本发明专利技术涉及一种三价铬蓝白色钝化剂及其制备方法，属于金属表面处理技术领域。钝化剂的组成包括含铬２～６ｇ／ｌ的Ｃｒ↑［３＋］化合物，５～８ｇ／ｌ丙二酸，含钴０．５～１ｇ／ｌ的Ｃｏ↑［２＋］化合物，１～３ｇ／ｌ氟氢化铵，１～２ｇ／ｌＮａＯＨ，１．５～３ｇ／ｌＮＯ↓［３］↑［－］，０．５～１ｇ／ｌ甲酸，其余为纯水。钝化剂的制备方法为，将Ｃｒ↑［３＋］化合物、丙二酸、氟氢化铵和Ｃｏ↑［２＋］化合物加热至７０～１００℃反应后，于２０～３０℃添加ＮＯ↓［３］↑［－］，加入甲酸，加水定容后，得钝化液。本发明专利技术的钝化剂，不含有六价铬，生产过程无六价铬污染，钝化时有助于形成均匀、致密钝化层，能够明显提高钝化层的光亮度和耐蚀性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，制备具有高耐蚀性和 高装饰性的三价铬蓝白色钝化剂，属于金属表面处理
技术背景为了提高钢铁制件的耐腐蚀性，通常在制件表面上镀锌或其合金(锌镍、 锌钴和锌铁)形成镀锌层，为进一步提高其防腐蚀性能和装饰性，镀层必须进 行钝化处理，以生成一层耐腐蚀性高、装饰性好的钝化膜。过去人们一直采用 六价铬对其进行钝化处理，六价铬钝化工艺成熟稳定，耐蚀性高，具有自我修复耐蚀性的自愈能力，原料来源广泛而且价廉，但六价铬具有高毒性和致癌性， 对环境与人体健康存在严重的危害性，因此，镀锌层选用三价铬钝化工艺替代 六价铬钝化工艺是表面处理行业亟待解决的技术问题。目前国内外报道的有关三价铬蓝白色钝化剂，其组成一般由三价铬盐(主成 膜剂)、钴盐(副成膜剂)、氟离子(络合剂)和硫酸(成膜促进剂)、硝酸 (成膜促进剂)等成份组成。中国专利技术专利(公开号CN1594651A)"镀锌用三 价铬蓝白钝化剂及其制造方法"公开了含有三价铬盐、钴盐、硝酸盐或硝酸、 氟化物的专利配方，采用该方法制备的三价铬蓝白色钝化溶液钝化的工件，其 中性盐雾试验可达到72h。为了提高其耐蚀性，还可以加入磷酸盐、硅酸盐、稀 土金属盐等。中国专利技术专利(公开号CN1858302A)"高耐蚀性的镀锌层三价铬 蓝白钝化剂及其制备方法"公开了含有三价铬盐、钴盐、硝酸盐、氟化氢铵(络 合剂)、丙二酸(络合剂)、醋酸(络合剂)、磷酸盐、硅酸盐等成分的专利 配方，采用该方法制备的三价铬蓝白色钝化溶液钝化的试件，其中性盐雾试验 可达到96h。采用现有三价铬彩虹色钝化剂技术所钝化的金属镀锌层，尽管可以获得一定程度的耐蚀性，但是钝化层的装饰性和耐蚀性与高质量钝化要求(即同时具 有高耐蚀性和高光亮度)仍然有相当大的差距。这主要与现有钝化液所形成的 钝化层表面粗糙、存在许多微孔缺陷有关，这些粗糙的表面和微孔缺陷既影响 了钝化层的光亮度，又影响了钝化层的耐蚀性，特别是在钝化工艺不稳定时， 其耐蚀性往往变化很大。通过在钝化液中加入现有技术的封孔剂或对钝化后钝 化层采用封闭剂封闭处理，尽管提高了钝化层的耐蚀性，但是却严重影响了钝 化层的光亮度，未经处理的钝化层光亮度高，其钝化层的耐蚀性则较差。根据现有技术，三价铬钝化处理时钝化膜的成膜过程(参考"锌酸盐镀锌 层的三价铬溶液钝化"中国有色金属学报，2007， 17 (3) 492-497等文献) 一般 包括以下过程(1) 镀锌层的溶解Zn+Ox (氧化剂)一Zn2+ + Ox-Zn+2H+ —Zn2+ + H2 此过程在锌镀层与溶液界面处生成大量的Zn2、可为形成钝化膜提供Zr^+来源(2) 碱性薄层的形成在镀锌层与溶液界面发生上述反应时消耗大量H+离子，使得界面处pH值迅 速升高，而形成碱性薄层。(3) 胶状膜的形成当碱性薄层的pH值升高至一定值时，Cr3+、 Zn2+、 Co2+等离子在镀锌层表 面形成Cr(OH)3和Zn(OH)2等胶状物；这些胶状物共混形成具有三维结构的胶状 膜，如jcCr(OH)3. ;;Zn(OH)2等。<formula>formula see original document page 4</formula>(4) 胶状膜转化成钝化膜胶状膜经水清洗后烘干后，Cr (OH) 3和Zn (OH) 2等形成的三维结构胶 状膜失水转化成Cr203和ZnO等物质。Cr203和ZnO等与未被氧化的单质锌形成包 含至少有Cr203-ZnO-Zn等组成的钝化膜。在上述三价铬钝化膜形成过程中，(3)过程对于钝化膜的形成至关重要，如果Cr(OH)3 、 Zn(OH)2等胶状物形成过快，无序堆积于金属表面，将导致钝化 膜粗糙不均，产生大量微孔缺陷，最终导致耐蚀性下降，光亮度降低。