[发明专利]一种无铬无银的环保型镀锌黑色钝化液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料表面处理技术领域，具体地说是一种作为电镀锌钢铁零部件用的后处理液的无铬无银的环保型镀锌黑色钝化液及其制备方法。

背景技术

材料腐蚀与材料防腐工程，直接关系到经济的发展和人民的生命安全，表面工程技术是解决机械零部件及材料腐蚀与防护最经济有效的手段和方法。

电镀锌是提高钢铁材料表面抗腐蚀能力的有效途径，目前广泛地应用于建筑、交通、机械、电子、航空等许多领域中。但在潮湿的环境中，尤其在湿热环境中，镀锌层易发生腐蚀，使镀层表面形成暗灰色或白色疏松的腐蚀产物——白锈；时间长了会出现红锈，从而失去防腐效果。为了提高镀层的耐蚀性，须在钢铁材料表面镀锌后，再对镀层进行钝化处理，以便在镀锌层表面形成致密的钝化膜，从而进一步提高材料的耐蚀性，延长材料的使用寿命。

目前几乎所有的镀锌材料如镀锌板等的后处理工艺都采用以六价铬或三价铬为主要成分的溶液进行钝化处理，由于六价铬毒性高且容易致癌，各国政府已严格限制其使用和排放，尤其是在欧盟RoHS指令中明确禁止使用任何经六价铬钝化技术处理的零件和产品；三价铬钝化工艺尽管比六价铬的污染性小得多，但是经三价铬钝化的镀锌材料经过一段时间后仍会被氧化成六价铬，也就是说实质上并没有真下解决六价铬的毒性问题，所以很多国家和地区也开始限制使用三价铬钝化工艺。另外，由于我国在镀锌黑色钝化工序上广泛采用的是含铬钝化工艺，导致了电子、机械、五金等行业大量需要镀锌及黑色钝化的产品无法出口，严重影响了我国的对外贸易。

因此，开发符合环保要求的无铬钝化液必然成为今后的发展趋势。目前国内外对于镀锌层无铬钝化液的研究主要有钼酸盐体系、钛盐体系、稀土体系、硅酸盐体系、植酸体系和有机物体系等，但这些无铬钝化体系都只能在镀锌层表面形成(蓝)白色或彩色外观的钝化膜，对于在生产上应用很多的黑色钝化镀锌零部件，至今仍完全依靠六价铬或三价铬钝化工艺。

还有，在很多的镀锌件黑色钝化工艺中，除了用铬盐作主要成膜物质外，通常还需在钝化液中加入银盐作为发黑剂，但是由此带来了较高的生产成本，对镀锌企业的经济效益影响很大。因此在开发无铬钝化工艺的同时还需考虑如何降低甚至是取消对银盐的使用。

发明内容

本发明正是为克服现有技术钝化液存在的不足，提供一种无铬无银的环保型镀锌黑色钝化液，其性能优良、成本低、效率高，可满足电镀锌钢铁零部件黑色钝化要求的硅酸盐钝化液，以及它的制备方法。

本发明的技术方案是：在现有铬盐钝化工艺的基础上，用硅酸盐代替铬盐作为主要成膜物质，用硫酸铜、硫酸镍、硫酸亚铁等物质代替银盐作为发黑剂，同时对其它各种辅助成膜物质进行遴选和优化，发明是一种完全无铬无银的用于镀锌后处理的黑色钝化液，由下列组分组成：

硅酸钠        10～20    g/L

硫酸铜        20～30    g/L

硫酸镍        0.5～1.5  g/L

硫酸亚铁      0.5～1.5  g/L

醋酸钠        1～3      g/L

冰醋酸        20～40    mL/L

硫酸(98％)    3～7      mL/L

其余为水。

所述硅酸钠、硫酸铜、硫酸镍、硫酸亚铁、醋酸钠、冰醋酸、硫酸均为市购的化学纯产品。

所述硅酸盐黑色钝化液通过下列方法配制：

A、将硅酸钠溶解于少量水中，得到完全溶解的硅酸钠水溶液；

B、将硫酸加入A步骤的硅酸钠水溶液中，混合均匀；

C、将硫酸铜加入B步骤的混合溶液中，混合均匀；

D、将硫酸镍加入C步骤的混合溶液中，混合均匀；

E、将硫酸亚铁加入D步骤的混合液中，混合均匀；

F、将醋酸钠加入E步骤的混合液中，混合均匀；

G、将冰醋酸加入F步骤的混合液中，混合均匀；

H、在G步骤的混合溶液中加水定容至所需体积，按常规方法用稀H₂SO₄或稀NaOH溶液调整pH值至2.0～2.5，即得硅酸盐黑色钝化液。

使用所述硅酸盐黑色钝化液对电镀锌零件进行钝化处理的方法为：将经过电镀锌的钢铁零部件用水清洗干净，按常规方法进行出光处理后，取出零件水洗，再将零件浸入所述硅酸盐黑色钝化液中，室温下浸泡1～2分钟后，取出并用水清洗后，干燥即可。

所述电镀锌工序采用现有的成熟工艺而得。