[发明专利]一种新型硅烷纳米三价铬钝化液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属表面处理领域的钝化技术，具体涉及一种新型硅烷纳米三价铬钝化液的配方及其制备方法。

背景技术

铬酸盐是电镀和表面处理中常见钝化液的主要成分。目前一般采用的钝化液都选用六价铬酸盐，该类型的钝化液主要问题为六价铬的毒性大，会致癌，会对人体以及环境产生严重影响。随着人们环保意识的增强，六价铬的应用已逐渐受到限制。由于三价铬的毒性仅为六价铬毒性的1%，而且微量的三价铬还是人体必需的金属离子，且三价铬原料成本相对较低，因此，三价铬取代六价铬，将大大降低钝化液对环境的污染。三价铬作为钝化液的主要成分已经应用于生产，并取得了良好的结果。第一代三价铬钝化液中络合剂主要为氟化物，其耐腐蚀性差，已逐渐被淘汰。第二代三价铬钝化液中络合剂主要选用有机络合物，并加入其它金属，其耐腐蚀性大大提高；但是所形成的钝化层表面粗糙、存在许多微孔缺陷，影响钝化层的光亮度以及其耐腐蚀性能。第三代三价铬钝化液在第二代的基础上，直接加入封孔剂进一步提高了膜层的耐腐蚀性，更加趋近与实际应用。

现有技术中，钝化液所添加的封孔剂有酸性硅溶胶以及纳米氧化硅等。中国专利CN101158038A公开了一种钝化液的配方中加入直径小于10纳米的酸性硅溶胶，其对钝化膜的光亮度影响较小，同时可以增加钝化膜的硬度。但是硅溶胶可能和三价铬发生反应，生成难溶的硅酸铬，可能导致钝化膜的均匀性降低，影响其抗腐蚀性能。张金生的硕士论文“电镀锌板Cr³⁺钝化及工艺研究”中加入的纳米级氧化硅来封闭钝化膜中的空隙，但是纳米氧化硅分散在钝化液中为非均相，其表面能非常高，容易发生团聚，因此也不能很好的形成均匀的钝化层。

发明内容

本发明目的是在于克服现有技术的缺点，提供一种成膜性能更好，附着力更强，防腐效果更好的三价铬钝化液的方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：在三价铬的钝化液中加入成膜性能更好的硅烷系化合物，实现钝化过程成膜更加均匀，形成的钝化膜耐腐蚀性更高，同时加入的硅烷偶联剂成膜后，耐磨损性能也会得到提高，可以延长钝化膜的使用时间；加入锆系、锆钛系化合物后，形成纳米无定形态ZrO₂新型转化膜，与金属表面和随后的油漆涂层之间有良好的附着力，钝化膜的致密性更好，耐腐蚀性能优良。

本发明涉及的硅烷纳米型三价铬钝化液，主要适用于钢铁、锌和铝表面处理，在处理的工件上形成纳米陶瓷转化膜，增强涂装的附着力和耐腐蚀性能。

本发明所涉及的硅烷纳米三价铬钝化液成分配方为：三价铬的化合物3-10份，钛锆（锆硅系）化合物3-8份，二氧氯化锆（铪）0-2份，硅烷偶联剂0-3份，表面润湿剂0-2份，无机酸1-5份，消泡剂0-0.5份，水70-90份。

本发明还提供一种新型硅烷纳米三价铬钝化液的制备方法，包括以下步骤：

一、按比例称取各种原料；

二、在其2/3需水量中加入称取的钛锆（锆硅）化合物，搅拌至溶解；

三、在步骤二制得的溶液中加入三价铬的化合物，搅拌至溶解；

四、在步骤三制得的溶液中加入无机酸，搅拌至溶解；

五、在步骤四制得的溶液中加入二氧氯化锆（铪），搅拌至溶解；

六、在步骤五制得的溶液中加入硅烷偶联剂，搅拌至溶解；

七、在步骤六制得的溶液中加入表面活性剂，搅拌至溶解；

八、在步骤七制得的溶液中加入消泡剂，搅拌至溶解；

九、在步骤八制得的溶液中加入剩余的水量，搅拌至溶解均匀。

本发明与现有技术相比具有下列优点：

1、本发明的三价铬钝化液中加入钛锆化合物，形成的纳米级氧化物转化膜，可以大幅提升钝化膜的均匀性、致密性，进而提高其耐腐蚀性能；

2、本发明中添加的硅烷偶联剂成膜后可以提高膜附着力、膜的硬度、耐磨损能力，进而增加钝化液盐雾时间；

3、本发明所用钝化液中，含少量的三价铬化合物，大大降低了铬离子对环境的危害。

具体实施方式