專利名稱：一種提供鍍鋅表面使用的新型無污染黑色鈍化液的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種硅酸鹽黑色鈍化液，用于電鍍鋅的鈍化處理，屬金屬材料表面處理領域。
背景技術：
腐蝕與防腐關系到經濟的發(fā)展和人民的生命安全。表面工程技術是解決機械零部件及材料腐蝕與防護最經濟有效的手段和方法。電鍍鋅是提高鋼鐵零件抗腐蝕能力的有效途徑，廣泛地應用于建筑，交通，機械，電子，航空等許多領域中。但在潮濕的環(huán)境中，鍍鋅層易發(fā)生腐蝕，使鍍層表面形成暗灰色或白色疏松的腐蝕產物即白銹；時間長了會后將出現紅銹，從而失去防腐效果。為了提高 鍍層的耐蝕性，須在鋼鐵零部件電鍍鋅零件浸入鈍化液進行鈍化處理，在鍍鋅層的表面形成致密的鈍化膜，從而進一步提高零部件的耐蝕性，延長鋼鐵零部件的使用壽命。目前鍍鋅鈍化工藝在生產中所使用的鈍化液幾乎都含有六價鉻或三價鉻。由于六價鉻毒性高且易致癌。各國政府已經嚴格控制限量使用和排放，尤其是在歐盟國家已指令中明確禁止使用任何經含有六價鉻鈍化液處理的零件和產品；三價鉻鈍化液盡管比六價鉻污染小得多，但是經三價鉻鈍化的鍍鋅零部件經過一段時間后仍存在氧化成六價鉻的現象，仍沒有真正實現清潔環(huán)保，所以很多國家和地區(qū)也開始限制使用三價鉻鈍化工藝。因此傳統(tǒng)的含鉻鈍化液產品正面臨嚴峻挑戰(zhàn)，而開始和制備符合環(huán)境要求的無鉻鈍化液必然成為今后的發(fā)展趨勢。目前國內外對于鍍鋅層無鉻鈍化液的研究主要有鑰酸鹽體系,鈦鹽體系,稀土體系,硅酸鹽體系,植酸體系和有機物體系等均為彩色鈍化,而硅酸鹽黑色鈍化體系目前還沒有一種無鉻鈍化體系可以再生產上完全取代傳統(tǒng)鉻鈍化液。鑰酸鹽鈍化液可以形成多種顏色鈍化膜，但是耐蝕性差，效率低，成本高，維護困難，而且鑰和鉻同族，仍有污染問題。鈦鹽鈍化液可提供較好的耐蝕性，但成本高，而且成膜效率需要進一步提高。稀土鈍化液也可以形成耐蝕性優(yōu)良的鈍化膜，但成膜效率太低，一般要鈍化1-2天才能達到性能要求，而含鉻鈍化只需要5-30秒。植酸和有機物鈍化液環(huán)保性好，無重金屬離子處理問題，但成膜光亮性和耐蝕性較差，成本高，維護困難。硅酸鹽黑色鈍化液清潔環(huán)保，膜層耐蝕性好，成本低，效率高，是最有應用前景的無鉻鈍化液。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現有含鉻鈍化液的不足，提供一種無鉻，無公害，且所處理的材料外觀及性能優(yōu)良，成本低，效率高，可滿足電鍍鋅材料黑色鈍化要求的硅酸鹽黑色鈍化液廣品。本發(fā)明通過下列技術方案完成一種鍍鋅件硅酸鹽黑色鈍化液，其特征在于經過下列市購藥品得到
硅酸鈉30 50g/L
磷酸20 40mL/L硫酸銨10 30g/L
硝酸5 10mL/L
其余為水。
其配置方法如下
A、取下列市夠的工業(yè)原料產品硅酸鈉，磷酸，硫酸銨，硝酸；
