一种用多步处理钝化热浸镀锌的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用多步处理钝化热浸镀锌的方法，通过多步处理的方法，在热镀锌板表面得到稀土钝化膜—钼酸盐钝化膜的双层钝化膜结构，解决了单一稀土盐钝化和钼酸盐钝化中存在的诸多问题，例如钝化膜太薄、致密性不够、自愈能力不够、耐蚀性不足。稀土转化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，从而抑制了腐烛速率。钼酸盐膜能够阻碍锌腐蚀的过程，显著降低腐蚀电流密度，从而阻碍锌的腐蚀。钼酸盐钝化能够显著提高镀锌层的耐盐雾腐蚀能力，耐蚀效果与铬酸盐钝化相当，在酸性腐蚀介质下甚至优于铬酸盐钝化。
【专利说明】一种用多步处理钝化热浸镀锌的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用多步处理钝化热浸镀锌的方法，属于材料表面处理【技术领域】。【背景技术】
[0002]热镀锌是使熔融金属锌与铁基体反应而产生合金层，从而使基体和镀层二者相结合。热浸镀锌具有很多优点，例如，溶化锌均很容易均匀的覆盖在整个钢材表面，包括在凹陷处管件内部，对基体起到全面保护的作用。同时锌层附着力强，使用寿命长。锌层在大气中的消耗是非常缓慢的，约为钢铁腐蚀速率的1/17至1/18，且是可预估的。其寿命远超过其它任何涂层。
[0003]然而暴露在空气中的镀锌层如果不采取有效的钝化措施，耐蚀性依然不理想。目前镀锌件最广泛的钝化手段是铬酸盐钝化处理，主要原因是该方法工艺简单、成本低、抗蚀性能好，而且钝化膜有自愈能力。经铬酸盐处理后形成铬/基体金属混合氧化物膜层，膜层中铬主要以六价和三价形式存在。由于六价铬是致癌物质，对人体及环境都有严重危害，随着人们环境意识的增强，必须研究一种取代铬酸盐钝化的方法。
[0004]锌的稀土钝化或缓蚀研究始于20世纪80年代初。稀土钝化方法简单，无污染，是一种环境友好的转化膜，可以用来替代六价络钝化。稀土转化膜耐蚀性可能是阴极抑制机理，即认为稀土转化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，从而抑制了腐烛速率。钥与铬同属VIB族元素，钥酸盐作为缓烛剂与络酸盐具有许多相似性，比铬酸盐毒性低，因而拥有更优越的环境适应性。钥酸盐己广泛用作钢铁及有色金属的缓 蚀剂和钝化剂。同时又研究表明钥酸盐钝化能够显著提高镀锌层的耐盐雾腐蚀能力，耐蚀效果与铬酸盐钝化相当，在酸性腐蚀介质下甚至优于铬酸盐钝化。钥酸盐钝化处理的方法主要有阳极极化处理、阴极极化处理和化学浸泡处理等。一般认为钥酸盐能与多种分子复合，借分子间协同缓释作用提高耐蚀效率，钥酸盐属于阳极钝化型缓蚀剂，钥酸盐膜能够阻碍锌腐蚀的过程，显著降低腐蚀电流密度，从而阻碍锌的腐蚀。在钥酸盐钝化中，常用的是钥酸盐与磷酸组成的体系，磷酸的加入能显著提高提高膜的结合力。
[0005]钥酸盐钝化中，由于膜厚想是决定耐蚀性能及装饰性的重要因素，因此对影响钝化膜形成及其厚度的钝化液浓度、钝化温度和pH值的控制极为重要。通常应使pH〈5，以使锌正好处于电位-pH图中的溶解区域。
[0006]然而，由于采用单一稀土盐钝化，存在钝化膜厚度不够、耐蚀性不够、钝化盐稳定性不足的缺点。因此，当前的研究方向，是考虑尝试在稀土钝化体系中增加其他无机盐，同时，采用多步钝化处理，以提高钝化膜层的厚度、自愈能力和耐蚀性。
[0007]基于此，本发明创新性的采用稀土 -钥酸盐两步钝化处理，解决了单一稀土钝化中存在的厚度不够、耐蚀性不够和钥酸盐钝化中存在的钝化膜无自愈能力的问题，使钝化膜的耐蚀性得到了极大的提高。
