一种无机复合钝化液及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种无机复合钝化液及其制备方法，属于金属材料表面处理技术领域。
【背景技术】
[0002]铬酸盐钝化由于操作简单、成本低、耐蚀性好，具有自修复性广泛应用于钢铁件镀锌后处理，显著提高了钢铁零部件的使用寿命。但由于其钝化液中的六价铬有毒可致癌，给人体及环境带来了一定的危害，各国已明令禁止铬酸盐的使用及废水的排放。
[0003]目前市场上广泛应用的是三价铬钝化，其毒性相对铬酸盐大幅度降低，但工艺不稳定，在使用和运输过程中易转化为六价铬，仍无法彻底解决铬酸盐钝化的污染问题。因此，无铬钝化技术成了研宄的主要方向。
[0004]近年来，国内外学者对镀锌层及锌合金层上的无铬钝化技术进行了大量的研宄，应用前景较好的主要有稀土金属盐钝化、有机物钝化、硅酸盐钝化及钛盐钝化。稀土金属盐稳定性好但成膜缓慢，耗时长、成本高；有机物钝化液配置工艺复杂，膜层耐候性差；硅酸盐钝化工艺简单、成本低但耐蚀性差，钛盐钝化耐蚀性好但易水解。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种无机复合钝化液，所述钝化液的组分及含量为:硅酸盐10-20g/L、钛盐5-10mL/L、稀土金属盐1-5 g/L、硝酸钠10_20g/L、氟化物2_8g/L、双氧水2-5mL/Lo
[0006]所述硅酸盐为硅酸钠或硅酸钾中的一种或两种物质按任意比例混合后得到的混合物；所述氟化物为氟化钠、氟化钾或氟化氢铵中的一种或两种物质按任意比例混合后得到的混合物；所述稀土盐为镧盐或铈盐中的一种或两种物质按任意比例混合后得到的混合物。
[0007]所述钝化液可以用于钢铁件镀锌后处理工艺。
[0008]本发明的另一目的在于提供所述的无机复合钝化液的制备方法，具体包括以下步骤:
(1)在槽内加入体积为配置所需钝化液体积50~70%的蒸馏水；
(2)在步骤(I)得到的蒸馏水中加入氟化物搅拌均匀至完全溶解，后依次加入所需量的硅酸钠、硝酸钠搅拌均匀至完全溶解后得到混合溶液；然后在混合溶液中加入H2SO4调整混合溶液PH至酸性；
(3)在步骤(2)得到的溶液中加入三氯化钛、稀土盐搅拌至混合均匀，然后加入&304调整PH至1.5-2.0 ;然后加入H2O2并补充水至所需体积；最终得到黄色澄清的钝化液。
[0009]本发明所述H2SO4的质量百分比浓度为10-30%。
[0010]本发明所述钝化液的配制时需先加入的氟化物，使溶液为碱性；硅酸盐易溶于碱性溶液，缩短溶解时间，大量配制钝化液时效果尤为明显。
[0011]本发明步骤(3)中需先加入适量H2SO4调整钝化液PH至酸性，否则加入TiCl3后钝化液中会有Ti (OH) 4沉淀及硅胶混合物产生，之后再加入H 2S04钝化液不能回复澄清而需重新配制。
[0012]本发明涉及的镀锌和钝化工艺为:除油一除锈一活化(1_3%HC1，室温，20s)—电镀一出光(3-5% HNO3，室温，3-5s)—钝化(常温，钝化时间为20-50s) —干燥，每两道工序间需用流动水冲洗。
[0013]本发明的有益效果:
(1)本发明所述钝化液不含六价铬、三价铬、重金属等有毒有害物质，不会对人体造成伤害及污染环境，符合我国电镀废水排放和欧盟R0HS指令等环保标准；
(2)本发明所述钝化液通过硅酸盐、钛盐和稀土盐之间的联合复配作用，解决了硅酸盐耐蚀性差，钛盐易水解等问题，稀土盐成膜慢等问题，最终得到了耐蚀性高、稳定性好，可应用于大批量生产的钝化液；
(3)本发明所述钝化液组分均为无机物，钝化液制备工艺简单，成本低，废液易回收处理。
【具体实施方式】
[0014]下面结合【具体实施方式】，对本发明作进一步说明，但本发明的范围并不限于所述内容。
[0015]实施例1
本实施例所述钝化液的组分及含量为:硅酸钾10g/L、三氯化钛5mL/L、硝酸铈5 g/L、硝酸钠10g/L、氟化钠2g/L、双氧水5mL/L。
[0016]本实施例所述的无机复合钝化液的制备方法，具体包括以下步骤:
(1)在槽内加入体积为配置所需钝化液体积50%的蒸馏水；
(2)在步骤(I)得到的蒸馏水中加入氟化钠搅拌均匀至完全溶解，后依次加入所需量的硅酸钠、硝酸钠搅拌均匀至完全溶解后得到混合溶液；然后在混合溶液中加入H2SO4调整混合溶液PH至酸性；
(3)在步骤(2)得到的溶液中加入三氯化钛、硝酸铈搅拌至混合均勾，然后加入H2SOJ整PH至2.0 ;最后加入H2O2并补充水至所需体积；最终得到黄色澄清的钝化液。
[0017]本实施例制备得到的钝化液用于实验室低碳钢片(40X50X Imm3)的钝化处理，电镀后将试样取出冲洗干净，出光2s，用本钝化液在室温下处理50s，冲洗干净后用吹风机干燥。
[0018]使用本实施例制备得到钝化液处理后的低碳钢试样外观均匀、光亮，呈蓝白色，中性盐雾实验可达到120h。
