[发明专利]一种热镀锌层表面防腐蚀的稀土转化膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及在热镀锌层表面形成稀土转化膜的方法，具体涉及一种热镀锌层表面防腐蚀的稀土转化膜的制备方法。

背景技术

镀锌作为一种提高钢铁抗大气腐蚀能力的有效方法广泛地应用于工业中，然而，镀锌层在潮湿环境下易发生腐蚀。目前使用最广泛的防腐蚀方法是低浓度铬酸盐(约0.2％重铬酸盐或铬酐)钝化，主要原因是该钝化工艺简单、成本低廉，形成的膜层具有优良的耐蚀性能和自愈能力。但是常规铬酸盐钝化液及其所成膜中均含有对人体健康及环境存在严重危害的六价铬，随着人们环保意识的增强，铬酸盐钝化的使用越来越受到限制，研究开发新的环境友好型表面处理技术迫在眉睫。目前研究较多的无机盐类如钼酸盐、硅酸盐、稀土盐等，有机类如硅烷、硅溶胶、植酸、单宁酸等，其中稀土转化膜以其良好的耐蚀性和无毒无污染等特点，近年来已倍受学者关注。

稀土盐钝化处理是提高金属耐蚀性的一种有效的方法。然而，经过单一稀土盐溶液钝化处理所形成的稀土转化膜耐蚀性能与铬酸盐转化膜存在一定的差距，经过多步处理所获得的稀土复合膜虽然耐蚀性能能够达到需求，且具有一定的自愈能力，但工艺比较复杂，成本较高。从而限制了其在工业上的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种热镀锌层表面防腐蚀的稀土转化膜的制备方法；本发明方法在镀锌层表面快速形成一层粘附力好、耐蚀性与常规铬酸盐钝化膜相当的膜层。本法能够解决镀锌产品贮运过程中产生白锈的问题，具有良好耐蚀性，能替代目前仍广泛采用的有毒六价铬常规钝化，有利于环保，且工艺简单，具有良好的应用价值和社会效益。

本发明目的通过以下技术方案来实现：

一种热镀锌层表面防腐蚀的稀土转化膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)配制稀土钝化液，稀土钝化液由成膜剂、添加剂和成膜氧化促进剂溶于水配制而成，成膜剂为稀土盐，在稀土钝化液中的含量为5～30g/L；添加剂为柠檬酸，在稀土钝化液中的含量为5～30g/L；成膜氧化促进剂为H₂O₂，在稀土钝化液中的含量为5～30mL/L；

(2)钢铁工件镀锌，冷却至室温后将工件在30～90℃下置于稀土钝化液中处理10s～24h后取出、干燥后工件表面即形成稀土转化膜。

所述的稀土盐选自La(NO₃)₃或Ce(NO₃)₃。

所述稀土盐含量优选为20g/L。

所述柠檬酸含量优选为10g/L。

所述H₂O₂含量优选为10mL/L。

所述钝化温度优选为70℃。

所述钝化时间优选为30min。

柠檬酸能够与稀土离子形成可溶性的络合物，在一定条件下形成吸附膜沉淀在镀锌层表面，抑制镀锌层的腐蚀。采用本溶液的钝化处理过程中，由于钝化液pH值呈酸性，锌层迅速溶解，促使了一系列化学、电化学过程的错综进行，同时由于柠檬酸盐作为一种有机缓蚀剂对镀锌层的吸附作用，在锌层表面形成了稀土的柠檬酸盐和稀土氢氧化物，从而在锌层表面形成了稀土复合转化膜。

本发明相对于现有技术所具有的优点和有益效果：

(1)克服了单一稀土盐溶液处理所形成的钝化膜较薄、易开裂脱落等缺陷，经该钝化液处理形成的转化膜较厚，膜层的耐蚀性能得到大幅提高；同时克服了稀土复合膜多步处理工艺过于复杂，成本较高的缺陷，采用单一钝化液进行简单化学浸泡处理快速获得转化膜。

(2)柠檬酸属于一种典型的三元有机羧酸，是一种很强的络合剂，柠檬酸能够与稀土离子以1∶1的比例形成稳定的螯合物。作为添加剂加入钝化液中后，能够在镀锌层表面形成吸附膜，与沉积在镀锌层表面的稀土的氢氧化物一起组成稀土转化膜。并通过相互交联作用阻碍膜层的脱落，增加膜层的厚度，提高了稀土转化膜的耐蚀性。

(3)由于钝化液pH值呈酸性，低于常规的稀土盐钝化液，因此锌层在钝化液中反应较快，从而整个成膜反应进行较迅速，因此稀土转化膜生长速度非常快，AES分析表明，经1min处理的试样表面膜层厚度约为250nm。而常规的稀土盐钝化液处理5min试样表面转化膜厚度仅为60～100nm。

具体实施方式

为进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明作具体的说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。

实施例1