專利名稱：電鍍Zn-Ni合金鍍層的無鉻無氟彩色鈍化溶液及其鈍化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電鍍ai-Ni合金鍍層的無鉻無氟彩色鈍化溶液及其鈍化方法。
背景技術(shù)：
電鍍S1-Ni合金鍍層具有優(yōu)良的耐蝕性、低氫脆性，因此作為鋼鐵材料、尤其是高強(qiáng)度鋼的防護(hù)鍍層，在航空航天、汽車、機(jī)械等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。電鍍Si-Ni合金鍍層經(jīng)鈍化處理后，不但可以提高其耐蝕性，而且可以賦予鍍層良好的外觀。但是，耐蝕性優(yōu)良的Si-Ni合金鍍層中鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%左右，如此高的鎳含量就導(dǎo)致鍍層的鈍化處理非常困難。盡管目前已有鉻酸鹽鈍化工藝，但是鈍化液含有的Cr6+離子具有較高的毒性， 對(duì)人體和生態(tài)環(huán)境有較大危害，其應(yīng)用已受到嚴(yán)格限制。即使是三價(jià)鉻鈍化工藝，在鍍件放置一段時(shí)間后，鈍化膜中也能檢出Cr6+化合物，因此也不能完全避免Cr6+的污染問題。因此，亟待開發(fā)性能優(yōu)良的、適于Si-Ni合金鍍層的無鉻、無氟鈍化液及其鈍化處理方法。目前，關(guān)于S1-Ni合金鍍層的無鉻鈍化工藝國(guó)內(nèi)外均未見報(bào)道。關(guān)于鍍鋅層的無鉻鈍化工藝，主要有鉬酸鹽鈍化液(如公開號(hào)為CN 101144158A的發(fā)明“熱浸鍍鋅鋼板鉬酸鹽/磷酸鹽復(fù)合體系無鉻鈍化方法”)、硅酸鹽鈍化液(如公開號(hào)為CN 101135050A的發(fā)明“一種硅酸鹽清潔鈍化工藝”)、稀土金屬鹽鈍化液(如公開號(hào)為CN 101538706A的發(fā)明 “一種熱鍍鋅層表面防腐蝕的稀土轉(zhuǎn)化膜的制備方法”)、有機(jī)硅烷鈍化液(如公開號(hào)為CN 101289741A的發(fā)明“用于電鍍鋅鋼板表面處理的無鉻鈍化液及其使用方法”)等。鉬酸鹽鈍化膜由于其表面存在微裂紋，導(dǎo)致耐蝕性比鉻酸鹽鈍化膜差；硅酸鹽鈍化膜是氧化硅聚合物，鈍化液中未加添加劑或不作后處理的硅酸鹽鈍化膜耐蝕性較差；稀土金屬鹽鈍化膜比較薄，厚度增加則膜層容易開裂；有機(jī)硅烷鈍化液成本高、鈍化液穩(wěn)定性差，維護(hù)復(fù)雜。由此可見，即使是鋅鍍層的無鉻鈍化膜也達(dá)不到與鉻酸鹽相近的成膜性和耐蝕性，仍無法完全取代鉻酸鹽鈍化膜。因此，研制一種無鉻、無氟、穩(wěn)定的適于Si-Ni合金鍍層的鈍化液及其鈍化處理方法具有一定的開創(chuàng)性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，是要提供一種電鍍Si-Ni合金鍍層的無鉻無氟彩色鈍化溶液及其鈍化方法，一種用于電鍍Si-Ni合金鍍層的低毒、穩(wěn)定性好、成本低、操作簡(jiǎn)便、鈍化膜性能優(yōu)于鉻酸鹽彩色鈍化的無鉻、無氟的鈍化液及其鈍化處理工藝。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，所述電鍍Si-Ni合金鍍層的無鉻無氟彩色鈍化溶液，其制作步驟如下稱取成膜劑3(T70g，成膜促進(jìn)劑2(T50g，有機(jī)酸l(T40g，加入蒸餾水使之全部溶解，用酸或堿將PH值調(diào)節(jié)為2. (Γ5. 