一种锌表面无铬钝化液及钝化方法技术

本发明专利技术涉及一种锌表面无铬钝化液及钝化方法，属于电镀锌表面处理技术领域，本发明专利技术的锌表面无铬钝化液，含有可溶性硅酸盐和可溶性铈(Ⅳ)盐，其中可溶性硅酸盐为成膜剂，可溶性铈(Ⅳ)盐为氧化成膜剂。解决了现有技术中硅酸盐镀锌层钝化膜易于脱落，在钕铁硼工件浸渍翻动过程中存在破损和脱落；钝化膜钝化速度快则钝化膜变薄，厚度不足；钝化过程中钝化膜不够致密，导致耐腐蚀性下降的问题。实现了对钕铁硼工件镀锌层的无铬化钝化耐腐蚀保护。硼工件镀锌层的无铬化钝化耐腐蚀保护。硼工件镀锌层的无铬化钝化耐腐蚀保护。

【技术实现步骤摘要】
一种锌表面无铬钝化液及钝化方法


[0001]本专利技术涉及电镀锌表面处理
，尤其涉及一种锌表面无铬钝化液及钝化方法。

技术介绍

[0002]常见活性金属在空气中放置，尤其在存在水汽、盐雾、暴晒等条件下极易发生氧化、锈蚀，许多金属如最常见的铜、铁等氧化后破坏了金属表面的原有结构，会更容易被进一步氧化、锈蚀，一般对易腐蚀的金属表面采用镀锌工艺处理，并在镀锌层表面再进行钝化处理。
[0003]锌镀层钝化技术目前已发展三代，第一代是六价铬酸盐钝化。第二代三价铬钝化经过二十年发展，已经基本取代六价铬钝化，并且三价铬钝化后的耐盐雾腐蚀性能已经和六价铬钝化相当。三价铬的毒性为六价铬的1％，并且能保留性能优良的三价铬骨架膜保证了钝化膜耐腐蚀性能，因此三价铬钝化得以快速发展，并已基本取代六价铬钝化。但三价铬钝化膜层中常夹杂少量六价铬，长期使用过程中也存在三价铬转化为六价铬的可能。
[0004]因此，寻求替代铬酸盐钝化处理的环境友好型的无铬表面防护技术已经成为电镀锌业中正在积极探讨和研究的热门技术之一。第三代无机盐无铬钝化由于环保性有着巨大优势，技术应用前景极为广阔。目前的无机盐无铬钝化主要有钼酸盐钝化、钛酸盐钝化、硅酸盐钝化和稀土金属盐钝化等。因此开发新的无铬钝化液一直是本领域技术人员研究的方向。

