[发明专利]一种钢铁表面钝化成膜液及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉钢铁表面防腐膜及钢铁表面的处理方法，具体地说是一种钝化成膜液在钢铁表面的应用。该钝化成膜液不含六价铬和磷酸盐，是一种环保型钢铁表面化学钝化成膜液，能够在常温状态下在钢铁表面生成防腐膜，赋予钢铁表面良好耐蚀和粘合性能。

背景技术

钢铁占金属材料使用量的90％以上，是日常生活中应用最广泛、然而却最容易腐蚀的金属，全世界每年生产的钢铁产品有近30％受到不同程度的腐蚀，其中约有10％的钢铁产品将报废。全世界每年因腐蚀造成的经济损失约7000亿美元，约占各国国民经济产值的2％-4％。钢铁设备还因腐蚀造成设备性能下降，使生产安全受到严重威胁、生产效率大幅度下降。

钢铁防腐蚀处理技术有许多，但钢铁表面磷化处理和钢铁金属表面镀锌再进行铬酸盐钝化(化学转化)处理是钢铁腐蚀保护中目前最常用的两种方法。

钢铁表面磷化处理是通过钢铁基体与含有磷酸盐、重金属离子、氟离子、硝酸盐、亚硝酸盐等成分的转化液发生化学反应而在钢铁表面形成磷化膜的一种技术。磷化膜的特点之一是多孔性，膜本身的耐蚀性有限，有的在干燥过程中就迅速产生水锈。因此，磷化处理技术的目的通常是增强钢铁表面与有机涂层的结合力，其处理后的钢铁产品一般只在室内使用。为了提高磷化膜的防腐能力，磷化后通常还必须对磷化膜作进一步填充、氧化作用的封闭钝化处理，使磷化膜能够稳定于大气中。经封闭处理的磷酸盐膜，可以作为钢铁金属基体的防蚀层。尽管如此，该技术产生的磷化膜仍然存在着耐蚀性能较差以及磷化液中含有的磷酸盐、重金属离子对环境造成富营养化、重金属污染等缺点。

对于大多数用于室外环境的钢铁产品和设备，人们通常采用镀锌钢铁铬酸盐钝化处理技术，即钢铁表面先镀锌，再在镀锌层表面进行铬酸盐钝化处理。

作为一种传统的金属表面加工处理工艺，钢铁金属表面镀锌并进行铬酸盐化学转化处理虽然能给钢铁提供极好的腐蚀保护，但由于锌资源的日渐紧缺，以及镀锌过程中剧毒氰化物、铬酸盐钝化处理过程中致癌铬酸盐的使用，尤其是铬酸盐处理的产品由于转化膜含有致癌物六价铬，失去使用价值废弃后产生的电子垃圾污染已经对人类环境造成了巨大的危害。随着全球信息产业的迅猛发展，产品更新换代速度的加快，世界各国每年产生的电子垃圾达百万、千万吨，而且这个数字还在逐年攀升。电子垃圾填埋处理时有毒物渗漏、焚化处理时产生的有毒气体对环境和人类健康造成的极大危害，已经受到了全世界的关注。因此，金属表面铬酸盐转化处理技术这一具有百年历史的传统工艺已经面临着被取消的命运。欧盟2006年7月1日实施的《关于在电子电器设备中限制使用某些有害物质》的RoHS(The Restriction of theUse of Certain Hazardous Substances in Electrical and ElectricEquipment)指令，规定从2006年7月1日起，进入欧盟市场的新电子电器产品应不得含有包括六价铬等六种有害物质，其目的在于提高报废电子电器产品的回收及再循环率、减少电子电器产品废料对水源和土壤引起的二次污染、保障社会的可持续发展。我国也于2007年3月1日起执行欧盟RoHS指令，禁止在金属表面处理工艺过程中使用六价铬等有害物质。

目前，为了增加钢铁金属的防腐性能，人们提出了各种各样的磷化处理方法。在如中国专利(申请号：03113780.6)公开了一种锌、铁金属及其组件同槽磷化方法，该方法采用含有磷酸盐和锌、镍、锰等金属盐以及氟化物等成分组成的磷化液，在温度为15℃～60℃条件下，磷化处理3～15分钟，使锌、铁金属表面获得达到国家标准性能要求的均匀磷化膜。中国专利申请公开的一种金属镀锌层钝化用铬酸盐组合物及其应用(申请号91102396.8)，采用由CrO₃、NaHSO₄、NaH₂PO₄、AgNO₃、烷基聚氧乙烯醚组成的钝化液，在pH 1.5～1.9条件下钝化处理金属镀锌层表面，使金属镀锌层获得优异的抗腐蚀性能。

虽然上述专利所公开的钝化液，在钢铁或镀锌层表面经上述钝化液处理后，其表面防腐性能大大提高，但钝化液中含有磷酸盐、重金属离子和六价铬，却对人类健康和环境生态造成严重的破坏和影响。

发明内容

针对上述背景技术中存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种钝化成膜液在钢铁表面的应用，该转化液不含有六价铬和磷酸盐，是一种环保型钢铁表面化学钝化成膜液，常温条件下在钢铁表面生成的致密防腐膜具有良好的耐蚀和有机涂层粘合性能。