CN115572963A - 镀镉层的黑色钝化工艺方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种镀镉层的黑色钝化工艺方法，基于黑色钝化液的黑色钝化工艺稳定，低铬含量，不含氰化物的黑色钝化液，减轻了污染、对环境友好；采用黑色钝化液钝化处理后形成的黑色钝化层均匀细致、黑度好，与镀镉层结合力良好，能够经过GJB150.11A规定的盐雾试验，经96h后观察表面黑色基本无变化、膜层无锈蚀，保证了产品质量，满足了装备需求，解决了镀镉层黑色钝化的技术难题，可使零件具有特殊光学性能、反射系数大大减小，满足了消除零件表面反光和减少视觉疲劳的需求，填补了工艺空白，具有很好的新颖性和创新性，具有很高的推广应用价值。
Description
技术领域
本发明属于材料表面处理与防护技术领域，具体涉及一种镀镉层的黑色钝化工艺方法。
背景技术
镉为银白色，密度为8.6g/cm3，熔点为321℃，布氏硬度HB12-HB16，具有可塑性好、柔软、弹性好等特点，并且具有润滑性能。镀镉层主要用作钢铁零件的防护层使用，在一般大气及工业大气条件下，对钢为阴极性镀层，其防护性能比锌镀层差，但是在海上条件或海水中使用对钢为阳极性镀层，其防护性能比锌镀层好。航标HB5362中8-12um的镀镉彩色钝化层能耐96h盐雾试验，而同样厚度镀锌彩色钝化层只能耐72h盐雾试验，对铜合金为阳极性镀层，能起到电化学防护作用。因此，在航空、航海及无线电与电子产品的零件应用较多。
近年来随着海上使用装备的增多，以及装备在海洋气候条件下使用时间的加长，对镀镉层需求愈加明显。经钝化处理能提高其防护性能，目前镀镉钝化层有金黄色、军绿色，但装备中外露的标准件或壳体等零件对镀镉黑色钝化层需求越来越多，而镀镉黑色钝化目前国内外的专利和科技文献资料尚无报道。因此，研究镀镉黑色钝化，满足装备需求，具有十分重要的意义。
发明内容
本发明解决的技术问题：提供一种镀镉层的黑色钝化工艺方法，基于黑色钝化液的黑色钝化工艺稳定，低铬含量，不含氰化物的黑色钝化液，减轻了污染、对环境友好；采用黑色钝化液钝化处理后形成的黑色钝化层均匀细致、黑度好，与镀镉层结合力良好，能够经过GJB150.11A规定的盐雾试验，经96h后观察表面黑色基本无变化、膜层无锈蚀，保证了产品质量，满足了装备需求，解决了镀镉层黑色钝化的技术难题，填补了工艺空白，具有很好的新颖性和创新性，具有很高的推广应用价值。
本发明采用的技术方案：镀镉层的黑色钝化工艺方法，将镀有镉层的工件放置于温度为12～35℃的黑色钝化液中1～2min，再通过热风将取出的工件吹干，最后在80～100℃下烘干25-35min即可；其中，黑色钝化液含有如下成分：铬酐：8～12g/L，硝酸银：0.5～1.6g/L，硫酸镍铵：3～5g/L，乙酸：20～50g/L，添加剂：0.01～0.05g/L，黑色钝化液的PH为1～2。
所述黑色钝化液的配制步骤如下：
1)按配方计量分别称取铬酐、硫酸镍铵、乙酸和添加剂后，在搅拌条件下，先将硫酸镍铵加入去离子水中，使其完全溶解，再依次加入乙酸和铬酐，最后加入添加剂，搅拌均匀后制成混合液；
2)按配方计量称取硝酸银，加入去离子水中，搅拌使其完全溶解；
3)使用前将上述步骤2)中的硝酸银液加入步骤1)中的和混合液中混合均匀即可。
进一步地，所述硫酸镍铵可采用硫酸镍和硫酸铵按质量比为3:2的比例进行替换。
进一步地，所述添加剂为含烷基和硫酸基的有机化合物。
优选地，所述添加剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠。
进一步地，所述工件为电镀镉层后再经出光处理的半成品。
进一步地，所述工件为电镀镉层后再经除氢、活化和出光处理的半成品。
进一步地，所述出光处理中所需的出光液成分以及工艺参数如下：密度为1.40g/cm3的硝酸：5～10g/L，温度：室温，时间：3～10Sec。