通过在钝化液中加入封孔剂，封闭钝化层在钝化过程中形成的的微孔缺陷， 可以提高钝化层的耐蚀性，但是加入封孔剂，往往会明显影响钝化层的外观光 亮度，使得钝化层的光亮度下降，影响其外观装饰性。显然，只有从钝化膜的成膜原理出发，通过有效地控制(3)过程中胶状物 的生成速率并使其与三维结构胶状膜的形成速率相匹配，才有可能从根本上解 决所形成的钝化膜粗糙不均，大量微孔缺陷存在的问题，从而形成表面均匀、 致密的高耐蚀性和高光亮度的金属钝化层。而现有技术尚无此类解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种三价铬蓝白色钝化剂及 其制备方法，工艺简便，生产过程无六价铬污染，得到的钝化剂不含有六价铬， 用于金属表面处理能提高钝化产品的光亮度和耐蚀性。为实现这一目的，本专利技术通过在钝化剂中添加游离态的甲酸，抑制钝化过 程中镀锌层表面过高的pH值，控制镀锌层表面的胶状物生成速率与胶状膜形成 速率平稳进行，从而形成均匀、致密的蓝白色钝化层。本专利技术的具体技术解决方案如下本专利技术的三价铬蓝白色钝化剂，原料包含有含铬2 6g/1的&3+化合物， 5 8g/l丙二酸，含钴0.5 lg/1的C()2+化合物，1 3g/l氟氢化铵，l~2g/l NaOH ， 1.5~3g/l N03—， 0.5 lg/l甲酸，其余为纯水。其中Cr3+的化合物可以是CrCl3.6H20和&2 (S04) 3.6&0中的任意一种，Co2+ 的化合物可以是CoCl2.6H20、 Co (N03) 2.6H20和CoS04.7H20中的任意一种， N(V来源于NaN03，或NaN03与Co (N03) 2.61120的组合。本专利技术钝化剂的制备方法为在连续搅拌下，将C一+的化合物溶解于纯水后， 依次加入丙二酸(络合剂)、氟氢化铵(络合剂)和0)2+的化合物，待原料完全 溶解后，加热至70 100。C，在20 30min内缓慢加入NaOH原料，之后充分络合反 应2 3小时，然后冷却至20 30。C，添加NO/，加入甲酸，搅拌10 20min，加水定容后，即可得到钝化剂。本专利技术所述的钝化剂的制备方法，其络合反应需在70 10(TC加热条件下进 行，以利于提高络合剂丙二酸、氟氢化铵与金属离子的络合程度。本专利技术所述的钝化剂的制备方法，甲酸原料应在络合反应完成之后，于 20 3(TC加入，以保证其在钝化液中处于游离态。本专利技术的钝化剂使用时，钝化的pH为1.3 2.3，采用酸(硝酸)或碱(NaOH) 调节钝化液的pH值。钝化操作温度为20 3(TC，钝化时间15 50秒，钝化完成后， 55~65 。C热水封闭20 40秒，于75~85 。C温度烘干。本专利技术通过在钝化液中加入分子量小、极性大、扩散能力强的游离态(非 络合态)甲酸，它能迅速扩散至钝化过程中所形成的碱性薄层附近，从而抑制 快速升高的pH，进而控制Cr(OH)3和Zn(OH)2等胶状物的生成速率以及成膜三 维结构胶状膜的形成速率平稳进行，有助于得到表面均匀、致密的钝化层，大 幅度提高钝化层的光亮度和耐蚀性。本专利技术的技术效果如下(1) 本专利技术的三价铬蓝白色钝化剂，可以大幅度提升钝化产品的质量，产 品外观色泽均匀呈镜面光亮蓝白色，装饰性强，耐蚀性高，经GB/T 10125-1997 的5。/。NaC沖性盐雾试验(NSS)测定，其耐蚀性达到192h，可以用于高品质钝 化件的钝化本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种三价铬蓝白色钝化剂，其特征在于钝化剂的原料组成如下：含铬２～６ｇ／ｌ的Ｃｒ↑［３＋］化合物，５～８ｇ／ｌ丙二酸，含钴０．５～１ｇ／ｌ的Ｃｏ↑［２＋］化合物，１～３ｇ／ｌ氟氢化铵，１～２ｇ／ｌＮａＯＨ，１．５～３ｇ／ｌＮＯ↓［３］↑［－］，０．５～１ｇ／ｌ甲酸，其余为纯水。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周保学，李龙海，李金花，刘国琴，张益平，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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