0，加熱或冷卻到3(T60°C。本發(fā)明所述成膜劑由鉬酸鹽、鎢酸鹽、鈦酸鹽、硅酸鹽、磷酸鹽中的一種或幾種組成；所述成膜促進(jìn)劑由硝酸鹽、氯酸鹽、硫酸鹽中的一種或幾種組成；所述有機(jī)酸由草酸、 丙二酸、丁二酸中的一種或幾種組成；調(diào)節(jié)PH值時(shí)所用的酸為硫酸、硝酸、鹽酸、甲磺酸、苯磺酸中的一種或多種；所用的堿為氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或多種。本發(fā)明所述電鍍Si-Ni合金鍍層的無鉻無氟彩色鈍化方法，將電鍍有Si-Ni合金鍍層的工件浸入鈍化溶液中10(T200s，置于空氣中l(wèi)(T50s，之后用水沖洗干凈，冷風(fēng)吹干。 為提高耐蝕性能，鈍化后還需要進(jìn)行老化處理，老化工藝是將經(jīng)過鈍化的工件置于恒溫干燥箱中，溫度為5(T80°C，時(shí)間為l(T30min。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的鈍化液不但無鉻、無氟，而且也不含其他有毒有害物質(zhì)，配成的鈍化液放置30天以上無明顯變化。使用該鈍化液，每升鈍化液可連續(xù)鈍化 Zn-Ni合金鍍件0. 5^0. 7m2。采用該鈍化液對(duì)鎳含量在13%左右的Si-Ni合金鍍層進(jìn)行鈍化處理，得到的彩色鈍化膜，在自然光、平鋪狀態(tài)下為類桔黃色彩色膜，在太陽光照射下為粉黃相間的彩色膜，鈍化膜耐蝕性優(yōu)于鉻酸鹽彩色鈍化膜。


圖1為電鍍Si-Ni合金鍍層經(jīng)不同鈍化處理方式所得鈍化試件在NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3. 5%的水溶液中測(cè)得的線性掃描極化曲線。圖中1. Zn-Ni合金鍍層未鈍化，2.實(shí)施例1，3.實(shí)施例2，4.鉻酸鹽鈍化。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所述的無鉻無氟鈍化液由成膜劑(鉬酸鹽、鎢酸鹽、鈦酸鹽、硅酸鹽、磷酸鹽中的一種或幾種)、成膜促進(jìn)劑(硝酸鹽、氯酸鹽、硫酸鹽中的一種或幾種)及有機(jī)酸(草酸、 丙二酸、丁二酸的一種或幾種)組成。使用前，將成膜劑、成膜促進(jìn)劑、有機(jī)酸混合，用蒸餾水溶解，用酸或堿調(diào)節(jié)PH值至規(guī)定值，加熱或冷卻到規(guī)定溫度。所用到的化學(xué)試劑的等級(jí)為化學(xué)純或分析純。IL無鉻、無氟的Si-Ni合金鍍層鈍化液的制備方法為稱取成膜劑3(T70g，成膜促進(jìn)劑2(T50g，有機(jī)酸l(T40g，加入蒸餾水使之全部溶解，用酸或堿將pH值調(diào)節(jié)為2. (Γ5. 0， 加熱或冷卻到3(T60°C。其中，調(diào)節(jié)pH值時(shí)用到的酸可以為硫酸、硝酸、鹽酸、甲磺酸、苯磺酸中的一種或多種，用到的堿可以為氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或多種。上述無鉻、無氟鈍化液的使用采用一次浸漬鈍化。鈍化工藝是將電鍍有Si-Ni合金鍍層的工件浸入鈍化液中10(T200s，置于空氣中l(wèi)(T50s，之后用水沖洗干凈，冷風(fēng)吹干。 為提高耐蝕性能，鈍化后還需要進(jìn)行老化處理，老化工藝是將經(jīng)過鈍化的工件置于恒溫干燥箱中，溫度為5(T80°C，時(shí)間為l(T30min。