一种用于电镀锌层钝化的钝化液及其应用

摘要

本发明涉及一种用于电镀锌层钝化的钝化液，每升所述钝化液中包含：高锰酸钾1～3g；质量浓度为65-68%的浓硝酸4～10ml；硫酸铝5～30g；硝酸钠8～10g；硫酸镍8～15g；余量为水。该钝化液的用法包括：步骤1，室温下用本发明的钝化液浸泡镀锌工件；步骤2，浸泡后的镀锌工件在空气中停留5～35秒，然后晾干或吹干；步骤3，将晾干或吹干的镀锌工件在60～90℃下老化10～25分钟。本发明的钝化液和处理方法不使用毒性高且致癌的铬酸盐，不会对环境造成污染。此外本发明的钝化液按照所述处理方法能够在镀锌工件表面形成致密的膜层，防腐性能佳，颜色靓；也不会改变工件的尺寸，并且方法操作简单。

说明书

技术领域

本发明涉及金属表面处理技术领域，更具体地，涉及用于电镀锌层钝化 的钝化液及该钝化液在电镀锌层钝化中的应用。

背景技术

锌是一种重要的有色金属，电镀锌是提高钢铁抗腐蚀能力的有效途径， 目前在航空、交通、电力、船舶、机械等领域应用十分广泛。锌在干燥清洁 的大气中，腐蚀速度很小，但在潮湿的环境中，尤其在海洋性气候中，镀锌 层很容易发生腐蚀，因此，镀锌层需进行钝化处理。通常进行铬酸盐钝化处 理，但由于铬酸盐毒性高且致癌，对环境会造成污染，已受到环境保护法规 日益严格的限制；多年来人们一直在为此寻求更为符合生态要求的化合物， 以替代铬酸盐进行镀锌层的钝化处理。目前国内外应用研究主要有两大类： 一是无机物保护，如钼酸盐、硅酸盐、稀土化合物、钛酸盐、钨酸盐等都有 报道。另一类是有机无机相结合的，如有机硅烷钝化、植酸钝化、单宁酸钝 化，还有的在钝化中或钝化后涂有机膜，如醇酸清漆、聚氨酯漆、丙烯酸聚 酯漆、有机交联剂等等。无论是无机物还是有机物的无铬钝化，其结果都不 理想。如无机物主要是膜层疏松，防腐性能不足，还有的是时间长，颜色也 不靓；有机物有时改变了工件的尺寸，并且操作繁琐等。所以研究开发新的 表面防蚀处理绿色技术，以便最终能取代传统的铬酸盐法，成为近年来金属 表面处理领域中关注的热点问题之一。

在无机物钝化镀锌层的工艺中，其核心就是使钝化膜生长的要致密，才 能提高防腐性能；根据相关文献报道，目前的无机物钝化技术很难代替铬酸 盐钝化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于电镀锌层钝化的钝化液及 该钝化液在镀锌层钝化中的应用，以实现用无机物钝化技术代替铬酸盐钝 化。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下

一种用于电镀锌层钝化的钝化液，每升所述钝化液中包含：

高锰酸钾                          1～3g；

硝酸                              4～10ml；

硫酸铝                            5～30g；

硝酸钠                            8～10g；

硫酸镍                            8～15g；

余量为水。优选的，所述硝酸为质量浓度为65-68%的浓硝酸。

优选的，上述钝化液中，所述高猛酸钾为2g。

优选的，上述钝化液中，所述硫酸铝为10～25g，更优选的，所述硫酸 镍为20g。

优选的，上述钝化液中，所述硝酸钠为10g。

优选的，上述钝化液中，所述硫酸镍为10～12g。

一种电镀锌层钝化方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1，室温下用权利要求1-5任一项的钝化液浸泡镀锌工件；优选的， 浸泡过程进行5～35秒，更优选的，最佳浸泡时间为20-30s。

步骤2，浸泡后的镀锌工件在空气中停留5～35秒，然后晾干或吹干， 更优选的最佳空气中停留时间为10-20s；

步骤3，将晾干或吹干的镀锌工件在60～90℃下老化10～25分钟；优 选的，镀锌工件在70～80℃下老化15～20分钟。

本发明所述钝化液的制备方法如下：按照预定的各组分含量，依次将高 锰酸钾、浓硝酸、硫酸铝、硝酸钠和硫酸镍溶解于水，搅拌混合均匀即可使 用，物料添加顺序不影响钝化液的制备。

本发明的有益效果如下：

本发明的钝化液和处理方法不使用毒性高且致癌的铬酸盐，不会对环境 造成污染。此外本发明的钝化液按照所述处理方法能够在电镀锌工件表面形 成致密的膜层，防腐性能佳，颜色靓；并且不会改变工件的尺寸，方法操作 简单。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释 本发明，并非用于限定本发明的范围。

