本发明专利技术公开了一种无铬钝化液，其pH值为1-5，其原料组成为稀土盐、无机盐、硼酸、硝酸和水；无铬钝化液中：稀土盐含量为1-15g/L，无机盐含量为3-30g/L，硼酸含量为0.1-3g/L，硝酸含量为3-30ml/L；所述稀土盐为钒酸盐和铈盐的混合物，钒酸盐和铈盐的重量比为1∶1.33-6.5；所述无机盐为氯化钠或氯化钾。该无铬钝化液钝化效果好，使用成本低和生产效率高，性能稳定不易变质，贮存时间久。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于金属材料表面处理的钝化液，具体涉及一种无铬钝化液。
技术介绍
防护性镀锌层被广泛应用于现代工业中，但镀锌层在空气中容易被氧化而变暗， 最后产生“白锈”腐蚀。为了提高镀锌层的耐腐蚀性，通常进行钝化处理，以便在镀锌层上覆盖一层保护膜，使锌处于钝态。一般采用铬酸钝化处理的方法。在铬酸钝化过程中，六价铬毒性大，严重污染环境。随着人们环保意识的增强，现在大多采用低铬钝化，以降低成本以及对环境的危害。因此研究开发一种新的能够提高镀锌表面耐蚀能力，同时又能够替代铬酸盐的无铬钝化液，为镀锌企业存在的解决难题，具有重要的经济、环保意义。现有的无铬钝化液，钝化液的稳定性较差，使用成本高，即钝化液在钝化处理完一批工件后，其PH值增加较大，需要补加大量酸来调节PH值才能再次使用，补加及维护工艺复杂，加大了使用成本和降低了生产效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种无铬钝化液。为了实现上述专利技术目的，本专利技术所提供的无铬钝化液的PH值为1-5，其原料组成为稀土盐、无机盐、硼酸、硝酸和水；无铬钝化液中稀土盐含量为l_15g/ L，无机盐含量为 3-30g/L，硼酸含量为0. l-3g/ L，硝酸含量为3-30ml/L ；所述稀土盐为钒酸盐和铈盐的混合物，钒酸盐和铈盐的重量比为1 1. 33-6. 5 ；所述无机盐为氯化钠或氯化钾。所述铈盐为硝酸铈或氯化铈或二者的混合物。所述铈盐为硝酸铈和氯化铈的混合物；硝酸铈和氯化铈的重量比为1 0.5-1。所述钒酸盐为偏钒酸铵或偏钒酸钠或二者的混合物。所述钒酸盐为偏钒酸铵和偏钒酸钠的混合物；偏钒酸铵和偏钒酸钠的重量比为 1 0. 5-1。本专利技术的制备方法为将稀土盐、无机盐分别制成水溶液，然后混合均勻，用无机酸调节PH值至设定范围，即得到无铬钝化液；或者将稀土盐和无机盐直接加入水中，搅拌均勻后，用无机酸调节PH值至设定范围，即得到无铬钝化液。镀锌工件或锌合金工件经本专利技术所提供的无铬钝化液处理后，工件表面形成钝化膜，可提高工件的耐腐蚀能力。钝化膜耐腐蚀机理主要体现在钒酸盐和铈盐与金属表面产生的反应。酸性溶液中钒酸盐既是强氧化剂，又是缓蚀剂，容易发生如下反应 voq + 2H+ + ff--> VOu +H2O。在钝化处理中铈盐是还原剂，Ce3+被氧化成Ce4+，同时也有少量的Ce3+与溶解氧发生反应；反应式如下VO^ + +Cfe^ -^FOit + Hp；ACe^ +07+40H当金属表面钝化时，其表面发生微电池反应，表现为金属的溶解，反应式如下 M -^ifev +Be—。同时，溶液中的溶解氧也可参加阴极还原反应，反应式如下 O2 +H2O + 4c" 40H。上述反应都使得金属表面局部的PH值增加，当PH值增加到一定程度时，溶液中的 Ce3+和Ce4+都会反应生成相应的氢氧化物Ce (OH) 3和Ce (OH) 4在镀锌板表面沉积，形成钝化膜Ce^ +30//- C^(OZZ)5 ； Cs** + AOH' Cfe(Qff)4 ； Cs(Off)3^ f 20Sff Ce(Off)1。溶液的pH值增加，也会使溶解下来的金属离子重新以氢氧化物的形式再次沉积到金属表面，反应式如下M粉 +nOHAf(OH)a。这样在金属表面就会形成M(OH)n, Ce (OH)4, Ce (OH)3的混合物。其中Ce(OH)3和 M (OH) n不稳定，在空气中干燥时，Ce (OH) 3可以氧化成Ce (OH) 4或转变为氧化物，且被缓慢氧化，形成铈的氧化物Ce203、Ce02。