本發明公開了一種可在不銹鋼表面制備耐蝕性膜層的鈍化處理液及處理方法，該處理液及方法適用于不銹鋼表面處理，屬金屬材料表面處理
技術領域：
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背景技術：
：金屬腐蝕每年給國民經濟帶來巨大損失。常見的金屬腐蝕防護方法包括制成耐腐蝕合金和涂層等。常見的用以制備合金的元素包括鎳（Ni）、鉻（Cr）、硅（Si）、鉬（Mo）等。不銹鋼是常見的耐蝕性較強的鋼鐵材料，其由鐵和鎳、鉻等元素構成。不銹鋼具有獨特的強度、較高的耐磨性、優越的防腐性能及不易生銹等優良的特性。因而被廣泛應用于化工、食品機械、機電等領域。不銹鋼在普通大氣環境中具有良好的耐蝕性能，這是因為其表面具有一層致密的鈍化膜。當不銹鋼被應用到海洋環境等腐蝕性較強的環境中時，腐蝕性較強的離子如氯離子等能夠破壞其表面的鈍化膜，從而引起不銹鋼的腐蝕。表面處理是提高不銹鋼耐蝕性的主要方法，同時也是去除表面污物，改善美觀程度的主要方法，主要包括化學法和電化學法?；瘜W法是將不銹鋼樣品浸泡到含有化學試劑的溶液中進行處理一定的時間，通過試劑中的物質與鋼進行反應生成鈍化膜。試劑中多含有硝酸、鹽酸等強酸和鉻酸等強污染性物質，如果處理不當，則給環境造成一定的威脅。電化學法所用的處理液同樣具有一定的污染性，如文獻中報道的一種處理液中含有：鉻酐5g/L，鉬酸銨20g/L，硫酸銨30g/L，硼酸15g/L，陽極電流密度0.3～0.4A/dm2，溫度15～20℃，時間15～20min。這種傳統的硝酸和鉻酸鈍化，其酸液對人體有害且污染環境。因此，開發綠色、污染性小的不銹鋼處理液勢在必行。目前研究者已經開發出了一些環保型的處理工藝，如采用偏釩酸鈉130～150g/L、硫酸1100～1200g/L的處理液，釩酸鹽24%、硫酸42%的處理液等。這些處理液多含有高濃度的硫酸等強酸，對后續的廢水處理仍有不小的壓力。技術實現要素：本發明在充分了解國內外不銹鋼表面處理方法的基礎上，提供一種綠色環保型不銹鋼表面鈍化處理液及鈍化處理方法，該處理方法基于本發明的鈍化處理液，在陽極電流的作用下，不銹鋼表面的金屬元素失去電子，溶液中的稀土金屬離子和硅酸根離子在Jacquet擴散層中與金屬離子反應，生成含有稀土元素和鐵等金屬元素的硅酸化合物，并沉積到不銹鋼表面，形成一層耐蝕性強的薄膜，從而提高不銹鋼的耐蝕性能。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：1、本發明提供一種不銹鋼表面鈍化處理液，包括稀土金屬鹽、硅酸鹽和氧化劑，其中，稀土金屬鹽為硫酸鈰，硅酸鹽為硅酸鈉，氧化劑為高錳酸鉀，將上述物質加入到一定量的蒸餾水中，充分攪拌至固體物質全部溶解。具體的，每升所述鈍化處理液中包括：硫酸鈰0.05-0.1mol，硅酸鈉0.002-0.005mol，高錳酸鉀5-15g。2、本發明另提供一種不銹鋼表面鈍化處理方法，該方法以不銹鋼作為三電極體系中的工作電極，將工作電極置于上述鈍化處理液中，與參比電極和對電極組成相導通的三電極體系，對工作電極在恒定電流密度下進行陽極氧化，在不銹鋼表面形成鈍化膜層。具體的，該方法包括如下步驟：1）鈍化處理液的配置：根據鈍化處理液的組成，按照配比進行配置；2）工作電極的制備：以不銹鋼片作為基體材料，將基體材料封裝，并預留出合適的工作面積；3）工作電極的陽極鈍化處理：將工作電極置于步驟1）配置好的鈍化處理液中，與參比電極和對電極組成相導通的三電極體系，控制電流密度為50-100mA·cm-2，沉積時間為5-15min，鈍化處理液溫度為70-80oC；鈍化處理液中各組分的含量、電流密度、沉積時間及溫度參數根據所需鈍化膜層厚度、硬度、耐蝕性在給定范圍內選擇。具體的，該方法還包括：在工作電極置于步驟1）配置好的鈍化處理液之前，對工作電極進行預處理。具體的，對工作電極進行預處理是指用SiC砂紙打磨，然后依次用丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗干凈后備用。具體的，所述鈍化處理液采用恒溫水浴進行溫度控制。具體的，所述對電極為鉑鈮絲電極。具體的，所述參比電極為飽和甘汞電極。本發明的一種不銹鋼表面鈍化處理液及鈍化處理方法，與現有技術相比所產生的有益效果是：本發明的鈍化處理液不含六價鉻和硫酸、硝酸或鹽酸等強腐蝕性酸，制備工藝簡單，成本低廉，方便操作，重現性好且無需大型昂貴設備。所制備的鈍化膜層可望應用于不銹鋼制品表面處理等領域。