該發(fā)明的鈍化液不但無鉻、無氟，而且也不含其他有毒有害物質(zhì)，配成的鈍化液放置30天以上無明顯變化。使用該鈍化液，每升鈍化液可連續(xù)鈍化Si-Ni合金鍍件 0. 5^0. 7m2，經(jīng)過調(diào)整后還可以繼續(xù)鈍化0. 3^0. 5m2，之后若再繼續(xù)調(diào)整、使用，則所得鈍化膜的外觀變差，耐蝕性下降。采用該鈍化液對(duì)鎳含量在13%左右的Si-Ni合金鍍層進(jìn)行鈍化處理，得到的彩色鈍化膜，在自然光、平鋪狀態(tài)下為類桔黃色彩色膜，在太陽光照射下為粉黃相間的彩色膜。 鈍化膜耐蝕性優(yōu)于鉻酸鹽彩色鈍化膜，中性鹽霧試驗(yàn)結(jié)果顯示，該發(fā)明所得鈍化膜開始出白銹時(shí)間為240h，而鉻酸鹽彩色鈍化膜開始出白銹時(shí)間為16 ；電化學(xué)測(cè)試結(jié)果顯示，該發(fā)明所得鈍化膜的自腐蝕電流為2. 55A/cm2,而鉻酸鹽彩色鈍化膜的自腐蝕電流為7. 63A/2
cm 。實(shí)施例1
鈍化液組成為鉬酸鈉30g/L，磷酸鈉10g/L，硝酸鈉35g/L，丁二酸25g/L，pH 4. 0 (用硝酸調(diào)節(jié))。將電鍍有Si-Ni合金鍍層的工件浸入50°C的鈍化液中150s，置于空氣中20s，用水沖洗干凈，冷風(fēng)吹干。然后，將工件置于恒溫干燥箱中，溫度為60°C，時(shí)間為20min。經(jīng)上述工藝所得到的鈍化膜為桔黃色，中性鹽霧試驗(yàn)表明，鈍化膜開始出白銹的時(shí)間為240h。實(shí)施例2:
鈍化液組成為鎢酸鈉40g/L，磷酸鈉15g/L，高氯酸鈉25g/L，丁二酸20g/L，pH 3. 5(用
鹽酸調(diào)節(jié))。將電鍍有Si-Ni合金鍍層的工件浸入40°C的鈍化液中100s，置于空氣中20s，用水沖洗干凈，冷風(fēng)吹干。然后，將工件置于恒溫干燥箱中，溫度為60°C，時(shí)間為20min。經(jīng)上述工藝所得到的鈍化膜為桔紅色，中性鹽霧試驗(yàn)MOh后，鈍化膜表面未出現(xiàn)白銹。實(shí)施例3
鈍化液組成為鈦酸鈉20g/L，硅酸鈉35g/L，硝酸鈉35g/L，草酸25g/L，pH 3. 0 (用硝
酸調(diào)節(jié))。將電鍍有Si-Ni合金鍍層的工件浸入60°C的鈍化液中180s，置于空氣中40s，用水沖洗干凈，冷風(fēng)吹干。然后，將工件置于恒溫干燥箱中，溫度為70°C，時(shí)間為15min。經(jīng)上述工藝所得到的鈍化膜為淺桔黃色，中性鹽霧試驗(yàn)MOh后，鈍化膜表面未出現(xiàn)白銹。實(shí)施例4
鈍化液組成為鉬酸鈉20g/L，硅酸鈉35g/L，硫酸鈉35g/L，丙二酸25g/L，pH 3. 0 (用硫酸調(diào)節(jié))。將電鍍有Si-Ni合金鍍層的工件浸入60°C的鈍化液中100s，置于空氣中30s，用水沖洗干凈，冷風(fēng)吹干。然后，將工件置于恒溫干燥箱中，溫度為60°C，時(shí)間為20min。經(jīng)上述工藝所得到的鈍化膜為桔紅色，中性鹽霧試驗(yàn)MOh后，鈍化膜表面未出現(xiàn)白銹。圖1為電鍍Si-Ni合金鍍層經(jīng)不同鈍化處理方式所得鈍化試件在NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3. 5%的水溶液中測(cè)得的線性掃描極化曲線。對(duì)極化曲線進(jìn)性擬合處理，可得出Si-Ni合金鍍層未鈍化1的鈍化試樣的腐蝕電流密度為40. 51 A/cm2、鉻酸鹽鈍化4的鈍化試樣的腐蝕電流密度為7. 63 A/cm2、本發(fā)明實(shí)施例一 2的鈍化試樣的腐蝕電流密度為3. 39 A/cm2、本發(fā)明實(shí)施例二 3的鈍化試樣的腐蝕電流密度為2. 55A/cm2。該結(jié)果說明，鈍化處理可以明顯提高Si-Ni合金鍍層的耐蝕性，使用本發(fā)明所提供的鈍化液進(jìn)行鈍化處理，所得鈍化膜的耐蝕性比鉻酸鹽鈍化膜要好得多。