进一步地，所述出光工序中出光液含有以下成分：密度为1.40g/cm3的硝酸：7.5g/L。
本发明与现有技术相比的优点：
1、本技术方案黑色钝化工艺稳定，使用的黑色钝化液采用低铬含量，不含氰化物，减轻了污染、对环境友好；
2、本技术方案中采用黑色钝化液钝化处理后形成的黑色钝化层均匀细致、黑度好，与镀镉层结合力良好；
3、本技术方案形成的黑色钝化层耐蚀性好，能够经过GJB150.11A规定的盐雾试验，经96h后观察表面黑色基本无变化、膜层无锈蚀，保证了产品质量，满足了装备需求；
4、本技术方案满足了消除零件表面反光和减少视觉疲劳的需求，保证了产品质量，填补了工艺空白，具有很好的新颖性和创新性，具有很高的推广应用价值。
附图说明
图1为本发明镀镉层黑色钝化工艺流程示意图；
图2为本发明黑色钝化液的配制流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的图1-2，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。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
实施例1
镀镉层的黑色钝化工艺方法，将镀有镉层的工件放置于温度为35℃的黑色钝化液中2min，再通过热风将取出的工件吹干，最后在80～100℃下烘干25-35min即可；其中，黑色钝化液含有如下成分：铬酐：8g/L，硝酸银：0.5g/L，硫酸镍铵：3g/L，乙酸：20g/L，添加剂：0.01g/L，黑色钝化液的PH为1～2。
实施例2
镀镉层的黑色钝化工艺方法，将镀有镉层的工件放置于温度为25℃的黑色钝化液中1.5min，再通过热风将取出的工件吹干，最后在80～100℃下烘干25-35min即可；其中，黑色钝化液含有如下成分：铬酐：10g/L，硝酸银：1.0g/L，硫酸镍铵：4g/L，乙酸：35g/L，添加剂：0.03g/L，黑色钝化液的PH为1～2。
实施例3
镀镉层的黑色钝化工艺方法，将镀有镉层的工件放置于温度为12℃的黑色钝化液中1min，再通过热风将取出的工件吹干，最后在80～100℃下烘干25-35min即可；其中，黑色钝化液含有如下成分：铬酐：12g/L，硝酸银：1.6g/L，硫酸镍铵：5g/L，乙酸：50g/L，添加剂：0.05g/L，黑色钝化液的PH为1～2。
上述三种实施例中，镉层的工件放置于黑色钝化液中的时间过短，则无法形成黑色膜层，而时间过长，形成的黑色膜层将会发生溶解；而黑色钝化液的PH可反应氢离子浓度，直接影响膜层的质量，若黑色钝化液的PH过低，镉层溶解快，钝化膜层灰褐色、结合力差；黑色钝化液的PH过高，成膜速度缓慢，膜层发黄，且造成钝化溶液不稳定，因此，鉴于此，发明人经过分析计算以及试验，确定出黑色钝化时间应控制在1～2min，而黑色钝化液则应控制在PH为1～2，从而确保黑色膜层所需厚度以及与镉层良好的结合力，保证膜层颜色；黑色钝化处理时，黑色钝化液的温度过低、成膜速度缓慢，温度过高、膜层疏松、结合力差，因此，黑色钝化液的问题控制在80～100℃。
黑色钝化液各溶液成分的作用：
铬酐为氧化剂，是形成膜层的主要成分，含量过多使膜层呈军绿色、含量过少使膜层呈灰褐色；硝酸银为发黑剂，被氧化成氧化银，使膜层呈黑色。含量过多使膜层疏松、含量过少成膜速度慢；硫酸镍铵为活化剂，随着含量增加，成膜速度加快，但达到某一数值，成膜速度最快，超过这个值成膜速度反而下降；乙酸为弱酸，水解时放出氢离子，起到稳定氢离子浓度的作用；添加剂：为阴离子表面活性剂，起到使膜层色调均匀、减少发花的作用；氢离子浓度(PH)：直接影响膜层的质量，PH过低，镉层溶解快，钝化膜层灰褐色、结合力差；PH过高，成膜速度缓慢，膜层发黄，且造成钝化溶液不稳定。
其中，如图2所示，黑色钝化液的配制步骤如下：
1)按配方计量分别称取铬酐、硫酸镍铵、乙酸和添加剂后，在搅拌条件下，先将硫酸镍铵加入去离子水中，使其完全溶解，再依次加入乙酸和铬酐，最后加入添加剂，搅拌均匀后制成混合液；
