[发明专利]一种环境友好型镀锌用无铬钝化液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环境友好型镀锌用无铬钝化液及其制备方法，主要用于提供一种可对镀锌产品进行表面防腐处理的新型无公害钝化液产品及其制备丁艺，属金属材料表面处理技术领域。

技术背景

腐蚀与防腐关系到经济发展和人民生命安全，表面工程技术是解决机械零部件及材料腐蚀与防护最经济有效的手段和方法。

镀锌是提高钢铁零件抗腐蚀能力的有效途径，目前广泛地应用于造船工业、机械工业、航空、建筑等许多领域中。但在潮湿的环境中，尤其在湿热环境中，镀锌及锌铁合金层易发生腐蚀，使镀层表面形成暗灰色或白色疏松的腐蚀产物——白锈；时间长了会出现红锈，从而失去防腐效果。为了提高镀层的耐蚀性，须对镀层进行钝化处理形成表面钝化膜。

目前镀锌钝化工艺在生产中所使用的钝化液几乎都含有六价铬或三价铬。由于六价铬毒性高且易致癌，各国政府已严格限制其使用和排放，尤其是在欧盟RoHS指令中明确禁止使用任何经含有六价铬钝化液处理的零件和产品；三价铬钝化液尽管比六价铬污染小得多，但是经三价铬钝化的镀锌零部件经过一段时间后仍存在氧化成六价铬的现象，仍没有真正实现清洁环保，所以很多国家和地区也开始限制使用三价铬钝化工艺。

因此传统的含铬钝化液产品正面临严峻挑战，而开发和制备符合环保要求的无铬钝化液必然成为今后的发展趋势。目前国内外对于镀锌层无铬钝化液的研究主要有钼酸盐体系、钛盐体系、稀土体系、硅酸盐体系、植酸体系和有机物体系等，但目前还没有一种无铬钝化液可以在生产上完全取代传统含铬钝化液。钼酸盐钝化液可形成多种颜色钝化膜，但是耐蚀性差、效率低、成本高、维护困难，而且钼与铬同族，仍有污染问题。钛盐钝化液可提供较好的耐蚀性，但成本太高，而且成膜效率需要进一步提高。稀土钝化液也可以形成耐蚀性优良的钝化膜，但成膜效率太低，一般要钝化1～2天才能达到性能要求，而含铬钝化只需5～30秒。植酸和有机物钝化液环保性好，无重金属离子处理问题，但是成膜光亮性和耐腐蚀性较差，成本高，维护困难。硅酸盐钝化液清洁环保，钝化性能优良，成本低，效率高，是最有应用前景的无铬钝化液，但是已有的研究表明，经硅酸盐钝化处理的镀锌产品外观不稳定，经常出现发黄、泛彩等现象，还不能实现规模化生产应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有镀锌钝化技术的不足，提供一种不含铬、无公害、钝化性能优良、成本低、外观质量好、合格率高的环境友好型镀锌用无铬钝化液及其制备方法。

本发明的技术方案是：该钝化液以硅酸钠代替传统钝化工艺所使用的铬盐作为主要成膜物质，可与镀锌层表面发生化学反应形成具有保护作用的钝化膜；以磷酸代替传统钝化液最常用的硫酸或硝酸作为主要成膜物质的溶剂和成膜反应所需氢离子的主要提供源，同时还能与镀锌层发生磷化反应，从而提高钝化膜的耐腐蚀性能；在钝化液中加入适量硼酸，可以对pH值起到一定的缓冲作用，从而提高钝化液的稳定性；利用双氧水的氧化性，加快成膜过程，提高钝化效率；在钝化液中加入适量氟化钠，对镀锌层钝化膜起到一定的漂白作用，从而避免钝化膜出现发黄、泛彩等现象，提高镀锌件的外观质量。

该钝化液组成为硅酸钠5～15g/L、磷酸10～20ml/L、硼酸1～3g/L、氟化钠1～2g/L、双氧水5～15ml/L、其余为水，钝化液pH值为1.5～2.5，其制备工艺流程为：(1)根据体积总量用天平按5～15g/L称取所需硅酸钠，倒入盛有1/5～1/4体积总量的水中，充分搅拌至硅酸钠完全溶解，得到硅酸钠水溶液；(2)根据体积总量用移液管或其它可以定量量取溶液的容器按10～20ml/L量取所需磷酸，慢慢加入步骤1已配制好的硅酸钠水溶液中，边加入边搅拌，直至混合均匀；(3)根据体积总量用天平分别按1～3g/L称取硼酸和按1～2g/L称取氟化钠，倒入盛有1/5～1/4体积总量的水中，充分搅拌至硼酸和氟化钠完全溶解，然后再倒入步骤2已配制好的硅酸钠和磷酸混合水溶液中，边加入边搅拌，直至混合均匀；(4)根据体积总量用移液管或其它可以定量量取溶液的容器按5～15ml/L量取双氧水，加入到步骤3已配制好的硅酸钠、磷酸、硼酸、氟化钠混合水溶液中，边加入边搅拌，直至混合均匀；(5)向步骤4已配制好的硅酸钠、磷酸、硼酸、氟化钠、双氧水混合水溶液中补加水定容至所需体积，然后以数字酸度计或pH值试纸为工具，按常规方法用稀磷酸或氢氧化钠溶液将该混合水溶液的pH值调至1.5～2.5，并搅拌直至混合均匀，即可完成环境友好型镀锌用无铬钝化液的制备。