權(quán)利要求
1.電鍍ai-m合金鍍層的無鉻無氟彩色鈍化溶液，其制作步驟如下稱取成膜劑 3(T70g，成膜促進(jìn)劑2(T50g，有機(jī)酸l(T40g，加入蒸餾水使之全部溶解，用酸或堿將pH值調(diào)節(jié)為2. 0 5· 0，加熱或冷卻到30 60°C。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述電鍍Si-Ni合金鍍層的無鉻無氟彩色鈍化溶液，其特征是所述成膜劑由鉬酸鹽、鎢酸鹽、鈦酸鹽、硅酸鹽、磷酸鹽中的一種或幾種組成；所述成膜促進(jìn)劑由硝酸鹽、氯酸鹽、硫酸鹽中的一種或幾種組成；所述有機(jī)酸由草酸、丙二酸、丁二酸中的一種或幾種組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述電鍍Si-Ni合金鍍層的無鉻無氟彩色鈍化溶液，其特征是調(diào)節(jié)PH值時(shí)所用的酸為硫酸、硝酸、鹽酸、甲磺酸、苯磺酸中的一種或多種；所用的堿為氨水、 氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或多種。
4.電鍍Si-Ni合金鍍層的無鉻無氟彩色鈍化方法，其特征是將電鍍有Si-Ni合金鍍層的工件浸入鈍化溶液中10(T200s，置于空氣中l(wèi)(T50s，之后用水沖洗干凈，冷風(fēng)吹干。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述電鍍Si-Ni合金鍍層的無鉻無氟彩色鈍化方法，其特征是為提高耐蝕性能，鈍化后還需要進(jìn)行老化處理，老化工藝是將經(jīng)過鈍化的工件置于恒溫干燥箱中，溫度為5(T80°C，時(shí)間為l(T30min。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電鍍Zn-Ni合金鍍層的無鉻無氟彩色鈍化溶液，其制作步驟如下稱取成膜劑30~70g，成膜促進(jìn)劑20~50g，有機(jī)酸10~40g，加入蒸餾水使之全部溶解，用酸或堿將pH值調(diào)節(jié)為2.0~5.0，加熱或冷卻到30~60℃。本發(fā)明提供一種電鍍Zn-Ni合金鍍層的無鉻無氟彩色鈍化方法，將電鍍有Zn-Ni合金鍍層的工件浸入鈍化溶液中100~200s，置于空氣中10~50s，之后用水沖洗干凈，冷風(fēng)吹干。為提高耐蝕性能，鈍化后還需要進(jìn)行老化處理，老化工藝是將經(jīng)過鈍化的工件置于恒溫干燥箱中，溫度為50~80℃，時(shí)間為10~30min。本發(fā)明低毒、穩(wěn)定性好、成本低、操作簡(jiǎn)便、鈍化膜性能優(yōu)于鉻酸鹽彩色鈍化。
文檔編號(hào)C23C22/46GK102199767SQ201110117600
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月9日
發(fā)明者葉金堆, 安茂忠, 趙欣 申請(qǐng)人:宏正(福建)化學(xué)品有限公司