專利名稱：一種鍍鋅工件墨綠色鈍化膜的加工工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電鍍技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種鍍鋅工件墨綠色鈍化膜的加工工藝。
背景技術(shù)：
由于鋼鐵基體容易生銹，工業(yè)上通常通過電鍍鋅來加以保護(hù)，也就是以鋅的犧牲 來保護(hù)鋼鐵基體。但鋅是一種化學(xué)性質(zhì)很活潑的金屬，工件鍍鋅后如不進(jìn)行后處理，鍍層很 快就會變暗，并相繼出現(xiàn)白色腐蝕物。為避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，往往是采用鈍化液來對工件 的鍍鋅層進(jìn)行鈍化處理，使鍍鋅層表面形成一層鈍化膜，以提高其耐腐蝕性。鈍化膜形成 后，不但可以大大提高鍍鋅層的耐腐蝕性，而且鍍鋅層的外觀也變得豐富多彩。根據(jù)鈍化液 的不同，鍍鋅層的外觀可以呈現(xiàn)彩虹色，也可呈現(xiàn)白色、藍(lán)白色、軍綠色、黑色、金黃色等。目 前尚沒有鍍鋅工件墨綠色鈍化膜加工工藝的相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鍍鋅工件墨綠色鈍化膜的加工工藝，這種工藝形成的鈍 化膜光澤度好，附著力好、耐腐蝕性強(qiáng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案的特征是采取以下步驟a、將鍍鋅工件從電鍍槽中取出，用水清洗，去掉工件上殘留的電鍍?nèi)芤?；b、將清先后的工件放入一定濃度的硝酸溶液中進(jìn)行出光；C、用去離子水將出光后的工件上殘留的出光液清洗干凈，然后將工件放入墨綠色 鈍化液中進(jìn)行鈍化；d、鈍化結(jié)束后，將工件從鈍化液中取出，在空氣中靜置一段時(shí)間，使鈍化液和鋅層 的反應(yīng)充分進(jìn)行；e、將工件用去離子水快速清洗一遍，然后再用高溫去離子水快速燙洗，最后用冷 風(fēng)吹干或恒溫烘干即可。本發(fā)明中，b步驟中所說的硝酸溶液為的硝酸溶液，出光時(shí)間為Is ；c步驟鈍 化過程中要輕微抖動工件，在墨綠色鈍化液中停留的時(shí)間30-50s ；d步驟中在空氣中靜置 的時(shí)間為60-120S ；e步驟中用去離子水快速清洗的時(shí)間為Is ；所說的高溫去離子水是指 60°C的去離子水，燙洗時(shí)間為Is ；恒溫烘干指的溫度為60°C，烘干時(shí)間為15-20min。按1升鈍化液計(jì)，所說的i■綠色鈍化液的組分為
鉻酐20-25(g/L)；
磷酸/(d= 1.7)10-ll(ml/L)
硝酸/(d = 1.4)2-2. 5 (ml/L)
硫酸/(d = 1. 84)2-2. 5 (ml/L)
冰醋酸4-5 (ml/L)
硝酸銀0. 007-0. 008(g/L)
余量為去離子水。
上述墨綠色鈍化液的制備方法為在鈍化槽內(nèi)預(yù)先注入適量去離子水，然后依次 加入所需量的鉻酐、磷酸、硝酸、硫酸、冰醋酸和硝酸銀；向鈍化槽中補(bǔ)加去離子水至預(yù)定液 面，攪拌均勻。加入鉻酐后應(yīng)充分?jǐn)嚢瑁蛊涑浞秩芙夂笤偌尤肫渌M分；所加入的硝酸銀 應(yīng)先用去離子水使其溶解后再加入到鈍化槽中；加入所有原料并補(bǔ)加去離子水至預(yù)定液面 攪拌均勻后用PH試紙測定溶液的pH值，并用冰醋酸調(diào)整使溶液的pH值不高于1. 5。本發(fā)明形成的鍍鋅墨綠色鈍化膜是由兩價(jià)鋅、三價(jià)鉻、六價(jià)鉻的堿式鉻酸鹽水合 物膠體組成，在膜的骨架結(jié)構(gòu)中還嵌有黑色金屬粒子及磷酸鹽，以保持膜的墨綠色外觀。