[发明专利]一种无铬钝化液

说明书

技术领域

本发明涉及用于金属材料表面处理的钝化液，具体涉及一种无铬钝化液。

背景技术

防护性镀锌层被广泛应用于现代工业中，但镀锌层在空气中容易被氧化而变暗，最后产生“白锈”腐蚀。为了提高镀锌层的耐腐蚀性，通常进行钝化处理，以便在镀锌层上覆盖一层保护膜，使锌处于钝态。一般采用铬酸钝化处理的方法。在铬酸钝化过程中，六价铬毒性大，严重污染环境。随着人们环保意识的增强，现在大多采用低铬钝化，以降低成本以及对环境的危害。因此研究开发一种新的能够提高镀锌表面耐蚀能力，同时又能够替代铬酸盐的无铬钝化液，为镀锌企业存在的解决难题，具有重要的经济、环保意义。

现有的无铬钝化液，钝化液的稳定性较差，使用成本高，即钝化液在钝化处理完一批工件后，其PH值增加较大，需要补加大量酸来调节PH值才能再次使用，补加及维护工艺复杂，加大了使用成本和降低了生产效率。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种无铬钝化液。

为了实现上述发明目的，本发明所提供的无铬钝化液的PH值为1-5，其原料组成为稀土盐、无机盐、硼酸、硝酸和水；无铬钝化液中：稀土盐含量为1-15g/ L，无机盐含量为3-30g/L，硼酸含量为0.1-3g/ L，硝酸含量为3-30ml/L；所述稀土盐为钒酸盐和铈盐的混合物，钒酸盐和铈盐的重量比为1∶1.33-6.5；所述无机盐为氯化钠或氯化钾。

所述铈盐为硝酸铈或氯化铈或二者的混合物。

所述铈盐为硝酸铈和氯化铈的混合物；硝酸铈和氯化铈的重量比为：1∶0.5-1。

所述钒酸盐为偏钒酸铵或偏钒酸钠或二者的混合物。

所述钒酸盐为偏钒酸铵和偏钒酸钠的混合物；偏钒酸铵和偏钒酸钠的重量比为：1∶0.5-1。

本发明的制备方法为：将稀土盐、无机盐分别制成水溶液，然后混合均匀，用无机酸调节pH值至设定范围，即得到无铬钝化液；或者将稀土盐和无机盐直接加入水中，搅拌均匀后，用无机酸调节pH值至设定范围，即得到无铬钝化液。

镀锌工件或锌合金工件经本发明所提供的无铬钝化液处理后，工件表面形成钝化膜，可提高工件的耐腐蚀能力。钝化膜耐腐蚀机理主要体现在钒酸盐和铈盐与金属表面产生的反应。

酸性溶液中钒酸盐既是强氧化剂 ，又是缓蚀剂，容易发生如下反应：                                                。

在钝化处理中铈盐是还原剂，Ce³⁺被氧化成Ce⁴⁺，同时也有少量的Ce³⁺与溶解氧发生反应；反应式如下：

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当金属表面钝化时，其表面发生微电池反应，表现为金属的溶解，反应式如下：

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同时，溶液中的溶解氧也可参加阴极还原反应，反应式如下：

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上述反应都使得金属表面局部的PH值增加，当PH值增加到一定程度时，溶液中的Ce³⁺和Ce⁴⁺都会反应生成相应的氢氧化物Ce(OH)₃和Ce(OH)₄在镀锌板表面沉积，形成钝化膜：

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；

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溶液的pH值增加，也会使溶解下来的金属离子重新以氢氧化物的形式再次沉积到金属表面，反应式如下：

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这样在金属表面就会形成M(OH)_n，Ce(OH)₄，Ce(OH)₃的混合物。其中Ce(OH)₃和M(OH)_n不稳定，在空气中干燥时，Ce(OH)₃可以氧化成Ce(OH)₄或转变为氧化物，且被缓慢氧化，形成铈的氧化物Ce₂O₃、CeO₂。M(OH)_n可以转化为相应金属氧化物。由于金属上氢氧化物或氧化物膜的存在，尤其是膜对阴极反应活性部位的覆盖，阻碍了氧气和电子在金属表面和溶液之间的转移和传递，即阴极还原反应被稀土膜有效地抑制，从而导致了金属腐蚀速率降低。

硝酸具有三方面作用：1、使钒酸盐在酸性条件下具有强氧化性，2、铈盐在酸性条件下不会产生水解而使溶液产生沉淀。3、用于控制溶液的PH值。