一种钢铁表面无磷无铬钝化成膜液及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种钢铁表面无磷无铬钝化成膜液及其使用方法，制得的该钢铁表面无磷无铬钝化成膜液为用硝酸调节pH值为0.1～6的水溶液，每升水溶液中含有氟化物：1%～20%；钛盐：钛离子浓度为0.001%～1%；氧化剂：0.1%～20%；三价金属盐：0.001%～1%；表面活性剂：0.001%～1%。其使用方法是在1℃～90℃的条件下，将除油除锈处理后的钢铁金属浸泡在钢铁表面无磷无铬钝化成膜液中反应10分钟～360分钟，即在钢铁金属表面形成无磷无铬转化膜层。由于该钢铁表面无磷无铬钝化成膜液中不含六铬价和磷酸盐，使得钢铁表面的处理生产过程及其废旧产品对环境的污染大大减轻，也使得钢铁金属废旧产品的回收再生过程更加方便、更加环保。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钢铁表面处理的方法及钢铁表面防腐膜，更具体地说是一种赋予钢铁表面良好耐蚀和粘合性能的不含六价铬和磷酸盐的钢铁表面环保型钝化液及其使用方法。
技术介绍
钢铁是现代社会中使用最广泛且用量最大的工程材料，遍及国民经济的各个领域，如铁路、机械、建筑、海洋、船舶、化工等，据统计，2009年全国累计生产粗钢56784万吨。然而，钢铁却又是最容易腐蚀的金属。据调查，全世界每90s就有一吨钢铁腐蚀成铁锈，每年因腐蚀报废的钢铁相当于钢铁产量的30%。全世界每年因腐蚀造成的经济损失达到7000亿美元。而在我国，据中国工程院统计，在2000年我国交通部门仅火车和汽车行业的腐蚀损失就高达303亿元，而公路、桥梁和建筑行业因腐蚀造成的损失竟高达1000亿元。钢铁 设备还因腐蚀造成设备性能下降，使生产安全受到严重威胁、生产效率大幅度下降。钢铁防腐蚀处理技术有许多，但钢铁表面磷化处理和钢铁金属表面镀锌再进行铬酸盐钝化(化学转化)处理是钢铁腐蚀保护中目前最常用的两种方法。钢铁表面磷化膜的特点之一是多孔性，膜本身的耐蚀性有限，有的在干燥过程中就迅速产生水锈。因此，磷化处理技术的目的通常是增强钢铁表面与有机涂层的结合力，其处理后的钢铁产品一般只在室内使用。为了提高磷化膜的防腐能力，磷化后通常还必须对磷化膜作进一步填充、氧化作用的封闭钝化处理，使磷化膜能够稳定于大气中。经封闭处理的磷酸盐膜，可以作为钢铁金属基体的防蚀层。尽管如此，该技术产生的磷化膜仍然存在着耐蚀性能差以及磷化液中含有的磷酸盐、重金属离子对环境造成富营养化、重金属污染等缺点。我国国家环境保护“十一五”规划中提出重点发展富营养化污染防治技术，国家环境保护“十二五”规划中要求在重点区域实施总磷排放总量控制，使钢铁表面磷化处理技术的未来应用受到极大影响。作为一种传统的金属表面加工处理工艺，钢铁金属表面镀锌后进行铬酸盐化学转化处理虽然能给钢铁提供极好的腐蚀保护，但由于锌资源的日渐紧缺，以及镀锌过程中剧毒氰化物、铬酸盐钝化处理过程中致癌铬酸盐的使用，尤其是铬酸盐处理的产品由于转化膜含有三致物六价铬，失去使用价值废弃后产生的电子垃圾污染已经对人类环境造成了巨大的危害。随着全球信息产业的迅猛发展，产品更新换代速度的加快，世界各国每年产生的电子垃圾达百万、千万吨，而且这个数字还在逐年攀升。电子垃圾填埋处理时有毒物渗漏对水体、焚化处理时产生的有毒气体对大气的污染对环境和人类健康造成的极大危害，已经受到了全世界的关注。因此，欧盟2006年7月I日实施的《关于在电子电器设备中限制使用某些有害物质》的 RoHS (The Restriction of the Use of Certain HazardousSubstances in Electrical and Electric Equipment)指令，规定从 2006 年 7 月 I 日起，进入欧盟市场的新电子电器产品应不得含有包括六价铬等六种有害物质，其目的在于提高报废电子电器产品的回收及再循环率、减少电子电器产品废料对水源和土壤引起的二次污染、保障社会的可持续发展。我国也于2007年3月I日起执行欧盟RoHS指令，禁止在金属表面处理工艺过程中使用六价铬等有害物质。我国首个十二五专项规划《重金属污染综合防治“十二五”规划》中明确将铬列入首先要控制的五种重金属之一。金属表面铬酸盐转化处理技术这一具有百年历史的传统工艺已经面临着被取消的命运。针对上述污染问题，环保清洁的金属表面防腐蚀处理技术成为该领域的研究热点。在如中国专利申请(申请号200710039973.6)公开的“采用臭氧作为钢铁磷化促进剂的磷化方法”中，采用含有氧化锌、硝酸钾、磷酸、十二烷基硫酸钠等成分组成的磷化液，并在磷化液中通入I. 