所 形成的鈍化膜中的兩價(jià)鋅離子來源于鋅層。當(dāng)鋅層進(jìn)入鈍化液時(shí)，在金屬與鈍化液的界面 層內(nèi)，由于酸的存在及鉻酐的氧化作用，使金屬鋅溶解。在此界面層膜內(nèi)，PH值迅速提高， 同時(shí)發(fā)生六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻，三價(jià)鉻在堿性膜中形成膜的膠體骨架，此時(shí)溶液的酸度不 可太高，否則此膠體膜將被氫離子所溶解，故必須嚴(yán)格控制PH值在1 1. 5的范圍內(nèi)，在膜 層中形成pH梯度，使溶液一側(cè)膜的溶解和鋅表面一側(cè)膜的形成達(dá)成平衡，此時(shí)黑色金屬粒 子同時(shí)擴(kuò)散到鈍化膜中。此過程在30 50s內(nèi)即告完成，如果繼續(xù)延長時(shí)間，將使鋅層繼 續(xù)消耗，造成不必要的損失。工件離開鈍化液后，鈍化膜在空氣中應(yīng)適當(dāng)停留60 120s，這 樣有利于鈍化膜表面的鈍化膜繼續(xù)成膜反應(yīng)，使膜層增厚，同時(shí)去掉多余的鈍化液，然后再 進(jìn)入去離子水中快速浸洗和浸燙，最后再用冷風(fēng)吹干或60°C恒溫烘干。具體地說，在酸性溶液中，鉻酐溶于水后主要生成Cr2072_，并存在如下離子平衡2Cr0廣+2H. — Cr2O廣+H2O 式(1)Cr2O72-是一個(gè)很強(qiáng)的氧化劑，鍍鋅零件浸入鈍化液中時(shí)，其表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)陽極反應(yīng)Zn— Zn2++2e陰極反應(yīng)Cr042、14H++6e — 2Cr3++7H202H++2e — H2 個(gè)溶液中還存在著磷酸，并存在如下平衡H3PO4 — H2PO4^H+H2PO4- — HPO42^H+HPO42-— PO43^H+與此同時(shí)，陽極反應(yīng)生成的Zn2+，會與界面上的磷酸根及磷酸氫根發(fā)生反應(yīng)，生成 一些不溶性的磷酸鹽。陰極反應(yīng)所生成的Cr3+，也會與磷酸根起反應(yīng)，生成不溶性的磷酸鉻
Τττ . ο另一方面，由于鋅層表面的電化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)界面的pH值升高，促使反應(yīng)式⑴的 平衡向左移動，即反應(yīng)界面的部分Cr2O廣離子生成了 Cr042_離子，Cr3+和Zn2+等陽離子與 P043_、Cr042_、HP042_、S042_、以及H2O等發(fā)生反應(yīng)，形成大型網(wǎng)狀分子的凝膠化合物。此時(shí)溶液 的酸度不可太高，否則此膠體膜將被H+溶解，因此要嚴(yán)格控制pH值在1 1. 5之間，以在 膜中形成PH梯度，使溶液一側(cè)發(fā)生的膜的溶解過程和鋅表面一側(cè)發(fā)生的膜的形成過程達(dá) 成平衡。此時(shí)染色粒子Ag同時(shí)擴(kuò)散入鈍化膜中，以確保膜層的墨綠色外觀。本發(fā)明具有以下有益效果1、使用本發(fā)明方法對鍍鋅工件進(jìn)行鈍化，所形成的鈍化膜的效果好。鍍鋅工件鈍 化后，形成的鈍化膜外觀典雅、油亮，光度柔和，綠色調(diào)中帶有黑色，猶如涂漆層，與軍綠色