B、將硅酸鈉加入占體積總量60%的水中，并攪拌使硅酸鈉完全溶解于水中，得到硅酸鈉水溶液；
C、將磷酸加入B步驟的硅酸鈉水溶液中，混合均勻，得混合液
D、將硫酸銨加入C步驟的混合溶液中，攪拌溶解混合均勻，的混合液；
E、在G步驟的混合溶液中加入定容至所需體積，調整PH值至2.O 2. 5，即得所述H步驟的硅酸鹽黑色鈍化液的PH值按常規(guī)方法用硝酸調整至2. O 2. 5左右。本發(fā)明所涉及各個工藝過程中所使用的水為自來水，或者是蒸餾水。本發(fā)明與現有技術相比具有下列優(yōu)點和效果(I)這種提供鍍鋅表面使用的新型無污染黑色鈍化液具有環(huán)保性。它不含重金屬離子，鈍化水洗的廢水處理過程簡單，只需簡單的酸堿中和，另外對操作人員無任何身體危害；(2)這種提供鍍鋅表面使用的新型無污染黑色鈍化液鈍化產品具有較好的黑色外觀。以硅酸鈉作為主要成分，是鈍化產品黑色外觀的成膜物質，并配以磷酸，硫酸銨，硝酸等輔助成膜物質，制備成硅酸鹽黑色鈍化液，能形成黑色、油亮、均勻的外觀；(3)這種提供鍍鋅表面使用的新型無污染黑色鈍化液鈍化產品具有耐蝕性好。用于電鍍鋅的后序鈍化處理，在鍍鋅材料的鍍層表面形成一層均勻，致密的黑色鈍化膜，顯著提高了電鍍鋅材料的耐蝕性，經鹽霧試驗，除銹時間較長；(4)這種提供鍍鋅表面使用的新型無污染黑色鈍化液具有效率高、成本低。所用物料均為市購藥品，且鈍化效率高，鈍化時間均為20S左右。這種環(huán)保性鍍鋅用鈍化液在外觀和性能方面可達到現有含鉻黑色鈍化工藝的效果均采用上述方案。鈍化液各組分作用及用途其中磷酸一磷化作用存在，保證了鈍化膜被磷化后容易被黑色發(fā)黑劑發(fā)黑，保證了黑色莊重的鈍化外觀硫酸銨作為輔助硅酸鹽發(fā)黑的物質，起到發(fā)黑成膜的作用硝酸起到加快反應速率，即提高鈍化膜迅速生成，提高生產效率。另外由于本發(fā)明制備的鈍化液中不含六價鉻和三價鉻，從根本上解決了現有含鉻鈍化工藝污染環(huán)境的問題，經簡單處理后的廢水完全符合我國國家污水中和排放標準(GB8978-1996)和歐盟PoHS指令等環(huán)保標準，是一種真正意義上的無公害鈍化液制備工藝，可實現電鍍鋅鈍化工序的清潔生產，同時，廉價的硅酸鹽及其它工業(yè)級輔助成膜物質又是鈍化液配制成本大大降低，該鈍化液穩(wěn)定可靠，成膜效率高，完全可取代現有含鉻黑色鈍化液，在成本和鈍化效率方面也容易為生產企業(yè)所接受，因此發(fā)明是一種極具應用前景的無公害鈍化工藝。
具體實施方案下面結合實施例對本發(fā)明作進一步說明。實施例1 :制備IL環(huán)保型鍍鋅黑色鈍化液，并用于酸性鍍鋅鈍化處理。(I)按照下列配方備料娃酸鈉30g/L、磷酸20mL/L、硫酸銨10g/L、硝酸5mL/L、其余為水；(2)以配制IL硅酸鹽黑色鈍化液計，則經過下列步驟
a)用天平稱取分析純硅酸鈉30g，倒入盛有O.6L蒸餾水的燒杯中，并用玻棒攪拌至完全溶解，的硅酸鈉水溶液；
b)用刻度吸管取20mL工業(yè)級磷酸，慢慢加入I)的硅酸鈉溶液中，邊加邊用玻璃棒攪拌，直至混合均勻；