3 3. 5mg/L的臭氧，在温度为40°C 45°C条件下，磷化处理15分钟，使铁金属表面获得达到国家标准性能要求的均匀磷化膜。在中国专利申请(申请号201010150039. 3)公布的“一种铁锈转化剂”中，使用由铁粉、乌洛托品、甘油组成的前处理液和由多聚磷酸、碳酸锰、醋酸和单宁酸组成的后处理液作为转化剂，在带锈钢铁表面进行喷涂，放置24h后使钢铁表面获得完整的铁锈转化膜。 对于中国专利申请(申请号200710039973. 6)公布的“采用臭氧作为钢铁磷化促进剂的磷化方法”和对于中国专利申请(申请号201010150039. 3)公布的“一种铁锈转化剂”，虽然钢铁表面经上述钝化液处理后，其表面防腐性能有一定提高，但防腐性能并不能满足许多工业应用环境要求。且钝化液中仍含有对人类健康和环境生态造成严重的破坏和影响的磷酸盐。因此，目前工业界迫切需要经济有效、无磷无铬、防腐性能好的钢铁表面钝化处理新技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种不含磷酸盐、六价铬且操作简便的钢铁表面处理钝化液，在一定酸性和温度的条件下处理钢铁一定时间后，在其表面形成一层色泽均匀、耐蚀性能好的无磷无铬转化膜层。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为一种钢铁表面无磷无铬钝化成膜液，其特征在于，制得的该钢铁表面无磷无铬钝化成膜液是用硝酸调节PH值为O. Γ6的水溶液，每升水溶液中含有下列质量浓度的物质氟化物:1% 20%，钛盐钛离子浓度为O. 001% 1% ;氧化剂:0. 1% 20% ;三价金属盐0. 001% 1% ;表面活性剂0. 001% 1%。一个优选的钢铁表面无磷无铬钝化成膜液，该钢铁表面无磷无铬钝化成膜液为pH值为1飞的水溶液，每升水溶液中含有下列质量浓度的物质氟化物4% 15%，钛盐钛离子浓度为O. 0059Π). 5% ;氧化剂0. 5% 13% ;三价金属盐0. 003% 0· 5% ;表面活性剂0. 003% 0· 5%。所述的氟化物采用氟化铵、氟氢化铵、氟化钠、氟氢化钠、氟化钾、氟氢化钾其中的至少一种。所述的钛盐采用氯化钛、硫酸钛、硫酸氧钛、硝酸氧钛、钛酸钠、钛酸钾、氟钛酸铵、氟钛酸钾其中的至少一种。所述的氧化剂采用过硫酸铵、溴酸钾、碘酸钾、钥酸钠、硝酸钠、亚硝酸钠、过氧化钠、过氧化氢、过硼酸钠、高锰酸钾、过氧化钾、氧气、臭氧、氯酸钾、次氯酸钾其中的至少一种。所述的三价金属盐采用三价铈、三价镧、三价铁、三价铝盐其中的至少一种。所述的表面活性剂采用硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、C12 C18烷基三甲基氯(溴)化铵、十六烷基溴代吡啶、季铵化物、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦(司盘)、丹宁酸、没食子酸、聚山梨酯其中的至少一种。上述钢铁表面无磷无铬钝化成膜液的使用方法，其特征在于，该钢铁表面无磷无铬钝化成膜液的使用温度为10°c 90°C，按下列步骤进行I)对于表面污染较重的钢铁金属表面进行除油除锈处理；2)将除油除锈处理后的钢铁金属浸泡在钢铁表面无磷无铬钝化成膜液中，反应10分钟 360分钟，即在钢铁金属表面形成无磷无铬转化膜层。上述钢铁表面无磷无铬钝化成膜液的较优使用温度为20°C 70°C，除油除锈处理后的钢铁金属浸泡在钢铁表面无磷无铬钝化成膜液中反应60分钟 240分钟。 本专利技术的钢铁表面无磷无铬钝化成膜液，具有如下优点(I)铁表面无磷无铬钝化成膜液由于不含会导致水体富营养化的磷酸盐、致癌物六铬价(铬酸盐)以及有毒的重本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢铁表面无磷无铬钝化成膜液，其特征在于，制得的该钢铁表面无磷无铬钝化成膜液为pH值为0.1~6的水溶液，每升水溶液中含有下列质量浓度的物质：氟化物：1%~20%，钛盐：钛离子浓度为0.001%~1%；氧化剂：0.1%~20%；三价金属盐：0.001%~1%；表面活性剂：0.001%~1%。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭瑞光，牛林清，郭洪涛，雷勇刚，陈洁，董巍，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：