[0019]实施例2
本实施例所述钝化液的组分及含量为:硅酸钠15g/L、三氯化钛8mL/L、氯化镧3 g/L、硝酸钠15g/L、氟化氢钱5g/L、双氧水3mL/L。
[0020]本实施例所述的无机复合钝化液的制备方法，具体包括以下步骤:
(1)在槽内加入体积为配置所需钝化液体积60%的蒸馏水；
(2)在步骤(I)得到的蒸馏水中加入氟化氢铵搅拌均匀至完全溶解，后依次加入所需量的硅酸钠、硝酸钠搅拌均匀至完全溶解后得到混合溶液；然后在混合溶液中加入H2SO4调整混合溶液PH至酸性；
(3)在步骤(2)得到的溶液中加入三氯化钛、氯化镧搅拌至混合均匀，然后加入&304调整PH至1.8 ;然后加入H2O2并补充水至所需体积；最终得到黄色澄清的钝化液。
[0021]本实施例制备得到的钝化液用于螺钉、螺帽等五金件镀锌后的钝化处理，电镀后将零件取出冲洗干净，出光5s，用本钝化液在室温下处理40s，冲洗干净后放入离心甩干机中2min干燥处理。
[0022]使用本实施例制备得到钝化液处理后的螺钉、螺帽外观均匀、光亮，呈蓝色，中性盐雾实验可达到96h。
[0023]实施例3
本实施例所述钝化液的组分及含量为:硅酸钠和硅酸钾(质量比2:1) 20g/L、三氯化钛5mL/L、氯化镧5 g/L、硝酸钠20g/L、氟化钠和氟化钾(质量比l:l)8g/L、双氧水5mL/L。
[0024]本实施例所述的无机复合钝化液的制备方法，具体包括以下步骤:
(1)在槽内加入体积为配置所需钝化液体积50%的蒸馏水；
(2)在步骤(I)得到的蒸馏水中加入氟化钠和氟化钾搅拌均匀至完全溶解，后依次加入所需量的硅酸钠、硅酸钾、硝酸钠搅拌均匀至完全溶解后得到混合溶液；然后在混合溶液中加入H2SO4调整混合溶液PH至5.0 ;
(3)在步骤(2)得到的溶液中加入三氯化钛、氯化镧搅拌至混合均匀，然后加入&304调整PH至1.5 ;然后加入H2O2并补充水至所需体积；最终得到黄色澄清的钝化液。
[0025]本实施例制备得到的钝化液用于汽车发动机零部件镀锌后的钝化处理，电镀后将零件取出冲洗干净，出光4s，用本钝化液在室温下处理20s，冲洗干净后放入恒温干燥箱中温度T=60°C干燥20min。
[0026]使用本实施例制备得到钝化液处理后的汽车发动机零部件镀锌后外观均匀、光亮，呈蓝色，中性盐雾实验可达到120h。
【主权项】
1.一种无机复合钝化液，其特征在于:所述钝化液的组分及含量为:硅酸盐10-20g/L、三氯化钛5-10mL/L、稀土盐1-5 g/L、硝酸钠10_20g/L、氟化物2_8g/L、双氧水2_5mL/L。
2.根据权利要求1所述无机复合钝化液，其特征在于:所述硅酸盐为硅酸钠或硅酸钾中的一种或两种物质按任意比例混合后得到的混合物；所述氟化物为氟化钠、氟化钾或氟化氢铵中的一种或两种物质按任意比例混合后得到的混合物；所述稀土盐为镧盐或铈盐中的一种或两种物质按任意比例混合后得到的混合物。
3.权利要求1所述的无机复合钝化液制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤: (1)在槽内加入体积为配置所需钝化液体积50~70%的蒸馏水； (2)在步骤(I)得到的蒸馏水中加入氟化物搅拌均匀至完全溶解，后依次加入所需量的硅酸钠、硝酸钠搅拌均匀至完全溶解后得到混合溶液；然后在混合溶液中加入H2SO4调整混合溶液PH至酸性； (3)在步骤(2)得到的溶液中加入三氯化钛、稀土盐搅拌至混合均匀，然后再加入H2SO4调整PH至1.5-2.0 ;然后加入H2O2并补充水至所需体积；最终得到黄色澄清的钝化液。
4.根据权利要求2所述的无机复合钝化液的制备方法，其特征在于:所述H2SO4的质量百分比浓度为10-30%。
【专利摘要】本发明公开一种无机复合钝化液及其制备方法，属于金属材料表面处理技术领域；本发明所述钝化液的组分及含量为：硅酸盐10-20g/L、三氯化钛5-10mL/L、稀土盐1-5g/L、硝酸钠10-20g/L、氟化物2-8g/L、双氧水2-5mL/L；所述钝化液的配置过程为：蒸馏水中加入氟化钠搅拌均匀至完全溶解，后依次加入所需量的硅酸盐、硝酸钠搅拌均匀至完全溶解后得到混合溶液；然后在混合溶液中加入H2SO4调整混合溶液PH至酸性；然后加入三氯化钛、稀土盐搅拌至混合均匀，最后再加入H2SO4调整混合液PH至1.5-2.0；然后加入H2O2并补充水至所需体积；最终得到黄色澄清的钝化液；本发明所述钝化液不含铬、重金属等有毒有害物质，是一种环保型的化学处理剂；该钝化工艺简单、耐蚀性高、稳定性好、经济实用。
【IPC分类】C23C22-34
【公开号】CN104561969
【申请号】CN201410803361
【发明人】范云鹰, 崔欢欢
【申请人】昆明理工大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月23日