三价铬彩色钝化液、制备方法及其使用方法
【专利摘要】本发明提供了一种三价铬彩色钝化液，该钝化液是由多种原料溶于去离子水中而成，其中各原料组份配比为：六水硫酸铬5-9 g/L，七水硫酸钴2-4 g/L；氯酸钠4-8 g/L，氟化铵 2-3 g/L，硝酸1-2 g/L，柠檬酸2-3 g/L，余量为水。所得钝化膜耐蚀性能好，盐雾试验可达到120小时以上，工件表面无任何白锈或白斑，孔隙率低，不需要使用封闭剂进行处理。
【专利说明】三价铬彩色钝化液、制备方法及其使用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及金属表面处理剂领域，更具体的说，涉及一种三价铬彩色钝化液、制备 方法及其使用方法。
【背景技术】
[0002] 镀锌层是钢铁零件最重要的防护性镀层之一，在干燥环境中镀锌层很稳定，但是 在高温高湿的环境中，镀锌层的耐蚀性较差，易产生白锈或白斑。一般采用高浓度或中等浓 度的铬酸盐溶液进行钝化，来提高镀锌层的耐蚀性。近年来，为降低六价铬对环境的污染和 对人体的危害，镀锌层的铬酸盐钝化向着三价铬盐及无铬酸盐钝化的方向发展。
[0003] 中国专利申请201210465245. 2公开了一种高耐蚀性三价铬蓝白钝化液，按每升 计算，由5-25g的硫酸铬，2-8g的氟化钠，l-6g的次磷酸钠，0. 3-1. 5g的柠檬酸，l-5g的硝 酸钠,5-15g的七水硫酸钴和余量的去离子水组成。但该钝化液在使用过程中不够稳定，使 用寿命较短，使用后期所得钝化膜存在空隙率较大、耐蚀性较差、附着力低等缺点。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的之一在于克服现有技术的不足，提供一种三价铬彩色钝化液，所述 钝化液在使用过程中较为稳定，使用寿命较长，使用初期、后期，所得钝化膜的彩色基本一 致，空隙率都比较低、附着力都比较高，都具有极好的防腐蚀性能，耐中性盐雾能力都可达 至Ij 120小时以上。
[0005] 本发明的目的之二在于提供上述三价铬彩色钝化液的制备方法。
[0006] 本发明的目的之三在于提供上述三价铬彩色钝化液的使用方法。
[0007] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下： 一种三价铬彩色钝化液，该钝化液是由多种原料溶于去离子水中而成，其中各原料组 份配比为： 六水硫酸铬 5-9 g/L 七水硫酸钴 2-4 g/L 氯酸钠 4-8 g/L 氟化铵 2-3 g/L 硝酸 1-2 g/L 柠檬酸 2-3 g/L 水 余量。
[0008] 其中所述的六水硫酸铬优选6-8 g/L; 其中所述的七水硫酸钴优选3-4 g/L ; 其中所述的氯酸钠优选6-8 g/L ; 其中所述的氟化铵优选2. 5-3g/L ; 其中所述的硝酸优选1. 5-2 g/L ; 其中所述的朽1檬酸优选3 g/L ; 本发明三价铬彩色钝化液的制备方法，依次包括如下步骤： (1) 在容器中加入所需量去离子水的3/5体积，加入硝酸、柠檬酸搅拌至溶解、混匀； (2) 加入六水硫酸铬、七水硫酸钴、氯酸钠，搅拌至完全溶解； (3) 加入氟化铵，搅拌至完全溶解；补加去离子水至溶液总体积，搅匀，即可得到本发 明三价铬彩色钝化液。
[0009] 本发明三价铬彩色钝化液的使用方法，依次包括如下步骤： (1) 对待钝化的钢铁镀锌工件进行净化处理； (2) 将所述钝化液控制温度20-60°C，对净化后的钢铁镀锌工件进行钝化处理30-60 秒； (3) 用50-60°C的热风将钝化后的钢铁镀锌工件烘干。
[0010] 其中，步骤（2)中，所述对净化后的金属件进行钝化处理的方法，优选浸泡或喷淋， 钝化处理时间可根据工件钝化膜颜色情况调整；若工件处理数量较多，并根据工件表面的 钝化层质量情况向钝化工作液适当补充本发明钝化液，维持钝化工作液PH值1. 5-2. 5,优 选维持钝化工作液PH值1. 8-2. 0。
[0011] 本发明三价铬彩色钝化液各组分的选择原理及作用如下： (1) 硫酸铬：彩色钝化液的主要成份，提供三价铬； (2) 硫酸钴：调整钝化膜层颜色； (3) 氯酸钠：氧化剂，使溶液具有并维持适当的氧化能力，还可加快反应速度； (4) 氟化铵：成膜促进剂，加快钝化膜形成速度，并细化钝化膜结构，使钝化膜颜色更加 鲜艳； (5) 朽1檬酸：络合剂，控制成膜速度和钝化液的稳定性； (6) 硝酸：稳定剂，稳定钝化工作液中的三价铬价态及pH值，提供H+离子，使得工件表 面的锌溶解，起到了活化工件表面金属锌层的作用，溶解生成的锌离子还参与成膜，是所形 成钝化膜的主要成分。
