專利名稱：一種電鍍鋅及鋅鐵合金硅酸鹽清潔鈍化液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電鍍鋅及鋅鐵合金硅酸鹽清潔鈍化液，主要用于鋼鐵零件表面電鍍鋅及鋅鐵合金的后處理工序，屬金屬材料表面處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
腐蝕與防腐關(guān)系到經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生命安全，表面工程技術(shù)是解決機(jī)械零部件及材料腐蝕與防護(hù)最經(jīng)濟(jì)有效的手段和方法。
鍍鋅及鋅鐵合金是提高鋼鐵零件抗腐蝕能力的有效途徑，目前廣泛地應(yīng)用于造船工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、航空、建筑等許多領(lǐng)域中。但在潮濕的環(huán)境中，尤其在濕熱環(huán)境中，鍍鋅及鋅鐵合金層易發(fā)生腐蝕，使鍍層表面形成暗灰色或白色疏松的腐蝕產(chǎn)物——白銹；時(shí)間長了會(huì)出現(xiàn)紅銹，從而失去防腐效果。為了提高鍍層的耐蝕性，須對(duì)鍍層進(jìn)行鈍化處理形成表面鈍化膜。
目前幾乎所有的鍍鋅鋼板后處理工藝都采用了鉻酸鹽鈍化處理，但由于鉻酸鹽中六價(jià)鉻毒性高且易致癌，政府已嚴(yán)格限制鉻酸鹽的使用和排放；并且“十一五”規(guī)劃中強(qiáng)調(diào)把開發(fā)環(huán)境保護(hù)技術(shù)放在優(yōu)先位置。因此鉻酸鹽鈍化技術(shù)正面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，而尋求和采用符合環(huán)保要求的無鉻鈍化技術(shù)正成為目前發(fā)展的必然趨勢(shì)。目前國內(nèi)外鍍鋅及其合金層上的無鉻鈍化主要有鉬酸鹽鈍化、稀土金屬鈍化、硅酸鹽鈍化、植酸鈍化和有機(jī)物鈍化等，但這些無鉻鈍化技術(shù)的鈍化效果還達(dá)不到鉻酸鹽鈍化所具有的耐蝕性，或者是費(fèi)用太高，以至于目前還沒有一種無鉻鈍化工藝完全取代鉻酸鹽鈍化工藝，相應(yīng)的清潔化、低成本、好鈍化效果的鈍化液技術(shù)也沒有。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有鍍鋅和鋅鐵合金中鈍化技術(shù)的不足，提供一種不含有毒物質(zhì)、所處理產(chǎn)品性能優(yōu)良、生產(chǎn)成本低的電鍍鋅及鋅鐵合金硅酸鹽清潔鈍化液，用于對(duì)電鍍鋅及鋅鐵合金的零部件進(jìn)行后處理，以提高零部件的耐蝕性。
本發(fā)明的技術(shù)方案是該電鍍鋅及鋅鐵合金硅酸鹽清潔鈍化液，由硅酸鹽、H2O2、HNO3、H2SO4和H2O組成，各組成物的含量為硅酸鹽5～20g/L、硼酸2～6g/L、H2O25～20ml/L、HNO33～15ml/L、H2SO43～15ml/L、其余為H2O，硅酸鹽可以是硅酸鈉或硅酸鉀中的任一種。鈍化液的pH值為1.5～3，可通過常規(guī)方法，用稀H2SO4或稀NaOH溶液調(diào)整。
本發(fā)明各組成物含量和及硅酸鹽種類可以根據(jù)實(shí)際需要在給定范圍內(nèi)選擇。