4鈍化膜和黑色鈍化膜截然不同，且鈍化膜的附著力好，表面有很強(qiáng)的憎水性，耐腐蝕性好。 按照GB9791-2003規(guī)定的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行附著力試驗(yàn)，使用本發(fā)明所形成的鈍化膜，能經(jīng)受 用無粒軟橡皮擦手工往復(fù)擦拭90次不露底。按GB/T6458-86規(guī)定的試驗(yàn)方法進(jìn)行耐腐蝕 性試驗(yàn)，使用本發(fā)明所形成的鈍化膜，經(jīng)中性鹽霧試驗(yàn)，400小時(shí)不出現(xiàn)白色腐蝕物。2、本發(fā)明具有較好的社會效益。目前的電鍍工藝中，酸性氯化鉀鍍鋅工藝是為數(shù) 不多的綠色環(huán)保工藝之一，而本發(fā)明工藝特別適合與該鍍鋅工藝配伍使用。試驗(yàn)表明，本發(fā) 明對采用酸性氯化鉀鍍鋅工藝的工件進(jìn)行鈍化時(shí)，可以顯示出其獨(dú)特的優(yōu)勢，其形成的鈍 化膜不但耐腐蝕性強(qiáng)，且色彩鮮艷，光澤度好。3、本發(fā)明工藝簡單，原料易得，設(shè)計(jì)合理，便于實(shí)施。


圖1是墨綠色鈍化試樣的XRD譜圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1、本實(shí)施例鍍鋅工件墨綠色鈍化膜的加工工藝為如下①制備墨綠色鈍化液按1升溶液的量計(jì)，墨綠色鈍化液的組分為鉻酐20(g/L)；
磷酸/(d =1.7)ll(ml/L)
硝酸/(d =1.4)2. 5 (ml/L)
硫酸/(d =1. 84)2. 5 (ml/L)
冰醋I酸5(ml/L)；
硝酸ι銀0. 008(g/L)余量為去離子水。其制備方法為在鈍化槽內(nèi)預(yù)先注入適量去離子水，按上述組分 的比例加入所需量的鉻酐后充分?jǐn)嚢瑁蛊涑浞秩芙?，然后依次加入所需量的磷酸、硝酸?硫酸、冰醋酸和硝酸銀，其中所加入的硝酸銀應(yīng)先用去離子水使其溶解后再加入到鈍化槽 中；向鈍化槽中補(bǔ)加去離子水至預(yù)定液面，攪拌均勻；用PH試紙測定溶液的pH值，并用冰 醋酸調(diào)整使溶液的PH值不高于1. 5。②將鍍鋅工件進(jìn)行鈍化a、將鍍鋅工件從電鍍槽中取出，用水清洗，去掉工件上殘留的電鍍?nèi)芤?；b、將清洗后的工件放入的硝酸溶液中出光，時(shí)間為Is ；C、用去離子水將出光后的工件上殘留的出光液清洗干凈，然后放入上述制備好的 墨綠色鈍化液中進(jìn)行鈍化，注意鈍化過程中應(yīng)輕微抖動工件，工件在鈍化液中停留的時(shí)間 為 30-50s ；d、鈍化結(jié)束后，將工件從鈍化液中取出，在空氣中靜置60-120S，使鈍化液和鋅層 的反應(yīng)充分進(jìn)行；e、將工件用去離子水快速清洗一遍，時(shí)間為ls，然后用60°C的高溫去離子水快速 燙洗，燙洗時(shí)間為ls，最后用冷風(fēng)吹干，或在60°C的溫度下恒溫烘干1520min。本實(shí)施例對鍍鋅工件形成的墨綠色鈍化膜，經(jīng)測試得知其附著力和耐腐蝕性能均大大高于國標(biāo)要求。采用英國牛津公司的INCAx-sight能譜儀(EDS)對墨綠色鈍化膜的表
面進(jìn)行分析，測得墨綠色鈍化膜表面元素分布情況見下表 采用日本理學(xué)電機(jī)株式會社生產(chǎn)的型號為D/max-rB的X射線衍射儀，在測試條件 為銅靶(Cu-Κα )、管壓40kV、管流100mA、掃射速度6° /min、掃描范圍30° 90°的條件 下，分析鈍化層的相組成，得到墨綠色鈍化試樣的XRD譜圖如圖1所示。圖中用不同符號標(biāo) 注出所含的物質(zhì)，XRD分析結(jié)果表明，除了 Zn晶體(鍍鋅層)以外，還出現(xiàn)了其它物質(zhì)，它 們分別是 CrPO4、Cr (OH) 3、CrOOH, Cr2O3、Zn (OH) 2、2Zn0 · CrO3 · H20 和 Zn3 (PO4) 2 · 4H20。實(shí)施例2、本實(shí)施例每升·區(qū)綠色鈍化液的組分為