[0012] 本发明三价铬彩色钝化液在钢铁镀锌工件表面形成钝化膜的基本原理：工件表面 的金属锌接触酸性的钝化工作液，溶解形成锌离子，同时锌离子的形成消耗了酸，造成金属 表面溶液的pH上升，三价铬与锌离子、钴离子等在所述pH较高的金属锌表面溶液层中发生 反应，形成不溶性化合物，吸附、沉淀在锌表面上，从而形成彩色的耐蚀性较好的钝化膜。
[0013] 本发明三价铬彩色钝化液的有益效果如下： 1. 钝化操作在20-60°C的常温下进行，钝化工作液稳定，钝化膜质量较好并易于控制； 2. 钝化工作液所允许的pH值范围宽，易控制，在pH值1.5?2. 5之间时，皮膜的颜 色、亮度、耐蚀性较稳定，PH值1. 8?2. 0时效果更好，维持pH值即可保证钝化效果，即膜 层颜色鲜艳，呈正常的彩虹色，且耐蚀性能达到要求，可以通过控制PH值或钝化膜颜色来 确定钝化液的补充量； 3. 钝化工作液浓度较低或pH值接近上限时，仍可通过适当延长钝化时间达到所需的 钝化效果； 4. 成膜速度快慢适中，钝化时间长短适中，自动线或线外手工钝化皆易于实施； 5. 消耗量少，工件处理量大，生产成本低； 6. 所得钝化膜耐蚀性能好，盐雾试验可达到120小时以上(工件表面无任何白锈或白 斑)，孔隙率低，不需要使用封闭剂进行处理； 7. 在一定的条件下，三价铬彩色钝化剂可替代Cr3+兰白钝化液，可达到理想的效果； 8. 采用单剂的操作方式，操作者在生产中易掌握，不易出错。
[0014] 本发明实施例中，钝化处理后工件的中性盐雾腐蚀试验（NSS)方法为：参照 IS03768标准，钝化处理后的选定工件放入盐雾腐蚀试验箱中，盐水含5% (wt)氯化钠 、pH 值6. 5?7. 2,温度（35±2) °C，降雾量1?2mlV(h ·αιι2)，时间120小时后，观察有无锈蚀， 有锈蚀则测锈蚀面积，计算锈蚀面积占工件表面积的百分比。
【具体实施方式】
[0015] 以下结合具体的实施例对本发明做进一步详细的描述。
[0016] 实施例 1-10 实施例1-10分别给出了本发明三价铬彩色钝化液的组成，具体如表1所列，其中，配料 数值的单位为g/L。
[0017] 表1实施例1-10配方组成
【权利要求】
1. 一种三价铬彩色钝化液，由多种原料溶于去离子水中而成，其中各原料组份配比 为：六水硫酸铬5-9 g/L，七水硫酸钴2-4 g/L，氯酸钠4-8 g/L，氟化铵2-3 g/L，硝酸1-2 g/L，朽1檬酸2-3 g/L，余量为水。
2. 如权利要求1所述的三价铬彩色钝化液，其特征在于，所述的六水硫酸铬为6-8g/ L〇
3. 如权利要求1所述的三价铬彩色钝化液，其特征在于，所述的七水硫酸钴为3-4 g/ L〇
4. 如权利要求1所述的三价铬彩色钝化液，其特征在于，所述的氯酸钠为6-8 g/L。
5. 如权利要求1所述的三价铬彩色钝化液，其特征在于，所述的氟化铵为2. 5-3g/L。
6. 如权利要求1所述的三价铬彩色钝化液，其特征在于，所述的硝酸为1. 5-2g/L。
7. 如权利要求1所述的三价铬彩色钝化液，其特征在于，所述的柠檬酸为3g/L。
8. 如权利要求1所述三价铬彩色钝化液的制备方法，依次包括如下步骤： (1) 在容器中加入所需量去离子水的3/5体积，加入硝酸、柠檬酸搅拌至溶解、混匀； (2) 加入六水硫酸铬、七水硫酸钴、氯酸钠，搅拌至完全溶解； (3) 加入氟化铵，搅拌至完全溶解；补加去离子水至溶液总体积，搅匀。
9. 如权利要求1所述三价铬彩色钝化液的使用方法，依次包括如下步骤： (1) 对待钝化的钢铁镀锌工件进行净化处理； (2) 将所述钝化液控制温度20-60°C，对净化后的钢铁镀锌工件进行钝化处理30-60 秒； (3) 用50-60°C的热风将钝化后的钢铁镀锌工件烘干。
【文档编号】C23C22/34GK104498923SQ201410824147
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月26日 优先权日:2014年12月26日
【发明者】桂成方 申请人:湖南金裕化工有限公司