采用本發明的鈍化處理液對不銹鋼進行表面處理，能夠明顯提高不銹鋼的耐蝕性，延長其使用壽命。具體實施方式下面結合具體實施方式，對本發明的一種不銹鋼表面鈍化處理液及鈍化處理方法作以下詳細說明。實施例一本發明的一種不銹鋼表面鈍化處理液，包括：稀土金屬鹽、硅酸鹽和氧化劑，其中，稀土金屬鹽為硫酸鈰，硅酸鹽為硅酸鈉，氧化劑為高錳酸鉀，將上述物質加入到一定量的蒸餾水中，充分攪拌至固體物質全部溶解。鈍化處理液具體組成如表1所示。表1鈍化處理液組成硫酸鈰硅酸鈉高錳酸鉀0.05mol·L-10.004mol·L-110g·L-1一種不銹鋼表面鈍化處理方法，該方法以不銹鋼作為三電極體系中的工作電極，將工作電極置于上述的鈍化處理液中，與參比電極和對電極組成相導通的三電極體系，對工作電極在恒定電流密度下進行陽極氧化，在不銹鋼表面形成鈍化膜層。該方法具體包括如下步驟：1）鈍化處理液的配置：根據鈍化處理液的組成，按照配比進行配置；2）工作電極的制備和預處理：以不銹鋼片作為基體材料，將基體材料用密封膠封裝，并預留出工作面積為邊長10mm的正方形，工作電極用600目SiC砂紙打磨，然后依次用丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗5min后備用。3）工作電極的陽極鈍化處理：將工作電極置于步驟1）配置好的鈍化處理液中，以鉑鈮絲電極為對電極，飽和甘汞電極為參比電極，控制電流密度為50mA·cm-2，沉積時間為15min，鈍化處理液溫度為70oC；鈍化處理液采用恒溫水浴進行溫度控制。實施例二本發明的一種不銹鋼表面鈍化處理液，包括：稀土金屬鹽、硅酸鹽和氧化劑，其中，稀土金屬鹽為硫酸鈰，硅酸鹽為硅酸鈉，氧化劑為高錳酸鉀，將上述物質加入到一定量的蒸餾水中，充分攪拌至固體物質全部溶解。鈍化處理液具體組成如表2所示。表2鈍化處理液組成硫酸鈰硅酸鈉高錳酸鉀0.08mol·L-10.002mol·L-115g·L-1一種不銹鋼表面鈍化處理方法，該方法以不銹鋼作為三電極體系中的工作電極，將工作電極置于權利要求1或2所述的鈍化處理液中，與參比電極和對電極組成相導通的三電極體系，對工作電極在恒定電流密度下進行陽極氧化，在不銹鋼表面形成鈍化膜層。該方法具體包括如下步驟：1）鈍化處理液的配置：根據鈍化處理液的組成，按照配比進行配置；2）工作電極的制備和預處理：以不銹鋼片作為基體材料，將基體材料用密封膠封裝，并預留出工作面積為φ10mm的圓形，工作電極用800目SiC砂紙打磨，然后依次用丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗10min后備用。3）工作電極的陽極鈍化處理：將工作電極置于步驟1）配置好的鈍化處理液中，以鉑鈮絲電極為對電極，飽和甘汞電極為參比電極，控制電流密度為100mA·cm-2，沉積時間為5min，鈍化處理液溫度為80oC；鈍化處理液采用恒溫水浴進行溫度控制。實施例三本發明的一種不銹鋼表面鈍化處理液，包括：稀土金屬鹽、硅酸鹽和氧化劑，其中，稀土金屬鹽為硫酸鈰，硅酸鹽為硅酸鈉，氧化劑為高錳酸鉀，將上述物質加入到一定量的蒸餾水中，充分攪拌至固體物質全部溶解。鈍化處理液具體組成如表3所示。表3鈍化處理液組成硫酸鈰硅酸鈉高錳酸鉀0.1mol·L-10.005mol·L-15g·L-1一種不銹鋼表面鈍化處理方法，該方法以不銹鋼作為三電極體系中的工作電極，將工作電極置于權利要求1或2所述的鈍化處理液中，與參比電極和對電極組成相導通的三電極體系，對工作電極在恒定電流密度下進行陽極氧化，在不銹鋼表面形成鈍化膜層。該方法具體包括如下步驟：1）鈍化處理液的配置：根據鈍化處理液的組成，按照配比進行配置；2）工作電極的制備和預處理：以不銹鋼片作為基體材料，將基體材料用密封膠封裝，并預留出工作面積為邊長10mm的正方形，工作電極用1200目SiC砂紙打磨，然后依次用丙酮、乙醇、去離子水超聲清洗8min后備用。3）工作電極的陽極鈍化處理：將工作電極置于步驟1）配置好的鈍化處理液中，以鉑鈮絲電極為對電極，飽和甘汞電極為參比電極，控制電流密度為80mA·cm-2，沉積時間為10min，鈍化處理液溫度為75oC；鈍化處理液采用恒溫水浴進行溫度控制。需指出的是，本發明不限于上述實施方式，任何熟悉本專業的技術人員基于本發明技術方案對上述實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，都落入本發明的保護范圍內。當前第1頁1 2 3