【发明内容】
[0008]针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种用多步处理钝化热浸镀锌的方法。
[0009]为达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种用多步处理钝化热浸镀锌的方法，具有以下的钝化液配比和处理过程:
a.稀土钝化液成分配比 Ce (NO3) 3:0.001-2 mo I/L ；
H2O2:0.05~6 vol/L ；
Na2SO4:0.1 ~2 mo I/L ；
b.钥酸盐钝化液成分配比 Na2 (MoO4).2H20:4^80g/L ；
ZrF4:4~40g/L ；
H2C2O4:0.05wt%~15 wt% ；
c.处理过程
1)将稀土钝化液涂覆于镀锌板表面，然后进行固化处理；其中固化温度:5(Ti5(rc 固化时间:30min~5h ;随后自然冷却，自然冷却时间:20min~2h ；
2)再将钥酸盐钝化液涂覆于步骤I)处理后的镀锌板表面，然后进行固化处理；其中固化温度:100-250?，固化时间5min~2h ;随后自然冷却，自然冷却时间:3~24h。.与现有技术相比，本发明具有如下突出的实质性特点和显著的优点:
本发明通过稀土盐和钥酸盐分步钝化处理，得到均匀的两层钝化膜，尽管工艺较单一钝化复杂，但是含稀土钝化膜的多层钝化膜能够有效解决单层稀土钝化膜厚度不够、耐蚀性不够强的问题，同时解决了钥酸盐钝化中钝化膜不具备自愈能力的问题，有效减缓了镀锌板的腐蚀速率。
【具体实施方式】
[0010]本发明的具体实施叙述如下:
实施例1
I)配制稀土钝化液，其成分为 Ce (NO3) 3:0.001 mol/L ；H202:0.5 vol/L ；Na2SO4:0.5mol/L。将配制好的钝化液pH调节到1，恒温条件下将钝化液均匀涂覆于镀锌板上，100°C下固化，固化时间:自然冷却2h。
[0011]2)再配制钥酸盐钝化液，其成分为 Na2 (MoO4).2H20:4 g/L ；ZrF4:4 g/L ；H2C2O4:15wt%。调节pH到3，将钝化液均匀涂覆于稀土处理的镀锌板上，150°C下固化，固化时间:自然冷却5h。
[0012]将制得的钝化膜进行腐蚀性能测试。
[0013]实施例2
I)配制稀土钝化液，其成分为 Ce (NO3) 3:0.05 mol/L ；H202:2 vol/L ；Na2S04:0.5 mol/L。将配制好的钝化液pH调节到1，恒温条件下将钝化液均匀涂覆于镀锌板上，50°C下固化，固化时间:自然冷却30min。
[0014]2)再配制钥酸盐钝化液，其成分为 Na2(MoO4).2Η20:20g/L ；ZrF4:8g/L ；H2C2O4:0.2wt%。调节pH到4，将钝化液均匀涂覆于稀土处理的镀锌板上，150°C下固化，固化时间:自然冷却5h。
[0015]将制得的钝化膜进行腐蚀性能测试。
[0016]实施例3
O配制稀土钝化液，其成分为 Ce (NO3) 3:1 mol/L ；H202:0.05 /L ；Na2S04:1 mol/L。将配制好的钝化液PH调节到1，恒温条件下将钝化液均匀涂覆于镀锌板上，50°C下固化，固化时间:自然冷却30min。
[0017]2)再配制钥酸盐钝化液，其成分为 Na2 (MoO4).2Η20:20 g/L ；ZrF4:8g/L ；H2C204:0.2wt%。调节pH到3，将钝化液均匀涂覆于稀土处理的镀锌板上，100°C下固化，固化时间:自然冷却5h。
[0018]将制得的钝化膜进行腐蚀性能测试。
[0019]实施例4
