[发明专利]一种无钴环保三价铬黑色钝化液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于钝化液技术领域，更具体地，本发明涉及一种无钴环保三价铬黑色钝化液及其制备方法，属于IPC分类号C23C22/34。

背景技术

镀锌是提高钢铁镀件抗腐蚀能力的有效途径，但锌层的表面很容易腐蚀，通常需要钝化处理。传统的钝化工艺都是采用六价铬钝化，但是六价铬有剧毒，具有致癌致畸的作用。欧盟于2006年7月1日起实施的《关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质指令》(ROHs)，禁止欧盟市场上投放Pd、Hg、Cd、Cr⁶⁺、聚溴二苯醚和聚溴联苯等6种有害物质。

2007年3月1日起，我国禁止投入市场的电子电器产品严格要求不能含有以上6种有害物质。所以，环保型的产品替代六价铬钝化成为迫切要求。由于三价铬钝化在许多方面具有与六价铬钝化类似的性质，而毒性却只有六价铬的百分之一，因此，三价铬钝化得到了广泛的关注。

近年来，随着现代化工业的迅猛发展，越来越多的行业，如电子、仪表、光学仪器、汽车摩托车零部件，日用五金和建筑装潢等，对黑色表面膜层提出了越来越高的要求。三价铬黑色钝化液在上述领域内均能起到不可或缺的作用，通过钝化工艺处理可以使整体产品在应用过程中获得更好的效果。

三价铬黑色钝化技术与蓝白、彩色钝化相比，研究开发较晚，工艺稳定性、膜层的使用性能都很差，膜层的附着力无法和六价铬黑色钝化膜相比。现有的三价铬黑色钝化液是以三价铬(通常为无机三价铬盐)为主成膜剂，添加辅助成膜剂(一般为钴盐)，络合剂(通常为含氟物质)、发黑剂(通常为钴、镍、铁盐)，氧化剂(如铈盐)等为主要成分配制而成的，钝化液中会集聚大量铬、钴、镍等过渡金属离子，毒性很大；另一方面，黑化后的试样必须水洗干净并烘干，然后再涂有机封闭剂，造成黑钝化工艺繁琐，封闭后的抗中性盐雾试验能力较差，仍不及六价铬盐银盐体系的黑色钝化，这一缺点大大限制了三价铬黑色钝化技术在市场的应用。另外，这一工序中，水洗是必须环节，水的耗费量相当大，清洗水中会集聚大量钝化液铬、钴、镍、氟等金属离子，即清洗水的毒性很大，必须耗费大量人力物力处理好才能达到排放标准。

此外，镀锌三价铬盐钝化工艺使用一段时间后，国内外均发现检测出六价铬，目前也尚未找到根治办法。

发明内容

基于此，为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种无钴环保三价铬黑色钝化液及其制备方法，所述三价铬黑色钝化液中不含有钴、镍、氟等有毒离子，也不含六价铬，对环境友好。

实现上述发明目的的具体技术方案如下：

一种无钴环保三价铬黑色钝化液，所述钝化液包括以下原料：含Cr³⁺4～6g/L的有机Cr³⁺化合物、3～4g/L的有机羧酸、1～2g/L的植酸、0.05～0.15g/L的二硫化钨、1～2g/L的硫代二甘酸、1.5～3g/L的硝酸钠、0.4～2g/L的硅烷偶联剂，其余为纯水。

在其中一些实施例中，所述钝化液的原料组成如下：含Cr³⁺5g/L的有机Cr³⁺化合物、3.5g/L的有机羧酸、1.5g/L的植酸、0.1g/L的二硫化钨、1.2g/L的硫代二甘酸、2g/L的硝酸钠、1g/L的硅烷偶联剂，其余为纯水。

在其中一些实施例中，所述二硫化钨为粒径30～50nm的纳米二硫化钨。

在其中一些实施例中，所述二硫化钨为无机类富勒烯WS₂。

在其中一些实施例中，所述二硫化钨为花形片状纳米单晶WS₂。

在其中一些实施例中，所述钝化液还含有0.1～0.2g/L的N,N-二甲基二硫代甲酰胺丙烷磺酸钠。

在其中一些实施例中，所述有机Cr³⁺化合物为乙酸铬或甲酸铬。

在其中一些实施例中，所述有机羧酸为丙二酸、草酸、戊二酸、马来酸、苹果酸、柠檬酸、或葡萄糖酸。

在其中一些实施例中，所述硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷。

本发明还提供了上述无钴环保三价铬黑色钝化液的制备方法，具体采取了以下技术方案：

一种无钴环保三价铬黑色钝化液的制备方法，包括以下步骤：在连续搅拌下，将有机Cr³⁺化合物溶解于纯水后，依次加入有机羧酸、植酸、二硫化钨、和硫代二甘酸，待完全溶解后，加热至70～100℃充分反应2～3小时，待冷却至20～30℃，加入硝酸钠、硅烷偶联剂，搅拌10～20min，再加水定容，即得。