[发明专利]电镀锌层高耐蚀三价铬彩色钝化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种电镀锌层高耐蚀三价铬彩色钝化剂，属于金属表面处理技术领域。

背景技术

为了使钢铁制件的耐腐蚀性提高，人们通常在制件表面上镀锌或其合金，例如锌镍、锌钴和锌铁等合金，从而形成镀锌层，为进一步提高其装饰性和防腐蚀性能，镀层必须进行钝化处理，从而生成一层装饰性好、耐腐蚀性高的钝化膜。过去人们在进行钝化处理工艺时一直采用六价铬，六价铬钝化工艺稳定成熟，具有较高的耐蚀性，且修复耐蚀性的自愈能力较强，原料来源范围广而且价廉，但六价铬具有高毒性和致癌性，对环境与人体健康存在严重的恶劣影响，因此，镀锌层选用三价铬钝化工艺替代六价铬钝化工艺，是表面处理行业必须解决的技术问题。

目前国内外报道的有关三价铬彩色钝化剂，其组成一般由三价铬盐(主成膜剂)、钴盐(副成膜剂)、氟离子(络合剂)和硫酸(成膜促进剂)、硝酸(成膜促进剂)等成份组成。为了提高其耐蚀性，还可以加入磷酸盐、硅酸盐、稀土金属盐等。美国发明专利US 6287704 B1提出了高浓度的钝化剂配方：50g/L氯化铬、100g/L硝酸钠、3g/L硝酸钴、31.2g/L丙二酸，在40-80℃的条件下，可以得到厚度为100-400nm的彩虹色钝化膜，耐腐蚀性能也极为优秀。但是这种高浓度的钝化液不但生产成本高，工件带出的损耗也极大，用户难以承受。同时因为在40-80℃的较高温度下操作，不但能源消耗大，而且工作环境恶劣，不利于环保。

采用现有三价铬彩色钝化剂技术所钝化的金属镀锌层，尽管可以获得一定程度的耐蚀性和光亮度，但是其耐蚀性与目前汽车、电子等行业对于镀锌工件高耐蚀性的要求仍有很大差距。这主要与现有钝化液所形成的钝化层表面粗糙、存在许多微孔缺陷有关，这些粗糙的表面和微孔缺陷既影响了钝化层的光亮度，又影响了钝化层的耐蚀性。在钝化液中加入现有技术的络合剂或对钝化后钝化层采用封闭剂封闭处理，尽管可以提高钝化层的耐蚀性，但是却严重影响了钝化层的外观。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种电镀锌层高耐蚀三价铬彩色钝化剂。

此外，本发明的目的还在于提供一种三价铬化学转化处理膜，其为在镀锌和镀锌系合金上形成的三价铬高耐腐蚀性化学转化处理膜，该化学转化处理膜较厚，且具有较高的性能，在空气中具有自愈能力或者自修复能力。当钝化层因外力而刮伤后，在潮湿的空气中三价铬化合物溶于水并与露出的锌层起反应，即再次进行钝化，从而使钝化膜得到修复。

本发明的电镀锌层高耐蚀三价铬彩色钝化剂，其特征是：钝化剂中不含有机酸络合剂，只含氟化物，仍可以较好地控制成膜的速度和钝化液稳定性。传统的钝化剂含有有机酸络合剂，如果有机酸的络合性太强，则成膜速度慢，膜层薄，甚至不能形成膜层；有机酸的络合性太弱，则钝化液稳定性差，膜层无光泽。本发明的钝化剂中不含有机酸络合剂，可有效地避免了上述问题，且钝化剂可以在常温下使用，节约能源和工序。

本发明的电镀锌层高耐蚀三价铬彩色钝化剂，其特征还在于：在镀锌或镀锌合金的表面上形成的三价铬化学转化膜，该三价化学转化膜在盐水喷雾试验中的耐腐蚀性优良，产生白锈的时间超过240小时，化学转化膜中的以金属原子换算的六价铬浓度不足0.011μg/cm²，在恒温恒湿槽中温度80℃湿度95%下放置60天后的六价铬的溶出量(将膜浸渍在温度100 ℃的热水中10分钟时的溶出量)不足0.051μg /cm²。

本发明的电镀锌层高耐蚀三价铬彩色钝化剂，除了提高镀锌件自身的耐腐蚀性以外，还组合三价铬化学转化膜自身所具有的优异的耐腐蚀性。在镀锌件上直接生成三价铬化学转化膜，不会出现因放置而导致六价铬溶出的现象，具有与现有的六价铬酸盐同等或其以上的耐腐蚀性和耐盐水性，并且可以应用在多彩的色调中。此外，本发明能够形成此类化学转化膜的电镀锌层高耐蚀三价铬彩色钝化剂，由于处理液中的三价铬浓度低，进而氮浓度也降低，因此对废水处理有利，在经济上也具有优越性。

本发明的具体技术解决方案如下。

本发明的电镀锌层高耐蚀三价铬彩色钝化剂，组成为：含铬4-6g/L的Cr³⁺化合物，含钴0.8-1.5g/L的Co²⁺化合物，1-3g/L络合剂，1-3g/L NaOH，含1.5-3g/L NO₃^-的硝酸镍或硝酸钠，0.5-1 g/L无机酸，其余为纯水。

所述络合剂为氟化氢铵或氟化钠中的一种或两种。

所述铬化合物为硝酸铬、硫酸铬或氯化铬中的一种或两种以上。