如未特殊说明，以下实施例中所用试剂级别均在化学纯以上。所用水为 去离子水。

以下实施例中处理电镀锌工件的工艺流程为：

电镀锌工件—在出光液中出光—水洗—钝化液中浸泡—空气中停留— 水洗—晾干或空气吹干—老化处理—成品。（以下实施例中未赘述出光和水 洗步骤。）

所述出光液为：2-3%的浓硝酸和1-2‰的氢氟酸，混合均匀即可。出光 过程进行3～8秒。

实施例1：HNO₃用量对钝化液性能的影响

钝化液配方为：高锰酸钾2g/L，浓硝酸分别为1、2、4、6、8、10、12 ml/L（质量浓度65-68%，以下所述与此相同），硫酸铝20g/L，硝酸钠10g/L， 硫酸镍10g/L，在去离子水中混匀，得1L钝化液。操作温度为室温，镀锌工 件浸泡在上述钝化液中的时间为25s，空气中停留时间为15s，晾干（或吹干） 后，立即在80℃下老化15min左右。在pH为7左右时，温度为25-28℃， 镀锌工件浸泡在5%氯化钠水溶液中。

结果为：对于浓硝酸1、2、4、6、8、10、12ml/L对应的配方，镀锌工 件出现腐蚀点的时间分别为：6、18、46、72、52、20、8h；另外，酸度低 钝化膜粗糙易脱落，颜色发暗；酸度高钝化膜薄，颜色很淡。

实施例2：KMnO₄用量对钝化液性能的影响

钝化液配方为：高锰酸钾分别为0.5、1、1.5、2、3、4、5g/L，浓硝酸 6ml/L，硫酸铝20g/L，硝酸钠10g/L，硫酸镍10g/L，在去离子水中混匀， 得1L钝化液。操作温度为室温，镀锌工件浸泡在上述钝化液中的时间为25s， 空气中停留时间为15s，晾干（或吹干）后，立即在80℃下老化15min左右。 在pH为7左右时，温度为25-28℃，镀锌工件浸泡在5%氯化钠水溶液中。

结果为：对于高锰酸钾0.5、1、1.5、2、3、4、5g/L对应的配方，出现 腐蚀点的时间分别为：8、36、46、72、42、26、22h；另外，高锰酸钾含量 低钝化膜薄，颜色很淡；高锰酸钾含量高钝化膜粗糙易脱落，颜色发暗。

实施例3：AI₂(SO₄)₃用量对钝化液性能的影响

钝化液配方为：高锰酸钾2g/L，浓硝酸6ml/L，硫酸铝分别为0、5、 10、20、30、40g/L，硝酸钠10g/L，硫酸镍10g/L，在去离子水中混匀，得 1L钝化液。操作温度为室温，镀锌工件浸泡在上述钝化液中的时间为25s， 空气中停留时间为15s，晾干（或吹干）后，立即在80℃下老化15min左右。 在pH为7左右时，温度为25-28℃，镀锌工件浸泡在5%氯化钠水溶液中。

结果为：对于硫酸铝0、5、10、20、30、40g/L对应的配方，出现腐蚀 点的时间为：24、42、60、72、70、64h；另外，无硫酸铝钝化膜粗糙，颜 色不均。

实施例4：浸泡时间对钝化处理效果的影响

钝化液配方为：高锰酸钾2g/L，浓硝酸6ml/L，硫酸铝20g/L，硝酸钠 10g/L，硫酸镍10g/L，在去离子水中混匀，得1L钝化液。操作温度为常温， 镀锌工件浸泡在上述钝化液中的时间为5-55s，空气中停留时间为15s，晾干 （或吹干）后，立即在80℃下老化15min左右。

结果为：镀锌工件浸泡时间短钝化膜薄，颜色很淡，镀锌工件浸泡时间 长钝化膜粗糙易脱落，颜色发暗，最佳浸泡时间为20-30s。

实施例5：空气中停留时间对钝化处理效果的影响

钝化液配方为：高锰酸钾2g/L，浓硝酸6ml/L，硫酸铝20g/L，硝酸钠 10g/L，硫酸镍10g/L，在去离子水中混匀，得1L钝化液。操作温度为常温， 镀锌工件浸泡在上述钝化液中的时间为25s，空气中停留时间为2-45s，晾干 （或吹干）后，立即在80℃下老化15min左右。

结果为：空气中停留时间短钝化膜薄，颜色淡，空气中停留时间长钝化 膜粗糙易脱落，颜色不均，最佳空气中停留时间为10-20s。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明 的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发 明的保护范围之内。