鉻酐25(g/L)；
磷酸/(d= 1.7)10(ml/L)；
硝酸/(d = 1.4)2(ml/L)；
硫酸/(d = 1. 84)2(ml/L)；
冰醋I酸4(ml/L)；
硝酸ι銀0. 007(g/L)；
余量為去離子水。其他技術(shù)特征同實(shí)施例1。
權(quán)利要求
一種鍍鋅工件墨綠色鈍化膜的加工工藝，其特征是采取以下步驟a、將鍍鋅工件從電鍍槽中取出，用水清洗，去掉工件上殘留的電鍍?nèi)芤?；b、將清洗后的工件放入一定濃度的硝酸溶液中進(jìn)行出光；c、用去離子水將出光后的工件上殘留的出光液清洗干凈，然后將工件放入墨綠色鈍化液中進(jìn)行鈍化；d、鈍化結(jié)束后，將工件從鈍化液中取出，在空氣中靜置一段時(shí)間，使鈍化液和鋅層的反應(yīng)充分進(jìn)行；e、將工件用去離子水快速清洗一遍，然后再用高溫去離子水快速燙洗，最后用冷風(fēng)吹干或恒溫烘干即可。
2.如權(quán)利要求1所述的鍍鋅工件墨綠色鈍化膜的加工工藝，其特征是b步驟中所說的 硝酸溶液為的硝酸溶液，出光時(shí)間為Is。
3.如權(quán)利要求1所述的鍍鋅工件墨綠色鈍化膜的加工工藝，其特征是c步驟鈍化過程 中要輕微抖動工件，在墨綠色鈍化液中停留的時(shí)間30-50s。
4.如權(quán)利要求1或3所述的鍍鋅工件墨綠色鈍化膜的加工工藝，其特征是所說的墨綠 色鈍化液是指按1升鈍化液的量計(jì)，所含有的各組分的量為鉻酐20-25 (g/L)；磷酸/(d= 1.7)10-11 (ml/L)硝酸/(d= 1.4)2-2. 5 (ml/L)硫酸/(d= 1.84)2-2. 5 (ml/L)冰醋酸4-5 (ml/L)硝酸銀0. 007-0. 008 (g/L)余量為去離子水。
5.如權(quán)利要求4所述的鍍鋅工件墨綠色鈍化膜的加工工藝，其特征是墨綠色鈍化液的 制備方法為在鈍化槽內(nèi)預(yù)先注入適量去離子水，然后依次加入所需量的鉻酐、磷酸、硝酸、 硫酸、冰醋酸和硝酸銀；向鈍化槽中補(bǔ)加去離子水至預(yù)定液面，攪拌均勻。
6.如權(quán)利要求5所述的鍍鋅工件墨綠色鈍化膜的加工工藝，其特征是先加入鉻酐后充 分?jǐn)嚢?，使其充分溶解后再加入其他組分；所加入的硝酸銀應(yīng)先用去離子水使其溶解后再 加入到鈍化槽中；加入所有原料并補(bǔ)加去離子水至預(yù)定液面攪拌均勻后用PH試紙測定溶 液的PH值，并用冰醋酸調(diào)整使溶液的pH值不高于1.5。
7.如權(quán)利要求1所述的鍍鋅工件墨綠色鈍化膜的加工工藝，其特征是d步驟中在空氣 中靜置的時(shí)間為60-120S。
8.如權(quán)利要求1所述的鍍鋅工件墨綠色鈍化膜的加工工藝，其特征是e步驟中用去離 子水快速清洗的時(shí)間為Is ；所說的高溫去離子水是指60°C的去離子水，燙洗時(shí)間為Is ；恒 溫烘干是指溫度為60°C，烘干時(shí)間為15-20min。
全文摘要
一種鍍鋅工件墨綠色鈍化膜的加工工藝，該工藝是將出光后的工件放入墨綠色鈍化液中進(jìn)行鈍化，然后經(jīng)清洗、燙洗、吹干或烘干即可。該墨綠色鈍化液的成分是鉻酐、磷酸、硝酸、硫酸、冰醋酸和硝酸銀。本發(fā)明對鍍鋅工件形成的鈍化膜外觀典雅、油亮，光度柔和，綠色調(diào)中帶有黑色，猶如涂漆層，與軍綠色鈍化膜和黑色鈍化膜截然不同，且鈍化膜的附著力好，表面有很強(qiáng)的憎水性，耐腐蝕性好。
文檔編號C23C22/78GK101899660SQ20091001547
公開日2010年12月1日 申請日期2009年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者曹玉寶, 王宏 申請人:濰坊學(xué)院