[發(fā)明專利]三價鉻藍白色鈍化劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710046936.8
• 申請日: 2007-10-11
• 公開（公告）號: CN101130868A
• 公開（公告）日: 2008-02-27
• 發(fā)明（設計）人: 周保學;李龍海;李金花;劉國琴;張益平
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學
• 主分類號: C23C22/48
• 分類號: C23C22/48
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 毛翠瑩

技術領域

本發(fā)明涉及一種三價鉻藍白色鈍化劑及其制備方法，制備具有高耐蝕性和高裝飾性的三價鉻藍白色鈍化劑，屬于金屬表面處理技術領域。

背景技術

為了提高鋼鐵制件的耐腐蝕性，通常在制件表面上鍍鋅或其合金(鋅鎳、鋅鈷和鋅鐵)形成鍍鋅層，為進一步提高其防腐蝕性能和裝飾性，鍍層必須進行鈍化處理，以生成一層耐腐蝕性高、裝飾性好的鈍化膜。過去人們一直采用六價鉻對其進行鈍化處理，六價鉻鈍化工藝成熟穩(wěn)定，耐蝕性高，具有自我修復耐蝕性的自愈能力，原料來源廣泛而且價廉，但六價鉻具有高毒性和致癌性，對環(huán)境與人體健康存在嚴重的危害性，因此，鍍鋅層選用三價鉻鈍化工藝替代六價鉻鈍化工藝是表面處理行業(yè)亟待解決的技術問題。

目前國內(nèi)外報道的有關三價鉻藍白色鈍化劑，其組成一般由三價鉻鹽(主成膜劑)、鈷鹽(副成膜劑)、氟離子(絡合劑)和硫酸(成膜促進劑)、硝酸(成膜促進劑)等成份組成。中國發(fā)明專利(公開號CN1594651A)“鍍鋅用三價鉻藍白鈍化劑及其制造方法”公開了含有三價鉻鹽、鈷鹽、硝酸鹽或硝酸、氟化物的專利配方，采用該方法制備的三價鉻藍白色鈍化溶液鈍化的工件，其中性鹽霧試驗可達到72h。為了提高其耐蝕性，還可以加入磷酸鹽、硅酸鹽、稀土金屬鹽等。中國發(fā)明專利(公開號CN1858302A)“高耐蝕性的鍍鋅層三價鉻藍白鈍化劑及其制備方法”公開了含有三價鉻鹽、鈷鹽、硝酸鹽、氟化氫銨(絡合劑)、丙二酸(絡合劑)、醋酸(絡合劑)、磷酸鹽、硅酸鹽等成分的專利配方，采用該方法制備的三價鉻藍白色鈍化溶液鈍化的試件，其中性鹽霧試驗可達到96h。

采用現(xiàn)有三價鉻彩虹色鈍化劑技術所鈍化的金屬鍍鋅層，盡管可以獲得一定程度的耐蝕性，但是鈍化層的裝飾性和耐蝕性與高質(zhì)量鈍化要求(即同時具有高耐蝕性和高光亮度)仍然有相當大的差距。這主要與現(xiàn)有鈍化液所形成的鈍化層表面粗糙、存在許多微孔缺陷有關，這些粗糙的表面和微孔缺陷既影響了鈍化層的光亮度，又影響了鈍化層的耐蝕性，特別是在鈍化工藝不穩(wěn)定時，其耐蝕性往往變化很大。通過在鈍化液中加入現(xiàn)有技術的封孔劑或?qū)︹g化后鈍化層采用封閉劑封閉處理，盡管提高了鈍化層的耐蝕性，但是卻嚴重影響了鈍化層的光亮度，未經(jīng)處理的鈍化層光亮度高，其鈍化層的耐蝕性則較差。

根據(jù)現(xiàn)有技術，三價鉻鈍化處理時鈍化膜的成膜過程(參考“鋅酸鹽鍍鋅層的三價鉻溶液鈍化”中國有色金屬學報，2007，17(3)492-497等文獻)一般包括以下過程：

(1)鍍鋅層的溶解

Zn+Ox(氧化劑)→Zn²⁺+Ox^-

Zn+2H⁺→Zn²⁺+H₂

此過程在鋅鍍層與溶液界面處生成大量的Zn²⁺，可為形成鈍化膜提供Zn²⁺來源

(2)堿性薄層的形成

在鍍鋅層與溶液界面發(fā)生上述反應時消耗大量H⁺離子，使得界面處pH值迅速升高，而形成堿性薄層。

(3)膠狀膜的形成

當堿性薄層的pH值升高至一定值時，Cr³⁺、Zn²⁺、Co²⁺等離子在鍍鋅層表面形成Cr(OH)₃和Zn(OH)₂等膠狀物；這些膠狀物共混形成具有三維結(jié)構(gòu)的膠狀膜，如xCr(OH)₃·yZn(OH)₂等。

Zn²⁺+Cr³⁺+(3x+2y)H₂O→xCr(OH)₃·yZn(OH)₂+(3x+2y)H⁺

(4)膠狀膜轉(zhuǎn)化成鈍化膜

膠狀膜經(jīng)水清洗后烘干后，Cr(OH)₃和Zn(OH)₂等形成的三維結(jié)構(gòu)膠狀膜失水轉(zhuǎn)化成Cr₂O₃和ZnO等物質(zhì)。Cr₂O₃和ZnO等與未被氧化的單質(zhì)鋅形成包含至少有Cr₂O₃-ZnO-Zn等組成的鈍化膜。