專利名稱：一種清潔型稀土鈍化膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及屬鋼鐵材料表面處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及清潔型稀土鈍化膜的 制備，用于鋼鐵零部件電鍍鋅或鋅鐵合金的后處理工序。
背景技術(shù)：
腐蝕與防腐關(guān)系到經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生命安全，表面工程技術(shù)是解決機(jī)械零 部件及材料腐蝕與防護(hù)最經(jīng)濟(jì)有效的手段和方法。
鍍鋅及鋅鐵合金是提高鋼鐵零件抗腐蝕能力的有效途徑，目前廣泛地應(yīng)用于 造船工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、航空、建筑等許多領(lǐng)域中。但在潮濕的環(huán)境中，尤其在 濕熱環(huán)境中，鍍鋅及鋅鐵合金層易發(fā)生腐蝕，使鍍層表面形成暗灰色或白色疏
松的腐蝕產(chǎn)物——白銹；時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)出現(xiàn)紅銹，從而失去防腐效果。為了提高 鍍層的耐蝕性，須在鋼鐵零部件電鍍鋅或鋅鐵合金后對(duì)鍍層進(jìn)行鈍化處理，在 電鍍層的表面形成致密的鈍化膜，從而提高零部件的耐蝕性。 -
目前幾乎所有的鍍鋅鋼板后處理，都是在鍍鋅鋼板表面生成鉻酸鹽鈍化膜， 但由于鉻酸鹽中六價(jià)鉻毒性高且易致癌，政府己嚴(yán)格限制鉻酸鹽的使用和排放; 并且"十一五"規(guī)劃中強(qiáng)調(diào)把開發(fā)環(huán)境保護(hù)技術(shù)放在優(yōu)先位置。因此鉻酸鹽鈍化 膜正面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，而尋求和采用符合環(huán)保要求的無鉻鈍化膜正成為目前發(fā)展 的必然趨勢(shì)。目前國(guó)內(nèi)外鍍鋅及其合金層上的無鉻鈍化膜主要有鉬酸鹽鈍化膜、 稀土鹽鈍化膜、硅酸鹽鈍化膜、植酸鈍化膜和有機(jī)物鈍化膜等，但這些無鉻鈍 化膜的鈍化效果還達(dá)不到鉻酸鹽鈍化膜所具有的耐蝕性，或者是費(fèi)用太高，以 至于目前還沒有一種無鉻鈍化膜完全取代鉻酸鹽鈍化膜。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有鈍化膜的不足，提供一種不含有毒物質(zhì)、所處理 產(chǎn)品性能優(yōu)良、生產(chǎn)成本低的電鍍鋅及鋅鐵合金清潔型稀土鈍化膜。
本發(fā)明的技術(shù)方案是該清潔型稀土鈍化膜的制備過程為電鍍鋅或鋅鐵 合金一水洗一出光一水洗一鈍化一水洗一吹干。
出光過程的操作為將鍍有鋅或鋅鐵合金的零部件放入由HN03和H20組 成的出光液中，室溫下停留3 10秒，.然后取出鍍有鋅或鋅鐵合金零部件。出光
液中各組成物及其含量為HN032 5ml/L、其余為H20。
鈍化過程的操作為將出光后的鍍有鋅或鋅鐵合金的零部件放入由稀土鹽、
K2S208、 Na2Si03、 H3B03、 H202、 HC1和H20組成的稀土鹽鈍化液中后，控制 鈍化液的pH為1.8 2.8，室溫下停留30 90秒，然后取出鍍鋅或鋅鐵合金零部 件。鈍化液中各組成物及其含量為稀土鹽15 30 g/L、 K2S208 2 5 g/L 、 Na2Si03.3H20 2 6 g/L 、 H3B03 2 6 g/L 、 H202 5~20 ml/L、 HC1 5~15 ml/L、其 余為H20。稀土鹽可以是硝酸亞鈰或氯化亞鈰中的任一種。
出光液和鈍化液中各組成物含量以及操作條件可以根據(jù)實(shí)際需要在給定范 圍內(nèi)選擇。
水洗過程的操作為將剛剛鍍好的鍍有鋅或鋅鐵合金的零部件或出光后的 鍍有鋅或鋅鐵合金的零部件或鈍化后的鍍有鋅或鋅鐵合金的零部件用自來水進(jìn) 行反復(fù)沖洗，直至鍍有鋅或鋅鐵合金的零部件表面清洗干凈為止。
吹干過程的操作為將鈍化并水洗后的鍍有鋅或鋅鐵合金的零部件用吹7jC 機(jī)將零部件表面的水分吹干為止。