c)用天平按IOg稱取工業(yè)級硫酸銨，倒入2)的硅酸鹽和磷酸的混合溶液中，用波棒攪拌至完全溶解，直至混合均勻；
d)用自來水將上述混合溶液定容到1L，得到硅酸鈉30g/L、磷酸20mL/L、硫酸銨10g/L、硝酸5mL/L、其余為水的娃酸鹽黑色鈍化液；
e)最后以數字酸度計為工具,用硝酸或氫氧化鈉溶液把上述娃酸鹽鈍化液PH值調至 2.O左右，從而完成清潔型硅酸鹽鈍化液的制備。該鈍化液用于酸性電鍍鋅板的鈍化處理。將10mm*20mm*l. Omm的低碳鋼板在進行電鍍前進行除銹，除油，活化等前處理后，放入電鍍液中進行電鍍，鍍鋅工藝的鍍液組成條件為氯化鋅50 g/L,氯化鉀200 g/L,添加劑適量，毒液的PH值保持在5. 4左右，電流密度1. 5A/dm2，溫度為室溫，電鍍時間25分鐘。配制硝酸10mL/L和水組成的出光液，然后將電鍍后的鋼板取出，經過清洗后先放入出光液，室溫下停留5秒，取出后用自來水沖洗，再放入已配制好的鈍化液中，室溫下鈍化15秒，然后取出鍍鋅鋼板，經自來水清洗干凈后封閉處理，自感晾干。使用本鈍化液處理后的鋼板外觀均勻，黑色，光亮，經中性鹽霧試驗出白銹時間為60小時。實施例2:制備5L環(huán)保型鍍鋅黑色鈍化液，并用于酸性鍍鋅鈍化處理。(I)按照下列配方備料硅酸鈉40g/L、磷酸30mL/L、硫酸銨20g/L、硝酸8mL/L、其余為水；
(2)以配制5L硅酸鹽黑色鈍化液計，則經過下列步驟
a)用天平先按200g稱取分析純硅酸鈉，倒入盛有3L蒸餾水的燒杯中，并用玻棒攪拌至完全溶解，的硅酸鈉水溶液；
b)用量杯量取150mL工業(yè)級磷酸，慢慢加入I)的硅酸鈉溶液中，邊加邊用玻璃棒攪拌，直至混合均勻；
c)用天平按100g稱取工業(yè)級硫酸銨，倒入2)的硅酸鹽和磷酸的混合溶液中，用波棒攪拌至完全溶解，直至混合均勻；
d)用自來水將上述混合溶液定容到5L，得到硅酸鈉40g/L、磷酸30mL/L、硫酸銨20g/L、硝酸8mL/L、其余為水的娃酸鹽黑色鈍化液；
e)最后以數字酸度計為工具,用硝酸把上述娃酸鹽鈍化液PH值調至2.5,從而完成清潔型硅酸鹽度那話也得配制。該鈍化液用于熱鍍鋅板的鈍化處理。將20mm*40mm*l. Omm的鋼板在進行電鍍前進行除銹，除油，活化等前處理后，放入電鍍液中進行電鍍，鍍鋅工藝的鍍液組成條件為氯化鋅50 g/L,氯化鉀200 g/L,添加劑適量，毒液的PH值保持在5. 4左右，電流密度1. 5A/dm2，溫度為室溫，電鍍時間25分鐘。配制硝酸15 mL/L和水組成的出光液，然后將電鍍后的鋼板取出，經過清洗后先放入出光液，室溫下停留5秒，取出后用自來水沖洗，再放入已配制好的鈍化液中，室溫下鈍化15-25秒，然后取出鍍鋅鋼板，經自來水清洗干凈后封閉處理后60°C烘干。使用本鈍化液處理后的鋼板外觀均勻，黑色，光亮，經中性鹽霧試驗出白銹時間為80小時。
實施例3:制備IOL環(huán)保型鍍鋅黑色鈍化液，并用于酸性鍍鋅鈍化處理。(I)按照下列配方備料娃酸鈉50g/L、磷酸40mL/L、硫酸銨30g/L、硝酸IOmL/L、其余為水；
