[发明专利]一种环保型镀锌及Zn-Fe合金黑色钝化液及制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及金属表面电镀防腐工艺，特别涉及一种能在镀锌及锌合金层表面形成具有高耐蚀的黑色保护膜的钝化液及制备方法，属金属材料表面处理技术领域。

背景技术

电镀锌及锌合金是钢铁防腐的重要手段之一，镀锌钢铁重要用于汽车、电力、交通、建筑等多个行业。然而，镀锌层在潮湿环境下容易发生腐蚀，影响产品的外观及使用寿命。目前使用最广泛的防腐方法是铬钝化，其优点为铬盐钝化膜具有高耐蚀性并且平整致密，与基体金属的结合力牢固，在腐蚀的环境中对基体金属起到保护作用。但六价铬镀锌强，严重危害人体健康及环境而被严格限制使用。目前国内报道的无铬钝化主要有钛盐钝化、钨酸盐钝化、钼酸盐钝化、有机物钝化、植酸钝化、镐化液、磷酸盐假转化型钝化液等，尽管达到了环保的要求，但还是存在不完善之处，如：生产成本提高，使用条件及使用寿命等因素的影响，并且这些无铬钝化膜存在耐蚀性能比较差、使用的范围的局限性、钝化时间较长等缺点。目前国内报道的无铬黑色钝化液仅仅在酸性镀锌或者碱性镀锌上试用，钝化时间都超过了1分钟，经中性盐雾试验出白绣的时间不超过30个小时。

中国专利CN102268664C 镀锌层黑色钝化处理用无铬钝化液及其制备方法公开了使用钼酸盐钝化的方法，尽管此种黑色钝化液工艺易操作，发黑效率高，钝化液成分简单；但是钝化液中还有氨水，且氨水挥发性大，成本高，对操作人员身体有危害。

目前国内已有文献报道，硅酸盐与酸反应，在钝化液中能形成纳米级别二氧化硅，在形成的交织网状膜层中起封闭孔隙的作用，有效提高耐腐蚀性能。

发明内容

本发明的目的是克服现有钝化技术的不足，提供一种不含有毒物质、所处理产品性能优良、生产成本低的电镀锌及锌铁合金硅酸盐清洁钝化工艺。

本发明的技术方案是：对经过电镀处理的钢铁零件表面的电镀锌或锌铁合金镀层水洗后，进行出光处理，然后取出水洗，再放入硅酸盐钝化液中，进行硅酸盐钝化处理，最后将镀层经过钝化的零件取出，采用专用封闭剂进行封闭，然后用干燥箱进行烘干或自然干燥。

硅酸盐钝化处理过程中的操作为：将出光后的镀有锌或锌铁合金的零件放入由硅酸盐、硫酸亚铁、硫酸钠、磷酸组成的钝化液中，控制钝化液的PH值为1.5-2.0，室温下停留15-20秒，然后取出，用水洗后采用专用封闭剂进行封闭，然后采用烘干或自然干燥。

钝化液中各组分的含量为硅酸钠：硅酸盐：2-3g/L，其主要作用是作为主要成膜剂，硫酸亚铁：0.5-1g/L，其主要作用是作为发黑剂，硫酸钠：0.2-0.3 g/L，其主要作用是辅助硫酸亚铁发黑，磷酸：16-40 ml/L，其主要作用起到磷化、提高耐蚀性以及提供酸性环境的作用，余量为水。硅酸盐可以是硅酸钠或硅酸钾中的一种或者两种。

本发明对钢铁零部件的前期电镀锌或锌铁合金过程采用现有的工艺，出光处理也可采用现有的工艺过程。出光过程的操作可以是：将镀有锌或锌铁合金的零部件加入由硝酸和水组成的出光液中，室温下停留3-5秒后取出；出光液中各组成物及其含量为硝酸2-5ml/L，其余为水。

钝化液可采用如下步骤和方法配制：先根据体积总量称取2-3g/L分析纯用硅酸盐，倒入盛有10-30倍质量自来水的烧杯中，用玻璃棒充分搅拌至硅酸盐完全溶解，得到硅酸盐水溶液；再根据体积总量称取0.5-1g/L的硫酸亚铁、0.2-0.3 g/L硫酸钠，倒入盛有10-30倍质量自来水的烧杯中，用玻璃棒充分搅拌至完全溶解，得到硫酸盐混合水溶液；然后根据体积总量按16-40ml/L用移液管分别量取分析纯用磷酸，慢慢加入溶解完全的硅酸钠溶液中，边加入边用玻璃棒搅拌，直至混合均匀，再把已配好的硫酸盐混合水溶液加入到该配制好的硅酸钠与磷酸的溶液中，边加入边用玻璃棒搅拌，直至混合均匀，并用自来水定容到所需的体积，得到硅酸盐：2-3g/L  硫酸亚铁：0.5-1g/L  硫酸钠：0.2-0.3 g/L  磷酸：16-40 ml/L  其余为水的清洁型硅酸盐钝化液。本发明整个工艺过程在室温下进行，出光液和钝化液中各组分物含量以及操作条件可以根据实际需要在给定范围内选择。水洗时，将刚刚镀好的镀有锌或锌铁合金的零部件、或出光后的镀有锌或锌铁合金的零部件、或钝化后的镀有锌或锌铁合金的零部件用自来水进行反复冲洗，直至镀有锌或锌铁合金的零部件表面清洗干净为止。干燥时，将钝化并水洗后的镀有锌或锌铁合金的零部件用干燥箱将零部件表面的水分吹干为止。