本发明专利技术公开了一种镀锌及锌合金黑色钝化液及其制备方法，该种钝化液组成为：三价铬盐５－５０ｇ／Ｌ，辅助成膜剂１－１０ｇ／Ｌ，还原剂０．２－１０ｇ／Ｌ，ｐＨ缓冲剂２－１５ｇ／Ｌ，螯合剂１－５０ｇ／Ｌ，黑化剂０．５－１０ｇ／Ｌ，氧化剂１－５０ｇ／Ｌ，ｐＨ调节剂０－５０ｇ／Ｌ。本发明专利技术钝化液具有工作液性能稳定，操作简便易学，成本较低，经此工作液钝化后的锌及锌合金镀件乌黑油亮，色泽均匀，耐蚀性能好，达到７２小时８级水平，结合力佳，镀液和镀层中完全不含Ｃｒ（ＶＩ），工件长期放置也不会检测出Ｃｒ（ＶＩ），具有很高的市场竞争力和发展潜力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种镀后处理剂，特别涉及到一种镀锌及锌合金黑色钝化液及其制 备、使用方法，此钝化液具有稳定性好、成本较低、钝化层乌黑、色泽均勻，镀层完全 无Cr(VI)、抗腐蚀性能好的优点。
技术介绍
镀锌及锌合金黑色钝化是获得黑色装饰层的方法之一，与其他获得黑色装饰层 的方法如镀黑铬、黑镍，钢铁发蓝、镀锌层着色等相比，具有处理工艺简单，成本低 廉，抗蚀性好的优点。镀锌及锌合金黑钝化兼有装使镀层和耐蚀镀层的优点，黑钝后 的镀层具有良好的抗蚀性和结合力，而且纯黑油亮，色调均勻美观大方，具有减少视觉 疲劳，消除散射光，防止漫散射作用，加之符合现代工业对黑色涂层的装饰性和功能性 的要求，因而被广泛应用于各个领域，特别适用于电子产品、太阳能集热器、无线电仪 表、光学仪器、汽车零件、日用五金等，显示旺盛的生命力和潜力。现有黑色钝化工艺大多是采用铬酸酐对镀锌或锌合金层进行钝化，钝化层均含 有六价铬，随着人们环保意识的增强，其应用逐渐受到严格限制，毒性较低的三价铬镀 锌钝化液取代高毒性的Cr(VI)钝化液已是大势所趋。早期的三价铬黑色钝化液只是将 Cr(VI)钝化液中的Cr(VI)化合物替换成三价铬化合物，在这种三价铬钝化液中生成的 钝化膜颜色为天蓝色，耐蚀性很差(耐盐雾试验小于36h)，根本无法替代Cr (VI)钝化工 艺。之后陆续出现了改进型的黑色三价铬钝化产品。目前市场上已经出现了多种三价 铬钝化液产品，并得到了大规模的应用。其耐蚀性和装饰性已达到或超过六价铬钝化液 的钝化效果。但是经三价铬钝化液处理的钝化件，放置一段时间后，钝化膜中会出现六 价铬，而且随着放置时间的延长，六价铬会逐渐增加，远远超过欧盟法规RoHS指令和 WEEE指令的要求。这一问题已成为困扰三价铬钝化技术进一步推广与应用，已经造成 了不少企业发生退货问题，成为三价铬钝化中最为棘手并亟需解决的问题。专利CN101831648C所述基于有机前躯体的三价铬黑色钝化液，其特征是所述 酸性媒介染料为酸性媒介黑PV和酸性媒介黑T中的一种或两种，形成染料-铬-染料的 络合物黑色色淀，附着在凝胶状的Cr(OH)3沉淀中，得到黑色钝化膜，但由此得出的钝 化膜结合力不好，黑色膜不均勻，容易脱落。专利CN101668882A中叙述了一种用于在 含锌合金层上制备基本无铬(VI)黑色钝化层，详细叙述了其中羧酸组成、其他组成成分 和使用方法，但是由于钝化液中存在氧化剂成分，如硝酸等，同时在存放和使用过程中 可能与空气接触，会使镀液中产生Cr(VI)，工作液中又没有可以将生成的Cr(VI)还原的 物质，在生产过程中会残留在镀层中，而且随着放置时间的延长，六价格会逐渐增加， 不能通过钝化层无Cr(VI)检测。市场上使用的黑色钝化剂普遍存在的问题是成本较高、钝化液稳定性差、钝化 液调整困难，需要一定的技术水平，钝化层不均勻，外观效果不理想，钝化层抗腐蚀性 能差、镀层含有或会产生Cr(VI)等。因此研发出一种稳定性好、完全无Cr(VI)且成本较低的三价铬黑色钝化液有着现实的意义，而且具有可观的市场前景。
技术实现思路
