[发明专利]一种全无铬高耐蚀性镀锌彩色钝化液及其制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及金属表面电镀防腐工艺，特别涉及一种能在镀锌层表面形成具有高耐蚀的彩色钛硅保护膜的钝化液及制备方法，属金属材料表面处理技术领域。

背景技术

镀锌是钢铁防腐的重要方法，镀锌钢铁重要用于汽车、电力、交通、建筑等多个行业。但镀锌层在潮湿的空气中容易产生白锈，进而产生红锈，影响镀锌层的耐腐蚀性能，降低镀锌工件的使用寿命，为进一步提高镀锌工件的寿命，镀锌层必须进行钝化处理。

目前使用最广泛的防腐方法是铬盐钝化，其优点为铬盐钝化膜具有高耐蚀性并且平整致密，与基体金属的结合力牢固，在腐蚀的环境中对基体金属起到保护作用。但六价铬镀锌彩色钝化，铬盐浓度高，加上铬是强致癌物质，严重危害人体健康及环境而被严格限制使用。

目前国内报道的无铬钝化主要有硅酸盐钝化、钛盐钝化、钨酸盐钝化、钼酸盐钝化、有机物钝化等，这些方法虽然实现了环保，但这些无铬钝化膜的耐蚀性能较差，不能满足汽车、电力、交通等行业的使用。

目前市场上用于环保的彩色钝化液大多是三价铬钝化液，并不是完全无铬钝化液。

钛盐和硅酸盐都是低度低污染物质，在金属材料表面处理，可以获得具有一定耐蚀性的转化膜，但是单一的钛盐钝化或者单一的硅酸盐钝化所形成的转化膜耐蚀性与铬盐钝化差距较大。

中国专利CN1260391C 锌和锌合金的无铬钝化方法公开了使用钛盐钝化的方法，但是，成分中不含有硅酸盐，含有氟化物，对环境污染大，且钝化膜色泽为蓝色到黄色之间，未能形成五彩色。

国内已有文献报道硅酸盐与酸反应，在钝化液中能形成纳米级别二氧化硅，在形成的交织网状膜层中起封闭孔隙的作用，钛硅联合钝化有效提高耐腐蚀性能。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足而提供一种能在电镀锌层表面形成具有高耐蚀的环保型全无铬彩色保护膜的方法，它具有膜层外观为五彩色泽，膜层鲜艳，同时保证工艺简单，方便工业使用，按照《GB/T2423.17-2008 电工电子产品环境试验KA盐雾试验方法》进行，彩色钝化膜耐中性盐雾的白锈时间达80小时，耐红锈时间达200小时。

为了解决解决金属表面电镀防腐领域中存在的含铬高污染问题及无铬钝化膜耐腐蚀性能不足的问题，本发明提供了一种全无铬高耐蚀性镀锌彩色钝化液及制备方法，该钝化液的成分为：钛盐0.5-1.0g/L，其主要作用是作为主要成膜剂，硅酸盐1.0-30.0g/L，其主要作用是作为次要成膜剂和封孔剂，双氧水5-20ml/L，其主要作用是作为氧化剂，硫酸盐0.5-30.0g/L，作为辅助成膜剂，络合剂：2-10 g/L，络合金属离子，使溶液维持较长稳定性，其余为水，钝化液pH值为1.0-1.5。

该钝化液的制备方法为：

A、                    根据体积总量用天平或者台秤称取1.0-30g/L的硅酸盐，倒入1/2体积总量的水中，充分搅拌至溶解，得到硅酸盐水溶液；

B、                    根据体积总量用天平称取或者用量筒量取0.5-1.0g/L的钛盐，边搅拌边加入A步骤配制的硅酸盐水溶液中，得到硅酸盐、钛盐混合溶液；

C、                    据体积总量称取或者量取双氧水5-20ml/L，边搅拌边加入B步骤配制的硅酸盐、钛盐混合溶液中，得到硅酸盐、钛盐、双氧水的混合溶液；

D、                    据体积总量称取0.5-30 g/L硫酸盐边搅拌边加入C步骤配制的硅酸盐、钛盐、双氧水混合溶液中；

E、                    据体积总量称取2-10.0 g/L络合剂边搅拌边加入D步骤配制的硅酸盐、钛盐、双氧水、硫酸盐混合溶液中；

F、                    向E步骤所得硅酸盐、钛盐、双氧水、硫酸盐、络合剂混合溶液中补加水并且定容至所需体积，以pH计或者pH试纸为工具，用1:10硝酸溶液或者1:10氢氧化钠溶液调节pH值至1.0-1.5，并且搅拌均匀即可。

上述制备工艺中所用的原料钛盐、硫酸盐、硅酸盐、双氧水、络合剂的提供物质均为市售化学纯产品，水为纯化水或者自来水。

本发明与现有技术相比优点为（1）耐蚀性能优良，经中性盐雾腐蚀试验白锈时间达80小时，耐红锈时间达200小时；（2）环保无污染，钝化液中不含任何价态铬及有毒物质；（3）镀锌处理后颜色艳丽，膜层表面呈现五彩色，光亮均匀；（4）采用钛硅联合钝化，实现了钝化封闭二合一，方便了工业使用。