％硝酸溶液中浸渍8s后水洗，然后浸入钝化液中钝化60秒，钝化过程中不断翻动，保证每个产品均匀钝化，产品钝化后再水洗吹干。
对比例3
常温下，5g硫酸高铈，10g多聚磷酸钠，5g硝酸钠，1mL硫酸(98wt％)，加入到适量去离子水中，搅拌均匀使其完全溶解，定容配成1L溶液，加入适量硫酸溶液调节pH值至2.0备用。
常温下，钕铁硼镀锌产品先用自来水冲洗，之后在3％硝酸溶液中浸渍8s后水洗，然后浸入钝化液中钝化60秒，钝化过程中不断翻动，保证每个产品均匀钝化，产品钝化后再水洗吹干。
对比例4
常温下，10g硫酸高铈，3g多聚磷酸钠，5g硝酸钠，0.5g硫酸钴，1g硝酸镍，0.5g硅酸钠，1mL硫酸(98wt％)，加入到适量去离子水中，搅拌均匀使其完全溶解，定容配成1L溶液，加入适量硫酸溶液调节pH值至2.0备用。
所得钝化液中各主要成分及其浓度为：硫酸高铈10g/L；多聚磷酸钠3g/L；硝酸钠5g/L；硫酸钴0.5g/L；硝酸镍1g/L；硅酸钠0.5g/L；硫酸1ml/L。
常温下，钕铁硼镀锌产品先用自来水冲洗，之后在3％硝酸溶液中浸渍8s后水洗，然后浸入钝化液中钝化60秒，钝化过程中不断翻动，保证每个产品均匀钝化，产品钝化后再水洗吹干，得到蓝白钝化膜。
对实施例与对比例所制得的钕铁硼镀锌无铬蓝白钝化产品进行按照《GB/T10125-2021人造气氛腐蚀试验盐雾试验》标准进行中性盐雾实验，结果对比如表1所示。
表1实施例与对比例中性盐雾实验结果
| 钝化液 | 外观宏观形貌 | 盐雾生锈时间(h) |
| 实施例1钝化液 | 膜层蓝白色(图5) | 32 |
| 实施例2钝化液 | 膜层蓝白色 | 18 |
| 实施例3钝化液 | 膜层蓝白色 | 24 |
| 实施例4钝化液 | 膜层蓝白色 | 20 |
| 实施例5钝化液 | 膜层蓝白色 | 28 |
| 对比例1钝化液 | 膜层发灰(图2) | 2 |
| 对比例2钝化液 | 膜层蓝白色(图3) | 6 |
| 对比例3钝化液 | 膜层蓝白色(图4) | 11 |
| 对比例4钝化液 | 膜层蓝白色 | 12 |
通过对比：
对比例1钝化液中无添加硫酸高铈，由于钝化液中可溶性铈(Ⅳ)盐既是成膜剂又是氧化剂，因此对比例1钝化液即缺少成膜剂又缺少氧化剂，因此钝化膜主要成分为磷酸盐组成，相当于磷化处理，外观发灰粗糙，钝化膜耐腐蚀性差，盐雾实验2小时出现白锈。
对比例2钝化液中无添加多聚磷酸钠，由于多聚磷酸钠也是钝化液中成膜剂之一，虽然可溶性铈(Ⅳ)盐也能被还原后成膜，且形成蓝白色钝化膜，但膜成分单一，形成的钝化膜明显致密性不够，钝化膜膜耐腐蚀性不佳，盐雾实验6小时出现白锈。
对比例3钝化液中无添加硫酸钴、硝酸镍和硅酸钠成膜助剂，硫酸高铈和多聚磷酸钠作为成膜剂，硝酸钠作为氧化剂，已经能够在锌层表面形成完整钝化膜，但是缺少成膜助剂，钝化膜依然存在不少缺陷，这些缺陷显然影响钝化膜的耐腐蚀性能，盐雾实验11小时出现白锈。
对比例4钝化液中各组分齐全，但部分原料浓度不在本发明范围内，钝化得到的蓝白膜相比实施例1-5缺陷多，不够致密，盐雾实验12小时出现白锈，效果不佳，明显弱于实施例1-5。
实施例1钝化液中各种组份齐全，钝化液钝化出钕铁硼镀锌产品钝化膜蓝白色，钝化膜致密，缺陷少。钝化膜中性盐雾试验32小时不发生腐蚀，效果最佳。实施例2-5钝化液中各组分齐全且浓度在本发明范围内，钝化液钝化出钕铁硼镀锌产品钝化膜蓝白色，钝化膜致密，缺陷少，钝化膜中性盐雾试验结果明显优于对比例。
因此，本发明钝化液中的各成分中硫酸高铈和多聚磷酸钠主要作为成膜剂存在，硫酸高铈和硝酸钠主要作为氧化剂存在，硫酸钴、硝酸镍和硅酸钠主要作为成膜助剂存在。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种钕铁硼电镀锌用无铬蓝白钝化液，其特征在于，原料组成为：硫酸高铈2～8g/L，多聚磷酸钠5～20g/L，硝酸钠2～10g/L，硫酸钴0.5～2.5g/L，硝酸镍1～5g/L，硅酸钠1～5g/L，硫酸0.5～5ml/L，pH调节剂适量，去离子水适量；
所述无铬蓝白钝化液的pH值为1.5～3.0。
2.根据权利要求1所述的无铬蓝白钝化液，其特征在于，原料组成为：硫酸高铈2～8g/L，多聚磷酸钠5～20g/L，硝酸钠5～10g/L，硫酸钴0.5～2.5g/L，硝酸镍1～5g/L，硅酸钠1～5g/L，硫酸1ml/L，pH调节剂适量，去离子水适量。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的无铬蓝白钝化液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：将96wt％～98wt％的浓硫酸加入去离子水中制备含有硫酸根离子的酸性水；
步骤2：在酸性水中加入硫酸高铈，搅拌至完全溶解，并分次加入多聚磷酸钠、硝酸钠、硫酸钴、硝酸镍、硅酸钠，搅拌至完全溶解后进行再次添加；
步骤3：调节pH至1.5～3.0。
4.一种钕铁硼电镀锌用无铬蓝白钝化液钝化方法，其特征在于，利用权利要求1或权利要求2所述的无铬蓝白钝化液对钕铁硼电镀锌零部件进行钝化，包括如下步骤：
步骤1：将刚出镀槽的钕铁硼电镀锌零部件用自来水冲洗，去除表面残余镀液；
步骤2：将步骤1所得的电镀锌零部件放入质量浓度3％～5％的硝酸溶液中活化，在室温下停留3～10s，然后用自来水冲洗；
步骤3：将步骤2所得的电镀锌零部件浸入钝化液中并不断翻动，室温下浸制一段时间，取出后用自来水冲洗，吹干，即得表面形成致密蓝白色钝化膜的钕铁硼电镀锌零部件。
5.根据权利要求4所述钝化方法，其特征在于，所述浸制时间为10s～200s。
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| CN202210668464.4A CN114959670B (zh) | 2022-06-14 | 一种钕铁硼电镀锌用无铬蓝白钝化液及钝化方法 |
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| CN113832455A (zh) * | 2021-09-24 | 2021-12-24 | 上海电力大学 | 一种锌镀层的环保型硅酸盐钝化液及其制备方法和应用 |
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