本专利技术旨在提供，此三价铬镀锌黑色钝化液性能稳定、操作管理简便、成本低廉，经此钝化液钝化的锌镀层乌黑油亮、色 泽均勻、耐蚀性好、结合力佳，镀液和镀层中完全不含有Cr(VI)，适合在在各大厂家推 广应用。本专利技术是通过以下技术方案实现的一种镀锌及锌合金黑色钝化液，溶剂为水，其组成为三价铬盐5_50g/L辅助成膜剂l-10g/L还原剂0.2_10g/LpH 缓冲剂 2_15g/L螯合剂l_50g/L黑化剂0.5_10g/L氧化剂l_50g/LpH 调节剂 0_50g/L。优选的，本专利涉及的三价铬镀锌黑色钝化液，组成如下三价铬盐10_l5g/L辅助成膜剂2_5g/L还原剂l_4g/LpH 缓冲剂 2_7g/L螯合剂10_20g/L黑化剂5_8g/L氧化剂3-10g/LpH 调节剂 5_8g/L。上述组成的添加剂提及的三价铬盐可以选择任意可溶的三价铬盐，如氯化铬、 硝酸铬、六水硫酸铬、碱式硫酸铬、磷酸铬、硫酸铬钾、草酸铬、醋酸铬、氢氰酸铬 等，优选三价铬盐为氯化铬、硝酸铬、硫酸铬和碱式硫酸铬，主要作用是钝化膜的主要 成分，构成了钝化膜的骨架，而且价格低廉，采购较容易。此专利提及的三价铬黑色镀 锌钝化剂中铬盐含量为5-50g/L，优选含量为10-15g/L。上述组成的添加剂中提及的辅助成膜剂主要作用为帮助在锌及锌合金镀层表面 辅助成膜，提高与锌及锌合金底层的结合力，提高镀层的耐蚀力和镀层的均勻性。本专 利所述的辅助成膜剂选自钴盐、无机硅或有机硅化合物、无机磷或有机磷化合物、烯烃 聚合物中的一种或几种任意比例混合，用量为l-10g/L，最优含量为2_5g/L。其中钴 盐可以选择硫酸钴、氯化钴、硝酸钴中的一种，加入钴盐可以明显提高钝化层的耐蚀性 能。本专利提及的无机硅或有机硅化合物其中无机硅为如酸性硅溶胶、纳米SiO2等中 的一种，而有机硅则可以选择多种型号的硅烷偶联剂，如硅烷偶联剂A-150，A-151， A-171, A-172, A-1100, A-187，A-174，A-1891，A-189，A-1120，KH-550，KH-560, KH-570, KH-580，KH-590，KH-902，KH-903，KH-792 等中的一种，这些有机硅或无机硅化合物被填充在钝化膜的骨架中，克服的三价铬钝化无自愈能力的缺 点，大大提高膜层的耐蚀性能，同时能提高镀层均勻性能。本专利所提及的无机磷或有 机磷化合物其中无机磷选自磷酸及其盐如磷酸、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸三钠等 中的一种或几种任意组成，而有机磷化合物则选自植酸、羟乙叉基二膦酸(HEDP)、乙二 胺四甲叉膦酸、羟基乙叉二膦酸钙、氨基三甲叉膦酸等中的一种或几种任意组合。这些 有机膦化合物和无机磷化合物的作用是在形成的钝化层表面与锌或其他金属配位时，形 成一层致密的单分子保护膜，有效阻止02、H2O等进入金属表面，抑制金属的腐蚀，同 时阻止Cr(III)氧化成Cr(VI)。本专利提及的烯烃聚合物是指注入聚乙烯、聚氯乙烯、聚 苯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、酚树脂等，其可以在钝化层表面形成有机膜，阻止02、H2O 进入金属表面，提高钝化层的耐蚀性能，同时阻止Cr(III)氧化成Cr(VI)。 本专利所提及的还原剂主要为一些在酸性条件下具有还原性能的化合物，主要 作用是将钝化剂由于三价铬原料的原因或钝化剂在存放过程中的不断生成的Cr(VI)还原 为Cr(III),进一步形成无Cr(VI)工艺，本专利所提及的还原剂可以选自双氧水、次亚磷 酸钠、亚硫酸钠、硫脲等中的一种，其用量范围在0.1-10g/L，优选用量为l_4g/L。本专利提及的pH缓冲剂选自硼酸、四硼酸钠、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸 氢二钾、磷酸氢二钠、磷酸二氢铵、乙酸、乙酸钠、草酸三氢钾、酒石酸氢钾、邻苯二 甲酸氢钾等具有缓冲的酸或盐类中的一种或多种，优先选择为硼酸、磷酸二氢铵、乙酸 和乙酸钠中的一种，其用量范围在2-15g/L，优选用量为2-7g/L。pH缓冲剂的主要作用 是减缓钝化液的pH变化，可以保证一段时间内不调整钝化液pH值进行钝化而对钝化层 不产生影响。本本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种镀锌及锌合金黑色钝化液，其特征是，其组成为：三价铬盐５－５０ｇ／Ｌ辅助成膜剂１－１０ｇ／Ｌ还原剂０．２－１０ｇ／ＬｐＨ缓冲剂２－１５ｇ／Ｌ螯合剂１－５０ｇ／Ｌ黑化剂０．５－１０ｇ／Ｌ氧化剂１－５０ｇ／ＬｐＨ调节剂０－５０ｇ／Ｌ溶剂为水。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：史晓峰，王鲁艳，
申请(专利权)人：济南德锡科技有限公司，
类型：发明
国别省市：88
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