M(OH)n可以转化为相应金属氧化物。由于金属上氢氧化物或氧化物膜的存在，尤其是膜对阴极反应活性部位的覆盖，阻碍了氧气和电子在金属表面和溶液之间的转移和传递，即阴极还原反应被稀土膜有效地抑制，从而导致了金属腐蚀速率降低。硝酸具有三方面作用1、使钒酸盐在酸性条件下具有强氧化性，2、铈盐在酸性条件下不会产生水解而使溶液产生沉淀。3、用于控制溶液的PH值。硼酸能使溶液的PH值保持较好的稳定，一种很好的缓冲剂。它是一种三元酸，在钝化液PH值发生变化时，硼酸可发生如下反应HiBO^JI2BO3+H+ ；H* Λ OH ->HjO 它能根据PH值情况放出或吸收1-3个质子，起到缓冲作用，使钝化液的PH值比较稳定，不需要频繁加酸来调节钝化液的PH值，延长了钝化液的使用周期，也就是说本专利技术所提供的无铬钝化液与同量的现有钝化液相比，在不调节PH值的情形下，可以钝化处理更多的工件，可以有效提高生产效率和降低生产成本。氯化物是钝化液的支持电解质，主要是溶液中起导电和活化作用，它的浓度高，钝化液的导电性能就好，电阻就小，可改善钝化膜的质量。本专利技术的优点在于钝化效果好，即工件经本专利技术所提供的无铬钝化液处理后，其表面耐蚀能力高；使用成本低和生产效率高，即不需要频繁加酸来调节PH值，使用周期长，处理工件量大；性能稳定不易变质，贮存时间久；对环境污染小。 具体实施例方式以下通过实施例进一步说明无铬钝化液的配方，这些实施例仅用于说明本专利技术而对本专利技术没有限制。实施例1将0. 5g偏钒酸铵、Ig硝酸铈和3g氯化钠溶入9Mml水中，搅拌均勻，然后加入0. 3g硼酸和6ml硝酸，再搅拌均勻，便制得PH值为2的无铬钝化液。实施例2将2g偏钒酸铵、7g硝酸铈和12g氯化钠溶入990ml水中，搅拌均勻，然后加入0. Ig硼酸和IOml硝酸，再搅拌均勻，便制得PH值为3的无铬钝化液。实施例3将3g偏钒酸铵、8g硝酸铈和15g氯化钠溶入997ml水中，搅拌均勻，然后加入2g硼酸和3ml硝酸，再搅拌均勻，便制得PH值为5的无铬钝化液。实施例4将0. 5g偏钒酸铵、3g硝酸铈和IOg氯化钠溶入995ml水中，搅拌均勻，然后加入3g硼酸和5ml硝酸，再搅拌均勻，便制得PH值为4的无铬钝化液。实施例5将3g偏钒酸铵、4g硝酸铈和6g氯化钠溶入985ml水中，搅拌均勻，然后加入1. 2g硼酸和15ml硝酸，再搅拌均勻，便制得PH值为2. 5的无铬钝化液。实施例6将2g偏钒酸铵、9g硝酸铈和19g氯化钠溶入980ml水中，搅拌均勻，然后加入2. 2g硼酸和20ml硝酸，再搅拌均勻，便制得PH值为1的无铬钝化液。实施例7将4g偏钒酸铵、Ilg硝酸铈和2Ig氯化钠溶入990ml水中，搅拌均勻，然后加入3g硼酸和IOml硝酸，再搅拌均勻，便制得PH值为3的无铬钝化液。实施例8将2g偏钒酸铵、13g硝酸铈和30g氯化钠溶入970ml水中，搅拌均勻，然后加入3g硼酸和30ml硝酸，再搅拌均勻，便制得PH值为1的无铬钝化液。实施例9将2. 7g偏钒酸铵、1. 3g偏钒酸钠、1 Ig硝酸铈和2Ig氯化钠溶入990ml水中，搅拌均勻， 然后加入3g硼酸和IOml硝酸，再搅拌均勻，便制得PH值为3的无铬钝化液。实施例10将2g偏钒酸铵、2g偏钒酸钠、Ilg硝酸铈和21g氯化钠溶入990ml水中，搅拌均勻，然后加入3g硼酸和IOml硝酸，再搅拌均勻，便制得PH值为3的无铬钝化液。实施例11将3g偏钒酸铵、2. 7g硝酸铈、1. 3g氯化铈和6g氯化钠溶入985ml水中，搅拌均勻，然后加入1. 2g硼酸和15ml硝酸，再搅拌均勻，便制得PH值为2. 5的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵美丽，王林同，王素青，孙晓日，宋明君，
申请(专利权)人：潍坊学院，
类型：发明
国别省市：
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