CN102268664B - 镀锌层黑色钝化处理用无铬钝化液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种镀锌层黑色钝化处理用无铬钝化液作及其制备方法，特点是首先，分别按所需配制的钝化液的体积总量称取硼酸、硅酸钠和过硫酸钾，使每升钝化液中含硼酸5～10g、硅酸钠4～8g和过硫酸钾3～6g，并将它们混合溶于10～20倍质量的水中，充分溶解后将三者混合均匀，配制成A液；再按所需配制的钝化液的体积总量称取硝酸铈，使每升钝化液中含硝酸铈2～4g，并将它溶于10～20倍质量的水中，按所需配制的钝化液的体积总量量取盐酸，使每升钝化液中含盐酸10～25mL，将盐酸加入硝酸铈溶液中，配制成B液；然后将B液缓慢加入A液中，混合均匀后，按所需配制的钝化液的体积总量量取双氧水，使每升钝化液中含双氧水9～10mL，并将双氧水加入到A液与B液的混合液中，得到C液；按所需配制的钝化液的体积总量称取氯化钴、钼酸铵或钼酸钠，使每升钝化液中含氯化钴5～8g、钼酸铵或钼酸钠8～15g，并将它们混合溶于10～20倍质量的水中，得到D液；将D液加入到C液中，混合均匀，余量用水调至所需配制的钝化液的体积总量，用磷酸调节钝化液的pH值至2.0，老化一昼夜。其具有膜层外观为黑色光泽，膜均匀油亮，无灰暗与斑点出现等优点。

Description

镀锌层黑色钝化处理用无铬钝化液及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种镀锌层黑色钝化处理用无铬钝化液及其制备方法。
背景技术
镀锌是钢铁件的一种有效抗腐蚀方法，但锌镀层在潮湿的空气中容易产生白锈，进而产生红锈，影响镀锌层的耐蚀性能，降低镀锌工件的使用寿命。为进一步提高耐蚀能力，镀锌件必须进行钝化处理。
镀锌层黑色钝化主要由铜盐黑色钝化和银盐黑色钝化。铜盐黑色钝化一般以硫酸铜为发黑剂，添加铬酐、醋酸等组分，钝化工艺操作简便, 时间短, 发黑速度较快。钝化时间稍长, 钝化膜便有些发绿, 溶液成分多,不易于控制。钝化后如果不进行后处理, 在空气中放置一段时间, 黑色钝化膜易变色。银盐黑色钝化以硝酸银为发黑剂，添加铬酸盐、醋酸等组分，工艺室温操作, 发黑速度快, 但发黑过快, 不易掌握, 溶液成分多, 难控制。以上两种钝化液中所含的六价铬具有较高的毒性,对人体和生态环境有较大危害。
近年，许多国家都相继制定法令规定严格限制铬酸盐的使用和排放，如欧盟ROHS 指令规定，自2006 年7 月1 日起，投放欧盟市场的电器电子产品不得含有汞、镉、铅、六价铬、聚溴联苯 (PBB) 、聚溴二苯醚( PBDE) 6 种有害物质。WEEE 法令规定所有机动车辆的部件如果有含铬膜，则在报废时需要缴纳额外的报废费用。在美国，含有铬膜的废料视为有毒废料。因此，寻求和采用合乎环保要求的无铬钝化镀锌产品势在必行。
目前国内外的无铬钝化产品有无机物钝化、有机物钝化和无机－有机物复合钝化三种类型，钝化液的主要组分有钼酸盐、钨酸盐、硅酸盐、稀土盐、钛盐及单宁酸、植酸等有机物。这些方法虽然已实现了环保，但钝化膜的外观大多为彩色、黄色或蓝色，黑色环保无铬钝化膜的研究较少。