本發(fā)明由于采用稀土鹽作為鈍化液的主要成分，并配以K2S20s、 Na2Si03、 H3B03、 H202、 HCl，用于電鍍鋅及鋅鐵合金工藝的后處理，可在電鍍鋅及鋅鐵 合金表面制備出清潔型稀土鈍化膜，能夠顯著提高電鍍鋅及鋅鐵合金的耐蝕性， 使鹽霧試驗(yàn)出白銹時(shí)間可達(dá)25 50小時(shí)以上。由于在鈍化膜中不含鉻，克服了鉻酸鹽鈍化膜毒性大、不環(huán)保等缺點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)電鍍鋅及鋅鐵合金的清潔生產(chǎn)。 該清潔型稀土鈍化膜穩(wěn)定可靠，性能優(yōu)良，可以取代格酸鹽鈍化膜，具有很重 要的社會(huì)意義和應(yīng)用價(jià)值。


圖1為本發(fā)明清潔型稀土鈍化膜制備流程圖。
具體實(shí)施方式
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下面結(jié)合實(shí)例進(jìn)一步說明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容并不限于此。
實(shí)施例l:局部鍍鋅的鋼板表面制備出清潔型稀土鈍化膜。
該鋼板在進(jìn)行電鍍之前進(jìn)行除銹、除油、活化等前處理后，放入電鍍液中
進(jìn)行電鍍，鍍鋅工藝的鍍液組成及操作條件為ZnCl2 80 g/L、 KC1200g/L 、 添加劑適量、鍍液的pH值保持在5.5左右，電流密度為1.2 A/dm2，溫度為室 溫，電鍍時(shí)間為25分鐘。
配制由HN03 2 ml/L和H20組成的出光液以及由氯化亞鈰15g/L、 K2S208 2 g/L 、 Na2Si03 2g/L 、 H3B03 2g/L 、 H202 5ml/L、 HC1 5ml/L和H20組成的鈍 化液，用稀HCl或NaOH溶液將pH值調(diào)至2.8，然后將電鍍后的鋼板取出，經(jīng) 清洗后先放入出光液中停留10秒，取出用自來水沖洗，再放入鈍化液中，室溫 下鈍化90秒，然后取出該鍍鋅鋼板，經(jīng)自來水清洗干凈后用吹風(fēng)機(jī)吹干，在鋼 板表面制備出清潔型稀土鈍化膜。
該稀土鈍化膜外觀均勻光亮，經(jīng)中性鹽霧試驗(yàn)出白銹時(shí)間超過25小時(shí)。 實(shí)施例2:局部電鍍Zn-Fe合金的鋼板表面制備出清潔型稀土鈍化膜 在進(jìn)行鈍化之前，鋼板經(jīng)前處理(除銹、除油、活化)后實(shí)施電鍍，鋅鐵 合金電鍍工藝的鍍液組成及操作條件為ZnCl2 100 g/L、 KC1 230 g/L、 FeS04.7H20 10 g/L、抗壞血酸1.2 g/L、添加劑適量、pH值4.0、陰極電流密度1.8 A/dnA溫度為室溫，電鍍時(shí)間為40分鐘，所得Zn-Fe合金鍍層中鐵含量為0.5%。配制由HN03 3ml/L和H20組成的出光液以及由硝酸亞鈰25g/L、 K2S208 4 g/L 、 Na2Si03 3g/L 、 H3B03 3g/L 、 H202 10ml/L、 HC1 10ml/L和H20組成的 鈍化液，用稀HCl或NaOH溶液將pH值調(diào)至2.4，然后將電鍍后的鋼板取出， 經(jīng)清洗后先放入出光液中停留6秒，取出用自來水沖洗，再放入鈍化液中，室 溫下鈍化60秒，然后取出該鋼管，經(jīng)自來水清洗干凈后用吹風(fēng)機(jī)吹干，在電鍍 Zn-Fe合金的鋼板表面制備出清潔型稀土鈍化膜。。
該稀土鈍化膜外觀均勻光亮，經(jīng)中性鹽霧試驗(yàn)出白銹時(shí)間超過50小時(shí)，不 僅超過了現(xiàn)有鉻酸鹽鈍化膜耐蝕性能(25小時(shí))，而且還超過了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(30 小時(shí))。
權(quán)利要求