該鈍化液可采用如下步驟和方法配制先根據(jù)體積總量稱取5～20g/L分析純用硅酸鹽，倒入盛有10～30倍質(zhì)量自來水的燒杯中，用玻璃棒充分?jǐn)嚢柚凉杷猁}完全溶解，得到硅酸鹽水溶液；再根據(jù)體積總量稱取2～6g/L分析純用硼酸，倒入盛有10～30倍質(zhì)量自來水的燒杯中，用玻璃棒充分?jǐn)嚢柚僚鹚嵬耆芙?，得到硼酸水溶液；然后根?jù)體積總量按3～15ml/L用移液管分別量取分析純用濃HNO3和濃H2SO4，先后慢慢加入溶解完全的硅酸鹽溶液中，邊加入邊用玻璃棒攪拌，直至混合均勻，再把已配制好的硼酸水溶液加入到該配制好的硅酸鹽與濃HNO3和濃H2SO4的混合溶液中，邊加入邊用玻璃棒攪拌，直至混合均勻；之后，再根據(jù)體積總量按5～20ml/L用移液管量取分析純用H2O2，加入到已配制好的硅酸鹽、濃HNO3、濃H2SO4和硼酸的混合溶液中，邊加邊用玻璃棒攪拌，直至混合均勻；然后以數(shù)字酸度計(jì)為工具，用稀H2SO4或稀NaOH把已配制好的由硅酸鹽、硼酸、H2O2、HNO3、H2SO4與H2O組成的混合溶液的pH值調(diào)至1.5～3，并用自來水定容到所需體積，得到含硅酸鹽5～20g/L、硼酸2～6g/L、H2O25～20ml/L、HNO33～15ml/L、H2SO43～15ml/L、其余為H2O的清潔型硅酸鹽鈍化液。本發(fā)明整個(gè)工藝過程在室溫下進(jìn)行，出光液和鈍化液中各組成物含量以及操作條件可以根據(jù)實(shí)際需要在給定范圍內(nèi)選擇。
使用該電鍍鋅及鋅鐵合金用清潔鈍化液的工藝流程為用水將已經(jīng)鍍鋅或鋅鐵合金的零部件清洗干凈，然后放入由HNO3和H2O組成的出光液中，室溫下停留3～10秒，再放入本電鍍鋅及鋅鐵合金用清潔鈍化液中，保持pH為1.5～3，室溫下保持30～90秒，再將零部件從鈍化液中取出用自來水清洗干凈，最后用吹風(fēng)機(jī)將零部件表面的水分吹干即可。出光液中各組成物及其含量為HNO32～5ml/L、其余為H2O。
本發(fā)明由于采用硅酸鹽作為鈍化液的主要成分，并配以硼酸、H2O2、HNO3和H2SO4，用于電鍍鋅及鋅鐵合金工藝的后處理工藝，能夠顯著提高電鍍鋅及鋅鐵合金的耐蝕性，使鹽霧試驗(yàn)出白銹時(shí)間可達(dá)40～100小時(shí)以上，達(dá)到了鉻酸鹽鈍化的性能水平，而且遠(yuǎn)高于國家標(biāo)準(zhǔn)(30小時(shí))。由于在鈍化液中不含鉻，克服了鉻酸鹽鈍化技術(shù)毒性大、不環(huán)保等缺點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)電鍍鋅及鋅鐵合金的清潔生產(chǎn)；同時(shí)，廉價(jià)的硅酸鹽又使鈍化成本大大降低。使用該鈍化液的鈍化工藝穩(wěn)定可靠，所生產(chǎn)的產(chǎn)品性能優(yōu)良、生產(chǎn)成本低，具有很重要的社會(huì)意義和應(yīng)用價(jià)值。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)質(zhì)作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1該電鍍鋅及鋅合金用清潔鈍化液的組成為硅酸鈉5g/L、硼酸2g/L、H2O25ml/L、HNO33ml/L、H2SO43ml/L、其余為H2O，pH值為3。
該鈍化液用于對(duì)局部鍍鋅的鋼板進(jìn)行硅酸鹽鈍化處理。該鋼板在進(jìn)行電鍍之前進(jìn)行除銹、除油、活化等前處理后，放入電鍍液中進(jìn)行電鍍，鍍鋅工藝的鍍液組成及操作條件為ZnCl280g/L、KCl200g/L、添加劑適量、鍍液的pH值保持在5.5左右，電流密度為1.2A/dm2，溫度為室溫，電鍍時(shí)間為25分鐘。
電鍍后將零件取出清洗，然后放入由HNO32ml/L和H2O組成的出光液中，室溫下停留10秒，取出后零件用水清洗干凈，再用本鈍化液室溫下鈍化處理90秒，最后將零部件清洗干凈并用吹風(fēng)機(jī)吹干零件表面水分。
使用本鈍化液進(jìn)行處理后的鋅鍍層外觀均勻光亮，經(jīng)中性鹽霧試驗(yàn)出白銹時(shí)間超過100小時(shí)。