市面上用于环保黑膜形成的钝化液大多是三价铬钝化液，并不是完全无铬的环保钝化液。完全无铬的黑色钝化液常用钼酸盐黑色钝化液，一般组成为钼酸铵300g/L、氨水600g/L，钝化温度30～ 40℃，钝化8～ 10 m in，此种黑钝化工艺易操作, 发黑效率高, 钝化液成分简单, 易控制。但钝化膜的耐蚀性差，中性盐雾实验出现白锈的时间仅为12～18h，且氨水挥发性大, 成本高, 操作环境差。宋进兵在钼酸盐溶液中采用电解法在钢、锌的表面获得了黑色钝化膜，该配方的主要组分为(A)30～100g/L钼酸铵；(B) 10 ～100 g/L 多羟基酸盐；(C) 1～50 mL /L 大分子表面活性剂；(D) 5～100 g/L铵或碱金属盐；其他金属离子(Cu, Pb, Fe, Sn及氢之后的重金属)不大于0. 15%；pH = 4. 0～7. 0，温度15～40℃，J C = 0. 01 ～0. 80 A /dm2，阳极石墨，施镀10 ～30min，再用0. 5～2. 0 g/L Na2 SiO3与含3. 0～6. 0g/L 钼的配合物封闭处理3～10 s。该方法虽然得到了黑色钝化膜，但钝化膜的中性盐雾实验出现白锈的时间仅为13～18h，出红锈时间为72h，远远达不到工件的钝化要求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种镀锌层黑色钝化处理用的环保无铬钝化液及其制备方法，它具有膜层外观为黑色光泽，膜均匀油亮，无灰暗与斑点出现，按《GB/T2423.17－2008 电工电子产品基本环境试验规程试验KA盐雾试验方法》进行检测，黑色钝化膜耐中性盐雾的白锈时间达52h，耐红锈时间达156h。
为了达到上述目的，本发明的配合是这样实现的，其是一种镀锌层黑色钝化处理用无铬钝化液，其特征在于：包括每升中含钼酸铵或钼酸钠8～15g、氯化钴5～8g、硼酸5～10g、硅酸钠4～8g、过硫酸钾3～6g、硝酸铈2～4g、盐酸10～25mL、双氧水9～10mL，余量为水。 
本发明的制备方法为：首先，分别按所需配制的钝化液的体积总量称取硼酸、硅酸钠和过硫酸钾，使每升钝化液中含硼酸5～10g、硅酸钠4～8g和过硫酸钾3～6g，并将它们混合溶于10～20倍质量的水中，充分溶解后将三者混合均匀，配制成A液；再按所需配制的钝化液的体积总量称取硝酸铈，使每升钝化液中含硝酸铈2～4g，并将它溶于10～20倍质量的水中，按所需配制的钝化液的体积总量量取盐酸，使每升钝化液中含盐酸10～25mL，将盐酸加入硝酸铈溶液中，配制成B液；然后将B液缓慢加入A液中，混合均匀后，按所需配制的钝化液的体积总量量取双氧水，使每升钝化液中含双氧水9～10mL，并将双氧水加入到A液与B液的混合液中，得到C液；按所需配制的钝化液的体积总量称取氯化钴、钼酸铵或钼酸钠，使每升钝化液中含氯化钴5～8g、钼酸铵或钼酸钠8～15g，并将它们混合溶于10～20倍质量的水中，得到D液；将D液加入到C液中，混合均匀，余量用水调至所需配制的钝化液的体积总量，用磷酸调节钝化液的pH值至2.0，老化一昼夜。
本发明与现有技术相比的优点为，具有膜层外观为黑色光泽，膜均匀油亮，无灰暗与斑点出现，按《GB/T2423.17－2008 电工电子产品基本环境试验规程试验KA盐雾试验方法》进行检测，黑色钝化膜耐中性盐雾的白锈时间达52h，耐红锈时间达156h。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明做进一步的详述：
实施例一
其是一种镀锌层黑色钝化处理用无铬钝化液，本发明的配方特点是：包括每升中含钼酸铵或钼酸钠8g、氯化钴5g、硼酸5g、硅酸钠4g、过硫酸钾3g、硝酸铈2g、盐酸10mL、双氧水9mL，余量为水。 