技术实现思路

[0005]鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种锌表面无铬钝化液及钝化方法，至少解决现有技术的下列技术问题之一：(1)六价铬和三价铬钝化液毒性高；(2)无铬钝化膜形成过程中必须加入氧化剂进行氧化。
[0006]本专利技术提供一种锌表面无铬钝化液，含有可溶性硅酸盐和可溶性铈(Ⅳ)盐，其中可溶性硅酸盐为成膜剂，可溶性铈(Ⅳ)盐为氧化成膜剂，钝化液的pH值为2.0～3.0。
[0007]进一步地，所述钝化液中，可溶性铈(Ⅳ)盐的浓度为5g/L～20g/L。
[0008]进一步地，所述可溶性铈(Ⅳ)盐为硫酸高铈。
[0009]进一步地，所述钝化液中，可溶性硅酸盐的浓度为5g/L～35g/L。
[0010]进一步地，所述钝化液中，可溶性硅酸盐为硅酸钠、硅酸钾中的一种或其组合。
[0011]进一步地，所述钝化液还含有成膜辅助剂和/或辅助氧化剂，所述成膜辅助剂为可溶性钴盐和可溶性铜盐，所述辅助氧化剂为过氧化氢。
[0012]进一步地，所述钝化液中，所述可溶性钴盐的浓度为0.1g/L～1.0g/L，所述可溶性铜盐的浓度为0.1g/L～1.0g/L，所述过氧化氢浓度为5mL/L～20mL/L。
[0013]进一步地，所述钝化液还含有酸化剂，所述酸化剂为硫酸。
[0014]本专利技术还提供一种锌表面无铬钝化方法，利用上述锌表面无铬钝化液对锌表面工
件进行浸渍，浸渍过程中对锌表面工件同时进行翻动。
[0015]进一步地，钝化处理温度为常温，所述浸渍时间为10秒～120秒。
[0016]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0017]1、本专利技术提供的锌表面无铬钝化液包含可溶性硅酸盐和可溶性铈(Ⅳ)盐，其中硅酸盐和可溶性铈(Ⅳ)盐共同作为成膜剂，可溶性铈(Ⅳ)盐既是成膜剂又是氧化剂，铈(Ⅳ)将锌氧化后转化为铈(Ⅲ)参与成膜。现有的无铬钝化液中金属离子的盐起到钝化剂的作用，需要外加氧化剂进行氧化。不同于现有的无铬钝化液，本专利技术可无需外加氧化剂即可在锌表面形成钝化膜。
[0018]2、本专利技术的钝化液pH值在2.0～3.0，能够有效防止因pH过高造成钝化膜过于粗糙导致耐腐蚀性降低，同时又能够防止因pH过低，钝化溶解速度过快，钝化膜变薄，厚度不够；本专利技术通过精准控制pH值实现了钝化膜的制备。
[0019]3、本专利技术的锌表面无铬钝化液也可以添加过氧化氢作为辅助氧化剂，以提高钝化膜形成速度，同时提高钝化膜的致密性。区别于现有技术中过氧化氢作为主氧化剂，本专利技术可添加的过氧化氢起到辅助可溶性铈(Ⅳ)盐的氧化剂的作用。
[0020]本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
[0021]图1实施例一镀锌产品无铬钝化后宏观形貌；
[0022]图2对比例一镀锌产品无铬钝化后宏观形貌；
[0023]图3对比例二镀锌产品无铬钝化后宏观形貌；
[0024]图4实施例二镀锌产品无铬钝化后宏观形貌。
具体实施方式
[0025]提高金属耐腐蚀性能最常用的办法是在金属表面镀锌，利用锌的致密性，但锌的活性比铜、铁等常用金属更高，因此金属锌表面使用最广泛的是铬酸盐钝化处理，铬酸盐钝化致密均匀、耐腐蚀性出色，以实现阻止锌被氧化腐蚀实现金属或合金的耐腐蚀性能。但因为铬钝化液存在致癌物质六价铬Cr(
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)，依然不是理想的镀锌钝化液。后续开发的Cr(Ⅲ)毒性为六价铬的1％，并且能保留性能优良的三价铬骨架膜保证了钝化膜耐腐蚀性能。但三价铬钝化膜层中常夹杂少量六价铬，长期使用过程中也存在三价铬转化为六价铬的可能。目前，无机盐无铬钝化主要有钼酸盐钝化、钛酸盐钝化、硅酸盐钝化和稀土金属盐钝化等。
[0026]本专利技术提供了一种新的锌表面无铬钝化液。并且不同于现有的无铬钝化液，本专利技术不需要单独添加氧化剂。
[0027]本专利技术提供了一种锌表面无铬钝化液，可以满足锌表面无铬化的特殊需求。本专利技术的锌表面无铬钝化液，含有可溶性硅酸盐和可溶性铈(Ⅳ)盐，其中可溶性硅酸盐为成膜剂，可溶性铈(Ⅳ)盐为氧化成膜剂，钝化液的pH值为2.0～3.0。可将可溶性硅酸盐和可溶性铈(Ⅳ)盐溶于水中形成水溶液。
[0028]相较于现有的钝化液，本专利技术具有如下显著突出的特点：
[0029](1)本专利技术的锌表面无铬钝化液具有两种成膜的主要成分，成膜剂和氧化成膜剂，其中可溶性硅酸盐可形成硅膜，可溶性铈(Ⅳ)盐可将镀锌层氧化并且形成铈膜，因此本专利技术的锌表面无铬钝化液对镀锌层进行钝化的过程中同时形成两种膜，且两种膜并非各自独立的形成，不是覆盖关系的两层膜，而是在镀锌表面同时形成的、相互均匀分散一体的混合膜。
[0030](2)本专利技术采用的可溶性铈(Ⅳ)盐既是氧化剂又是成膜剂，在钝化液中，氧化剂的主要作用是氧化，将镀锌的金属锌氧化，而成膜剂的作用是成膜。本专利技术的可溶性铈(Ⅳ)盐为氧化成膜剂，即可溶性铈(Ⅳ)盐具有氧化性，将镀锌层表面的锌氧化。可溶性铈(Ⅳ)盐的氧化原理为可溶性铈(Ⅳ)盐将锌氧化，可溶性铈(Ⅳ)盐自身被锌还原为铈(Ⅲ)。铈(Ⅲ)直接参与成膜过程转化为不溶性的铈(Ⅲ)化合物。因此，可溶性铈(Ⅳ)盐既作为氧化剂氧化，氧化反应后的铈(Ⅲ)又作为成膜剂成膜。
[0031](3)经研究，锌表面与钝化液钝化的过程是固
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液非均相反应过程，反应只发生在固体和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锌表面无铬钝化液，其特征在于，含有可溶性硅酸盐和可溶性铈(Ⅳ)盐，其中可溶性硅酸盐为成膜剂，可溶性铈(Ⅳ)盐为氧化成膜剂；所述钝化液的pH值为2.0～3.0。2.根据权利要求1所述锌表面无铬钝化液，其特征在于，所述钝化液中，可溶性铈(Ⅳ)盐的浓度为5g/L～20g/L。3.根据权利要求2所述锌表面无铬钝化液，其特征在于，所述可溶性铈(Ⅳ)盐为硫酸高铈。4.根据权利要求1所述锌表面无铬钝化液，其特征在于，所述钝化液中，可溶性硅酸盐的浓度为5g/L～35g/L。5.根据权利要求4所述锌表面无铬钝化液，其特征在于，所述钝化液中，可溶性硅酸盐为硅酸钠、硅酸钾中的一种或其组合。6.根据权利要求1所述锌表面无铬钝化液，其特征在于，所述钝化液还含有成...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏中华，陈小平，赵栋梁，卢泽琴，王向东，黄涛，汪兵，刘清友，贾书君，
申请(专利权)人：钢铁研究总院，
类型：发明
国别省市：