(2)以配制IOL硅酸鹽黑色鈍化液計，則經過下列步驟 a)用天平先按IOOg稱取分析純硅酸鈉，倒入盛有6L蒸餾水的塑料桶中，并用木棒攪拌至完全溶解，的硅酸鈉水溶液；
b)用量杯量取400 mL工業(yè)級磷酸，慢慢加入I)的硅酸鈉溶液中，邊加邊用模木棒攪拌，直至混合均勻；
c)用天平按30g/L稱取工業(yè)級硫酸銨300g，倒入2)的硅酸鹽和磷酸的混合溶液中，用波棒攪拌至完全溶解，直至混合均勻；
d)用自來水將上述混合溶液定容到10L，得到硅酸鈉50g/L、磷酸40mL/L、硫酸銨30g/L、硝酸10mL/L、其余為水的娃酸鹽黑色鈍化液；
e)最后以數字酸度計為工具，用硝酸把上述娃酸鹽鈍化液PH值調至2.O,從而完成清潔型硅酸鹽度那話也得配制。該鈍化液用于堿性鍍鋅板的鈍化處理。將30mm*50mm*l. Omm的鋼板在進行電鍍前進行除銹，除油，活化等前處理后，鍍鋅工藝的鍍液組成及操作條件為氧化鋅10g/L,氫氧化鈉120g/L，，添加劑適量，電流密度2. 5A/dm2，溫度為室溫，電鍍時間為30分鐘。配制硝酸5 mL/L和水組成的出光液，然后將電鍍后的鋼板取出，經過清洗后先放入出光液，室溫下停留5秒，取出后用自來水沖洗，再放入已配制好的鈍化液中，室溫下鈍化20秒，然后取出鍍鋅鋼板，經自來水清洗干凈后封閉處理后60°C烘干。使用本鈍化液處理后的鋼板外觀均勻，黑色，光亮，經中性鹽霧試驗出白銹時間超過80小時。
權利要求
1.一種提供鍍鋅表面使用的新型無污染黑色鈍化液，其特征在于由下列組分組成 硅酸鹽30 50g/L磷酸20 40mL/L硫酸銨10 30g/L硝酸5 10mL/L其余為水。
2.如權利要求1所述的鍍鋅材料用硅酸鹽黑色鈍化液，其特征在于所述硅酸鈉，磷酸，硫酸銨，硝酸為市購得化學純產品。
3.如權利要求1和2所述的一種環(huán)保型鍍鋅金黑色鈍化液，其特征在于所述硅酸鹽為硅酸鈉。
全文摘要
本發(fā)明“一種提供鍍鋅表面使用的新型無污染黑色鈍化液”主要用于電鍍基體鍍鋅表面的防腐的處理，即得到黑色均勻的鈍化外觀的同時提高金屬的耐腐蝕性能。本發(fā)明技術方案包括(1)用無機原料硅酸鹽代替鉻鹽，避免了重金屬污染的問題，且對操作人員健康無任何危害性，嚴格避免了鉻鹽配制的鈍化液對身體的危害；(2)此鈍化液滿足各種工藝的烘干條件和晾干方式，在一定程度上滿足了電鍍廠的各種操作條件，且在使用過程中容易補加，可根據消耗情況進行補加的同時提高反應速率；(3)此鈍化液與現有技術的鈍化液相比，鈍化產品外觀并沒有差別，但廢水處理過程簡單，成本低，只需簡單的酸堿中和即可完成，解決了鉻鹽鈍化廢水處理成本高，因此硅酸鹽鈍化液經濟效益較好。
文檔編號C23C22/08GK103014690SQ20121058809
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月29日 優(yōu)先權日2012年12月29日
發(fā)明者姜慧芬, 胡紅艷 申請人:云南滇科涂鍍層材料有限公司