[發明專利]一種用于鍍鋅材料的三價鉻鈍化劑及其制備方法和使用方法

有效

• 申請號: 202110414301.9
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113088952B
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 章磊;陳金明;李政柱
• 申請（專利權）人: 上海昕沐化學科技有限公司
• 主分類號: C23C22/50
• 分類號: C23C22/50;C23C22/73
• 代理公司: 上海宏京知識產權代理事務所(普通合伙) 31297
• 代理人: 閆亞

本發明公開了一種用于鍍鋅材料的三價鉻鈍化劑，三價鉻鈍化劑中三價鉻鹽的體積濃度為100?300g/L、氧化劑的體積濃度為10?100g/L、絡合劑的體積濃度為10?50g/L、成膜助劑的體積濃度為10?50g/L、活化金屬鹽的體積濃度為50?200g/L、pH值調整劑的體積濃度為25?90g/L；三價鉻鈍化液的pH值為1.5?2.2；成膜助劑為含有碳碳三鍵的烷氧基醚類。其通過添加具有特定化學結構的成膜助劑，使鍍鋅材料表面形成光亮均勻、致密耐蝕的彩色鈍化膜，且長時間放置不會生成六價鉻，而且此成膜助劑成本低廉，添加簡單，基本不增加三價鉻鈍化劑的配置難度和原料成本。

技術領域

本發明涉及金屬表面處理技術領域，具體涉及一種用于鍍鋅材料的三價鉻鈍化劑及其制備方法和使用方法。

背景技術

鋼鐵材料在航空、交通、電力、建筑、機械和軍事等行業有著非常廣泛的應用，但它在大氣環境下容易被腐蝕。在鋼鐵表面鍍鋅，是提高其耐腐蝕性能，最經濟有效的方法。鋅作為鋼鐵的防護層，屬于兩性金屬，雖然在干燥的空氣中性質穩定，但在潮濕的環境里容易與空氣中的CO₂和O₂發生反應，生成堿式碳酸鋅的氧化產物，從而失去防護能力。因此，為進一步提高工件的耐腐蝕性能，表面處理行業還需對鍍鋅層進行鈍化處理，使其表面形成彩虹色、藍白色、黑色、金黃色、軍綠色等多種類型的鈍化膜，它們不僅能起到裝飾效果，還能不同程度地提高鍍鋅層的耐蝕性，延長工件的使用壽命。

傳統鍍鋅材料的鈍化工藝采用的是六價鉻鈍化劑，主要通過六價鉻離子與鋅離子生成絡合物均勻覆蓋在鋅層表面，達到隔絕氧氣和水的作用，進而提高鍍鋅層的耐腐蝕性能。但六價鉻離子具有高毒性和致癌性，對環境污染嚴重，歐盟已制定了嚴格的控制措施限制六價鉻的使用。WEEE(歐盟關于報廢電子電氣設備指令)和ELV(報廢車輛指令)已分別要求從2006年7月1日和2007年7月1日在電子電氣領域和汽車領域禁用六價鉻。我國也自2007年3月1日起，禁止投放于市場電子和電氣設備中含有六價鉻。在此情況下，由于三價鉻的毒性遠低于六價鉻，而其在鋅鍍層表面的防護性能與六價鉻類似，故受到表面處理工作者的關注。目前市面上已出現多種三價格鈍化劑產品，其耐蝕性和裝飾性已達到或超過六價鉻鈍化劑。但是經過三價鉻鈍化劑處理的工件，在放置一段時間后，其鈍化膜中會檢測出六價鉻，而且隨著放置時間的延長，六價鉻的含量會逐漸升高，遠遠超過歐盟法規ROHS指令和WEEE指令，這已成為阻礙三價鉻鈍化技術進一步推廣的關鍵問題。

目前表面處理工作者一般從如下三個方面來解決三價鉻鈍化膜中有六價鉻生成問題：一、采用無鉻鈍化工藝，即采用完全無鉻的鈍化液進行電鍍鋅的表面處理，包括無機物鈍化、有機物鈍化及無機物和有機物復合鈍化等方式，雖然無鉻鈍化可從根本上解決鈍化膜中檢測出六價鉻的問題，但目前市場上的無鉻鈍化工藝無論在耐蝕性還是裝飾性上，與三價鉻鈍化工藝的品質相比還有相當的差距；二、在三價鉻鈍化后采用封閉處理工藝，其方法是利用封閉劑在鍍鋅材料的三價鉻鈍化層表面再形成一層有機膜，這種有機膜能夠把空氣中的氧氣與鈍化層中的三價鉻隔絕開，從而阻止三價鉻氧化成六價鉻，這種方法雖然能解決六價鉻的生成問題，但需要在鈍化后增加封閉處理工藝，增加了工藝流程和成本；三、優化三價鉻鈍化液的組成，抑制鈍化膜中六價鉻的生成，專利CN103695892A和專利CN108004532A均在三價格鈍化液中采用了特種無機納米顆粒，如二氧化鈦、二氧化硅和二氧化鋯中的至少一種，或氟鋯酸、氟硅酸與氧化鉻納米顆粒的復配物，這些納米顆粒的添加可以有效提高鈍化膜的封閉性能，避免六價鉻的生成，但毫無疑問會增加三價鉻鈍化液的配置難度和原料成本。

發明內容

為了解決目前用于鍍鋅材料的三價鉻鈍化劑在使用時形成的三價鉻鈍化膜中出現六價鉻的問題，本發明的目的是提供一種用于鍍鋅材料的三價鉻鈍化劑，其通過添加具有特定化學結構的成膜助劑，使鍍鋅材料表面形成光亮均勻、致密耐蝕的彩色鈍化膜，且長時間放置不會生成六價鉻，而且此成膜助劑成本低廉，添加簡單，基本不增加三價鉻鈍化劑的配置難度和原料成本；為此，本發明還提供了上述用于鍍鋅材料的三價鉻鈍化劑的制備方法和使用方法。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：