2)按配方计量称取硝酸银，加入去离子水中，搅拌使其完全溶解；
3)使用前将上述步骤2)中的硝酸银液加入步骤1)中的和混合液中混合均匀即可。
上述硫酸镍铵可采用硫酸镍和硫酸铵按质量比为3:2的比例进行替换。
所述添加剂为含烷基和硫酸基的有机化合物；具体的，添加剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠。
采用黑色钝化液钝化处理后形成的黑色钝化层均匀细致、黑度好，与镀镉层结合力良好；黑色钝化工艺稳定，使用的黑色钝化液采用低铬含量，不含氰化物，减轻了污染、对环境友好；
如图1所示，工件为电镀镉层后再经出光处理的半成品；或者所述工件为电镀镉层后再经除氢、活化和出光处理的半成品；具体的，所述出光处理中所需的出光液成分以及工艺参数如下：密度为1.40g/cm3的硝酸：5～10g/L，温度：室温，时间：3～10Sec；具体的，所述出光工序中出光液含有以下成分：密度为1.40g/cm3的硝酸：7.5g/L；其中，出光液采用低浓度硝酸的好处:1)解决了高浓度硝酸出光液，出光时间过短(1～3)sec，操作过程中不易掌握的问题，提高了施工的可操作性；2)硝酸型出光液不含铬酐，减少了对环境的污染。
工件镉层表面形成的黑色钝化层耐蚀性好，能够经过GJB150.11A规定的盐雾试验，经96h后观察表面黑色基本无变化、膜层无锈蚀，保证了产品质量，满足了装备需求；
本技术方案解决了镀镉层黑色钝化的技术难题，填补了工艺空白，具有很好的新颖性和创新性，具有很高的推广应用价值。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.镀镉层的黑色钝化工艺方法，其特征在于：将镀有镉层的工件放置于温度为12～35℃的黑色钝化液中1～2min，再通过热风将取出的工件吹干，最后在80～100℃下烘干25-35min即可；其中，黑色钝化液含有如下成分：铬酐：8～12g/L，硝酸银：0.5～1.6g/L，硫酸镍铵：3～5g/L，乙酸：20～50g/L，添加剂：0.01～0.05g/L，黑色钝化液的PH为1～2。
2.根据权利要求1所述的镀镉层的黑色钝化工艺方法，其特征在于：所述黑色钝化液的配制步骤如下：
1)按配方计量分别称取铬酐、硫酸镍铵、乙酸和添加剂后，在搅拌条件下，先将硫酸镍铵加入去离子水中，使其完全溶解，再依次加入乙酸和铬酐，最后加入添加剂，搅拌均匀后制成混合液；
2)按配方计量称取硝酸银，加入去离子水中，搅拌使其完全溶解；
3)使用前将上述步骤2)中的硝酸银液加入步骤1)中的和混合液中混合均匀即可。
3.根据权利要求2所述的镀镉层的黑色钝化工艺方法，其特征在于：所述硫酸镍铵可采用硫酸镍和硫酸铵按质量比为3:2的比例进行替换。
4.根据权利要求1-3任一项所述的镀镉层的黑色钝化工艺方法，其特征在于：所述添加剂为含烷基和硫酸基的有机化合物。
5.根据权利要求4所述的镀镉层的黑色钝化工艺方法，其特征在于：所述添加剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠。
6.根据权利要求1所述的镀镉层的黑色钝化工艺方法，其特征在于：所述工件为电镀镉层后再经出光处理的半成品。
7.根据权利要求1所述的镀镉层的黑色钝化工艺方法，其特征在于：所述工件为电镀镉层后再经除氢、活化和出光处理的半成品。
8.根据权利要求6或7所述的镀镉层的黑色钝化工艺方法，其特征在于：所述出光处理中所需的出光液成分以及工艺参数如下：密度为1.40g/cm3的硝酸：5～10g/L，温度：室温，时间：3～10Sec。
9.根据权利要求8所述的镀镉层的黑色钝化工艺方法，其特征在于：所述出光工序中出光液含有以下成分：密度为1.40g/cm3的硝酸：7.5g/L。
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