其制备方法为，首先，分别按所需配制的钝化液的体积总量称取硼酸、硅酸钠和过硫酸钾，使每升钝化液中含硼酸5g、硅酸钠4g和过硫酸钾3g，并将它们混合溶于10倍质量的水中，充分溶解后将三者混合均匀，配制成A液；再按所需配制的钝化液的体积总量称取硝酸铈，使每升钝化液中含硝酸铈2g，并将它溶于10倍质量的水中，按所需配制的钝化液的体积总量量取盐酸，使每升钝化液中含盐酸10mL，将盐酸加入硝酸铈溶液中，配制成B液；然后将B液缓慢加入A液中，混合均匀后，按所需配制的钝化液的体积总量量取双氧水，使每升钝化液中含双氧水9mL，并将双氧水加入到A液与B液的混合液中，得到C液；按所需配制的钝化液的体积总量称取氯化钴、钼酸铵或钼酸钠，使每升钝化液中含氯化钴5g、钼酸铵或钼酸钠8g，并将它们混合溶于10倍质量的水中，得到D液；将D液加入到C液中，混合均匀，余量用水调至所需配制的钝化液的体积总量，用磷酸调节钝化液的pH值至2.0，老化一昼夜。
使用时,在40℃温度下钝化处理3分钟，100℃温度下老化30分钟。
实施例二
其是一种镀锌层黑色钝化处理用无铬钝化液，本发明的配方特点是：包括每升中含钼酸铵或钼酸钠11.5g、氯化钴6.5g、硼酸7.5g、硅酸钠6g、过硫酸钾4.5g、硝酸铈3g、盐酸17.5mL、双氧水9.5mL，余量为水。 
其的制备方法为：首先，分别按所需配制的钝化液的体积总量称取硼酸、硅酸钠和过硫酸钾，使每升钝化液中含硼酸7.5g、硅酸钠6g和过硫酸钾4.5g，并将它们混合溶于15倍质量的水中，充分溶解后将三者混合均匀，配制成A液；再按所需配制的钝化液的体积总量称取硝酸铈，使每升钝化液中含硝酸铈3g，并将它溶于15倍质量的水中，按所需配制的钝化液的体积总量量取盐酸，使每升钝化液中含盐酸17.5mL，将盐酸加入硝酸铈溶液中，配制成B液；然后将B液缓慢加入A液中，混合均匀后，按所需配制的钝化液的体积总量量取双氧水，使每升钝化液中含双氧水9.5mL，并将双氧水加入到A液与B液的混合液中，得到C液；按所需配制的钝化液的体积总量称取氯化钴、钼酸铵或钼酸钠，使每升钝化液中含氯化钴6.5g、钼酸铵或钼酸钠8～15g，并将它们混合溶于15倍质量的水中，得到D液；将D液加入到C液中，混合均匀，余量用水调至所需配制的钝化液的体积总量，用磷酸调节钝化液的pH值至2.0，老化一昼夜。
使用时,在40℃温度下钝化处理3分钟，100℃温度下老化30分钟。
实施例三
其是一种镀锌层黑色钝化处理用无铬钝化液，本发明的配方特点是：包括每升中含钼酸铵或钼酸钠15g、氯化钴8g、硼酸10g、硅酸钠8g、过硫酸钾6g、硝酸铈4g、盐酸25mL、双氧水10mL，余量为水。 
其的制备方法为，首先，分别按所需配制的钝化液的体积总量称取硼酸、硅酸钠和过硫酸钾，使每升钝化液中含硼酸10g、硅酸钠8g和过硫酸钾6g，并将它们混合溶于20倍质量的水中，充分溶解后将三者混合均匀，配制成A液；再按所需配制的钝化液的体积总量称取硝酸铈，使每升钝化液中含硝酸铈4g，并将它溶于20倍质量的水中，按所需配制的钝化液的体积总量量取盐酸，使每升钝化液中含盐酸25mL，将盐酸加入硝酸铈溶液中，配制成B液；然后将B液缓慢加入A液中，混合均匀后，按所需配制的钝化液的体积总量量取双氧水，使每升钝化液中含双氧水10mL，并将双氧水加入到A液与B液的混合液中，得到C液；按所需配制的钝化液的体积总量称取氯化钴、钼酸铵或钼酸钠，使每升钝化液中含氯化钴8g、钼酸铵或钼酸钠15g，并将它们混合溶于20倍质量的水中，得到D液；将D液加入到C液中，混合均匀，余量用水调至所需配制的钝化液的体积总量，用磷酸调节钝化液的pH值至2.0，老化一昼夜。
使用时,在40℃温度下钝化处理3分钟，100℃温度下老化30分钟。

Claims (1)

1.一种镀锌层黑色钝化处理用无铬钝化液，其特征在于：包括每升中含钼酸铵或钼酸钠8～15g、氯化钴5～8g、硼酸5～10g、硅酸钠4～8g、过硫酸钾3～6g、硝酸铈2～4g、盐酸10～25mL、双氧水9～10mL，余量为水。
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