[发明专利]三价铬黑色钝化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三价铬黑色钝化剂及其制备方法，制备高耐蚀性的三价铬黑色钝化剂，属于金属表面处理技术领域。

背景技术

为了提高钢铁制件的耐腐蚀性，通常在制件表面上镀锌或其合金(锌镍、锌钴和锌铁)形成镀锌层，为进一步提高其防腐蚀性能和装饰性，镀层必须进行钝化处理，以生成一层耐腐蚀性高、装饰性好的钝化膜。镀锌层黑色钝化膜外观乌黑光亮、色泽均匀、高雅庄重，近几年来黑色钝化工艺日益受到人们的青睐，使用范围越来越广，且其附加值比其它镀锌钝化高得多。

六价铬镀锌黑色钝化工艺问世时间还不长。国外在上世纪70年代、我国则在80年代才开始有该工艺投入生产。但是目前使用的黑色钝化剂多含有大量的六价铬化合物，且发黑剂使用昂贵的银盐或铜盐，六价铬具有高毒性和致癌性，对环境与人体健康存在严重的危害性。如《电镀与精饰》2004，26(4)31-34“几种镀锌黑色钝化工艺对比试验”和《新技术新工艺》2005，(4)54-56“锌镀层Cu-Ag体系黑色钝化工艺研究”所介绍的黑色钝化剂均含有有毒的六价铬化合物。镀锌层选用三价铬黑色钝化工艺替代六价铬黑色钝化工艺是表面处理行业亟待解决的技术问题。。

三价铬钝化剂，其组成一般由三价铬盐(主成膜剂)、钴盐(副成膜剂)、络合剂、氧化剂等成份组成。三价铬钝化膜的颜色取决于钝化膜的组分颜色和钝化膜的厚度，当三价铬钝化层中含有镍、铁等金属离子时可以得到黑色的钝化膜。国内目前尚未见成熟的三价铬黑色钝化剂及其制备工艺方面的报道。

目前的三价铬黑色钝化剂，耐蚀性差、颜色灰暗不亮，尚不能满足汽车、电子等行业对于镀件高耐蚀性(如滚镀件，至少达到耐5％NaCl中性盐雾试验6天计144小时的最低要求)并具有均匀的黑亮度要求。这主要与现有钝化液钝化时所形成的钝化层，娇嫩、粗糙、存在许多微孔缺陷有关，这些粗糙的表面和微孔缺陷既影响了钝化层的光亮度，又影响了钝化层的耐蚀性。通过在钝化液中加入现有技术的封孔剂处理，尽管提高了钝化层的耐蚀性，却严重影响了钝化层的光亮度。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种三价铬黑色钝化剂及其制备方法，工艺简便，生产过程无六价铬污染，得到的钝化剂不含有六价铬，用于金属表面处理，外观色泽均匀，乌黑发亮，耐蚀性高。

为实现这一目的，本发明通过在钝化剂中添加游离态的甲酸，抑制钝化过程中镀锌层表面过高的pH值，来控制镀锌层表面胶状物生成速率与胶状膜形成速率的平稳进行，从而形成均匀、致密的钝化层；通过在钝化剂中添加低纳米级尺寸的酸性硅溶胶，进一步封闭钝化层中的微孔缺陷。

本发明的具体技术解决方案如下：

本发明的三价铬黑色钝化剂，其原料包含有：含铬3～5g/l的Cr³⁺化合物，3～6g/l丙二酸，3～6g/l草酸，含钴1～2g/l的Co²⁺化合物，1～2g/l NO₃^-，1～2g/l甲酸，含SiO₂ 0.4～2g/l的低纳米级尺寸酸性硅溶胶，8～12g/l NaH₂PO₄，1～2g/lFeSO₄.7H₂O，其余为纯水。

其中Cr³⁺的化合物可以是CrCl₃.6H₂O和Cr₂(SO₄)₃.6H₂O中的任意一种或者CrCl₃.6H₂O与Cr₂(SO₄)₃.6H₂O摩尔比1∶1的组合，Co²⁺的化合物可以是CoCl₂.6H₂O、Co(NO₃)₂.6H₂O和CoSO₄.7H₂O中的任意一种，NO₃^-来源于NaNO₃，或NaNO₃与Co(NO₃)₂.6H₂O的组合。