1、一種清潔型稀土鈍化膜，其特征是在鋼鐵零部件電鍍鋅或鋅鐵合金表面制備出清潔型稀土鈍化膜，該鈍化膜在鋅或鋅鐵合金電鍍層的表面形成致密的稀土鈍化膜，該清潔型稀土鈍化膜制備流程為電鍍鋅或鋅鐵合金→水洗→出光→水洗→鈍化→水洗→吹干。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔型稀土鈍化膜，其特征是所述的出光過程的 操作為將鍍有鋅或鋅鐵合金的零部件放入由HN03和H20組成的出光液中，室溫下停留3 10秒，然后取出鍍有鋅或鋅鐵合金零部件。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的清潔型稀土鈍化膜，其特征是出光液中各組成物 及其含量為HN032~5ml/L、其余為H20。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔型稀土鈍化膜，其特征是鈍化過程的操作為將出光后的鍍有鋅或鋅鐵合金的零部件放入由稀土鹽、K2S208、 Na2Si03、 H3B03、 H202、 HC1和H20組成的稀土鹽鈍化液中后，室溫下停留30-90秒， 然后取出鍍鋅或鋅鐵合金零部件。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的清潔型稀土鈍化膜，其特征是鈍化液中各組成物 及其含量為稀土鹽15~30 g/L、K2S208 2~5 g/L 、Na2Si03.3H20 2~6 g/L 、H3B03 2 6 g/L 、 H202 5 20 ml/L、 HC1 5~15 ml/L、其余為H20，待鈍化液中各組份溶 解完全后用稀HC1或NaOH溶液將pH值調(diào)至1.8-2.8。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的清潔型稀土鈍化膜，其特征是稀土鹽可以是硝酸 亞鈰或氯化亞鈰中的任一種。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的清潔型稀土鈍化膜，其特征是出光液中各組 成物含量以及操作條件可以根據(jù)實(shí)際需要在給定范圍內(nèi)選擇。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的清潔型稀土鈍化膜，其特征是鈍化液中各組 成物含量以及操作條件可以根據(jù)實(shí)際需要在給定范圍內(nèi)選擇。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔型稀土鈍化膜，其特征是水洗過程的操作為將剛剛鍍好的鍍有鋅或鋅鐵合金的零部件或出光后的鍍有鋅或鋅鐵合金的零部 件或鈍化后的鍍有鋅或鋅鐵合金的零部件用自來水進(jìn)行反復(fù)沖洗，直至鍍有鋅 或鋅鐵合金的零部件表面清洗干凈為止。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔型稀土鈍化膜，其特征是吹干過程的操作 為將鈍化并水洗后的鍍有鋅或鋅鐵合金的零部件用吹水機(jī)將零部件表面的水 分吹干為止。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種稀土鹽清潔鈍化膜，用于鋼鐵零部件電鍍鋅或鋅鐵合金的后處理工序，屬金屬材料表面處理技術(shù)領(lǐng)域。配制由HNO₃ 2～5ml/L和H₂O組成的出光液以及由硝酸亞鈰或氯化亞鈰15～30g/L、K₂S₂O₈ 2～5g/L、Na₂SiO₃ 2～6g/L、H₃BO₃ 2～6g/L、H₂O₂ 5～20ml/L、HCl 5～15ml/L、其余為H₂O組成的鈍化液，用稀HCl或NaOH溶液將pH值調(diào)至1.8～2.8，然后將電鍍鋅或鋅鐵合金后的鋼鐵零部件取出，經(jīng)清洗后先放入出光液中停留3～10秒，取出用自來水沖洗，再放入鈍化液中，室溫下鈍化30～90秒，然后取出該鋼鐵零部件，經(jīng)自來水清洗干凈后用吹風(fēng)機(jī)吹干。經(jīng)本鈍化工藝處理，能夠顯著提高電鍍鋅及鋅鐵合金鋼鐵零部件的耐蝕性，而且該鈍化工藝不含有毒物質(zhì)，穩(wěn)定可靠，產(chǎn)品性能優(yōu)良，屬清潔環(huán)保、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的無鉻鈍化技術(shù)，具有很重要的社會(huì)意義和應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)C23C22/78GK101525748SQ200910094369
公開日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日
發(fā)明者張英杰, 章江洪, 鵬 董, 帥 鄭, 閆宇星 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)