O配制稀土钝化液，其成分为 Ce(NO3)3:2 mol/L ；H202:3 vol/L ；Na2S04:1 mol/L。将配制好的钝化液PH调节到2，恒温条件下将钝化液均匀涂覆于镀锌板上，50°C下固化，固化时间:自然冷却30min。
[0020]2)再配制钥酸盐钝化液，其成分为 Na2 (MoO4).2H20:30g/L ；ZrF4:8 g/L ；H2C2O4:10wt%。调节pH到3，将钝化液均匀涂覆于稀土处理的镀锌板上，100°C下固化，固化时间:自然冷却2h。
[0021]将制得的钝化膜进行腐蚀性能测试。
[0022]实施例5
O配制稀土钝化液，其成分为 Ce (NO3) 3:2 mol/L ；H202:6vol/L ；Na2S04:2 mol/L。将配制好的钝化液pH调节到1，恒温条件下将钝化液均匀涂覆于镀锌板上，150°C下固化，固化时间:自然冷却2h。
[0023]2)再配制钥酸盐钝化液，其成分为 Na2(MoO4).2Η20:15g/L ；ZrF4:40g/L ；H2C2O4:10wt%。调节pH到4，将钝化液均匀涂覆于稀土处理的镀锌板上，250°C下固化，固化时间:自然冷却5h。
[0024]将制得的钝化膜进行腐蚀性能测试。
[0025]实施例6
I)配制稀土钝化液，其成分为 Ce (NO3) 3:2 mol/L ；H202:2 vol/L ；Na2S04:0.5 mol/L。将配制好的钝化液PH调节到1，恒温条件下将钝化液均匀涂覆于镀锌板上，150°C下固化，固化时间:自然冷却Ih。
[0026]2)再配制钥酸盐钝化液，其成分为 Na2 (MoO4).2H20:80g/L ；ZrF4:6 g/L ；H2C2O4:12wt%。调节pH到4，将钝化液均匀涂覆于稀土处理的镀锌板上，250°C下固化，固化时间:自然冷却5h。
[0027]对制得的钝化膜进行腐蚀性能测试。
[0028]所有实施案例的测试结果列于表1中。
[0029]表1本发明制备的稀土钥酸盐钝化膜的腐蚀性能测试
I实施例1 I实施例2 I实施例3 I实施例4 I实施例5 I实施例6
硫酸铜点滴时间/s T70 178~ 165 ~ 167 172 Τ?Ι
5%NaCl 浸泡实验/h 丨96 |l20 丨96 丨96 |l20 |l20
实例证明本发明制备的稀土一钥酸盐双层钝化膜，其致密度耐蚀性能有了很大的提高，且原料成本低廉， 适合工业生产及应用。
【权利要求】
1.一种用多步处理钝化热浸镀锌的方法，其特征在于，具有以下的钝化液配比和处理过程: a.稀土钝化液成分配比 Ce (NO3) 3:0.001-2 mo I/L ；
H2O2:0.05~6 vol/L ；
Na2SO4:0.1 ~2 mo I/L ； b.钥酸盐钝化液成分配比 Na2 (MoO4).2H20:4^80g/L ；
ZrF4:4~40g/L ；
H2C2O4:0.05wt%~15 wt% ； c.处理过程 1)将稀土钝化液涂覆于镀锌板表面，然后进行固化处理；其中固化温度:5(Ti5(rc 固化时间:30min~5h ;随后自然冷却，自然冷却时间:20min~2h ； 2)再将钥酸盐钝化液涂覆于步骤I)处理后的镀锌板表面，然后进行固化处理；其中固化温度:100-250?，固化时间5mirT2h ;随后自然冷却，自然冷却时间:3~24h。
【文档编号】C23C22/73GK104018153SQ201410272477
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月18日 优先权日:2014年6月18日
【发明者】肖轶, 钟庆东, 张俊良, 周代义, 赵启亮, 周琼宇 申请人:上海大学