實(shí)施例2該電鍍鋅及鋅合金用清潔鈍化液的組成為硅酸鉀10g/L、硼酸4g/L、H2O210ml/L、HNO310ml/L、H2SO410ml/L、其余為H2O，pH值為2.2。
該鈍化液用于對(duì)空壓機(jī)上某鋼管整體電鍍Zn-Fe合金后的硅酸鹽鈍化處理。鋼管經(jīng)前處理(除銹、除油、活化)后實(shí)施電鍍，鋅鐵合金電鍍工藝的鍍液組成及操作條件為ZnCl2100g/L、KCl230g/L、FeSO4·7H2O 10g/L、抗壞血酸1.2g/L、添加劑適量、pH值4.0、陰極電流密度1.8A/dm2、溫度為室溫，電鍍時(shí)間為40分鐘，所得Zn-Fe合金鍍層中鐵含量為0.5％。
電鍍后將鋼管取出并用水清洗干凈，然后放入由HNO33ml/L和H2O組成的出光液中，室溫下停留6秒，取出后零件用水清洗干凈，再用本鈍化液室溫下鈍化處理60秒，最后將零部件清洗干凈并用吹風(fēng)機(jī)吹干零件表面水分。
使用本鈍化液進(jìn)行處理后的Zn-Fe合金鍍層，外觀均勻光亮，經(jīng)中性鹽霧試驗(yàn)出白銹時(shí)間超過40小時(shí)，大大超過了現(xiàn)有鉻酸鹽鈍化工藝的耐蝕性能(25小時(shí))，還超過了國家標(biāo)準(zhǔn)(30小時(shí))。
實(shí)施例3該電鍍鋅及鋅合金用清潔鈍化液的組成為硅酸鈉20g/L、硼酸6g/L、H2O220ml/L、HNO315ml/L、H2SO415ml/L、其余為H2O，pH值為1.5。
該鈍化液用于對(duì)某機(jī)器鋼機(jī)殼進(jìn)行整體鍍鋅后的鈍化處理。鋼機(jī)殼經(jīng)前處理(除銹、除油、活化)后實(shí)施電鍍，鍍鋅工藝的鍍液組成及操作條件為ZnCl290g/L、KCl 220g/L、添加劑適量、pH值5.0、陰極電流密度1.5A/dm2、溫度為室溫，電鍍時(shí)間為30分鐘。
電鍍后將鋼機(jī)殼取出并用水清洗干凈，然后放入由HNO35ml/L和H2O組成的出光液中，室溫下停留3秒，取出后零件用水清洗干凈，再用本鈍化液室溫下鈍化處理30秒，最后將鋼機(jī)殼清洗干凈并用吹風(fēng)機(jī)吹干零件表面水分。
使用本鈍化液進(jìn)行處理后的鍍鋅鋼機(jī)殼外觀均勻光亮，經(jīng)中性鹽霧試驗(yàn)出白銹時(shí)間超過60小時(shí)。
權(quán)利要求
1.一種電鍍鋅及鋅鐵合金硅酸鹽清潔鈍化液，用于鋼鐵零部件電鍍鋅或鋅鐵合金后的鈍化處理，在鋅或鋅鐵合金電鍍層的表面形成致密的鈍化膜，提高鍍有鋅或鋅鐵合金的零部件的耐蝕性，其特征是該硅酸鹽鈍化液中各組成物及含量為硅酸鹽5～20g/L、硼酸2～6g/L、H2O25～20ml/L、HNO33～15ml/L、H2SO43～15ml/L、其余為H2O。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍鋅及鋅鐵合金硅酸鹽清潔鈍化液，其特征是鈍化液的pH值為1.5～3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電鍍鋅及鋅鐵合金硅酸鹽清潔鈍化液，其特征是硅酸鹽可以是硅酸鈉或硅酸鉀中的任一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電鍍鋅及鋅鐵合金硅酸鹽清潔鈍化液，主要用于鋼鐵零件表面電鍍鋅及鋅鐵合金的后處理工序，屬金屬材料表面處理技術(shù)領(lǐng)域。鈍化液由硅酸鹽、H
文檔編號(hào)C25D5/48GK101054665SQ20071006589
公開日2007年10月17日 申請(qǐng)日期2007年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月22日
發(fā)明者張英杰, 范云鷹, 閆磊 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)