一种清洁型稀土钝化膜的制作方法

专利名称：一种清洁型稀土钝化膜的制作方法
技术领域：
本发明涉及属钢铁材料表面处理技术领域，特别是涉及清洁型稀土钝化膜的 制备，用于钢铁零部件电镀锌或锌铁合金的后处理工序。
背景技术：
腐蚀与防腐关系到经济发展和人民生命安全，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。
镀锌及锌铁合金是提高钢铁零件抗腐蚀能力的有效途径，目前广泛地应用于 造船工业、机械工业、航空、建筑等许多领域中。但在潮湿的环境中，尤其在 湿热环境中，镀锌及锌铁合金层易发生腐蚀，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，须在钢铁零部件电镀锌或锌铁合金后对镀层进行钝化处理，在 电镀层的表面形成致密的钝化膜，从而提高零部件的耐蚀性。 -
目前几乎所有的镀锌钢板后处理，都是在镀锌钢板表面生成铬酸盐钝化膜， 但由于铬酸盐中六价铬毒性高且易致癌，政府己严格限制铬酸盐的使用和排放; 并且"十一五"规划中强调把开发环境保护技术放在优先位置。因此铬酸盐钝化 膜正面临严峻挑战，而寻求和采用符合环保要求的无铬钝化膜正成为目前发展 的必然趋势。目前国内外镀锌及其合金层上的无铬钝化膜主要有钼酸盐钝化膜、 稀土盐钝化膜、硅酸盐钝化膜、植酸钝化膜和有机物钝化膜等，但这些无铬钝 化膜的钝化效果还达不到铬酸盐钝化膜所具有的耐蚀性，或者是费用太高，以 至于目前还没有一种无铬钝化膜完全取代铬酸盐钝化膜。 发明内容本发明的目的是克服现有钝化膜的不足，提供一种不含有毒物质、所处理 产品性能优良、生产成本低的电镀锌及锌铁合金清洁型稀土钝化膜。
本发明的技术方案是该清洁型稀土钝化膜的制备过程为电镀锌或锌铁 合金一水洗一出光一水洗一钝化一水洗一吹干。
出光过程的操作为将镀有锌或锌铁合金的零部件放入由HN03和H20组 成的出光液中，室温下停留3 10秒，.然后取出镀有锌或锌铁合金零部件。出光
液中各组成物及其含量为HN032 5ml/L、其余为H20。
钝化过程的操作为将出光后的镀有锌或锌铁合金的零部件放入由稀土盐、
K2S208、 Na2Si03、 H3B03、 H202、 HC1和H20组成的稀土盐钝化液中后，控制 钝化液的pH为1.8 2.8，室温下停留30 90秒，然后取出镀锌或锌铁合金零部 件。钝化液中各组成物及其含量为稀土盐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 余为H20。稀土盐可以是硝酸亚铈或氯化亚铈中的任一种。
出光液和钝化液中各组成物含量以及操作条件可以根据实际需要在给定范 围内选择。
水洗过程的操作为将刚刚镀好的镀有锌或锌铁合金的零部件或出光后的 镀有锌或锌铁合金的零部件或钝化后的镀有锌或锌铁合金的零部件用自来水进 行反复冲洗，直至镀有锌或锌铁合金的零部件表面清洗干净为止。
吹干过程的操作为将钝化并水洗后的镀有锌或锌铁合金的零部件用吹7jC 机将零部件表面的水分吹干为止。
本发明由于采用稀土盐作为钝化液的主要成分，并配以K2S20s、 Na2Si03、 H3B03、 H202、 HCl，用于电镀锌及锌铁合金工艺的后处理，可在电镀锌及锌铁 合金表面制备出清洁型稀土钝化膜，能够显著提高电镀锌及锌铁合金的耐蚀性， 使盐雾试验出白锈时间可达25 50小时以上。由于在钝化膜中不含铬，克服了铬酸盐钝化膜毒性大、不环保等缺点，可实现电镀锌及锌铁合金的清洁生产。 该清洁型稀土钝化膜稳定可靠，性能优良，可以取代格酸盐钝化膜，具有很重 要的社会意义和应用价值。


图1为本发明清洁型稀土钝化膜制备流程图。
具体实施方式
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下面结合实例进一步说明本发明的实质内容，但本发明的内容并不限于此。
实施例l:局部镀锌的钢板表面制备出清洁型稀土钝化膜。
该钢板在进行电镀之前进行除锈、除油、活化等前处理后，放入电镀液中
进行电镀，镀锌工艺的镀液组成及操作条件为ZnCl2 80 g/L、 KC1200g/L 、 添加剂适量、镀液的pH值保持在5.5左右，电流密度为1.2 A/dm2，温度为室 温，电镀时间为25分钟。
配制由HN03 2 ml/L和H20组成的出光液以及由氯化亚铈15g/L、 K2S208 2 g/L 、 Na2Si03 2g/L 、 H3B03 2g/L 、 H202 5ml/L、 HC1 5ml/L和H20组成的钝 化液，用稀HCl或NaOH溶液将pH值调至2.8，然后将电镀后的钢板取出，经 清洗后先放入出光液中停留10秒，取出用自来水冲洗，再放入钝化液中，室温 下钝化90秒，然后取出该镀锌钢板，经自来水清洗干净后用吹风机吹干，在钢 板表面制备出清洁型稀土钝化膜。
该稀土钝化膜外观均匀光亮，经中性盐雾试验出白锈时间超过25小时。 实施例2:局部电镀Zn-Fe合金的钢板表面制备出清洁型稀土钝化膜 在进行钝化之前，钢板经前处理(除锈、除油、活化)后实施电镀，锌铁 合金电镀工艺的镀液组成及操作条件为ZnCl2 100 g/L、 KC1 230 g/L、 FeS04.7H20 10 g/L、抗坏血酸1.2 g/L、添加剂适量、pH值4.0、阴极电流密度1.8 A/dnA温度为室温，电镀时间为40分钟，所得Zn-Fe合金镀层中铁含量为0.5%。配制由HN03 3ml/L和H20组成的出光液以及由硝酸亚铈25g/L、 K2S208 4 g/L 、 Na2Si03 3g/L 、 H3B03 3g/L 、 H202 10ml/L、 HC1 10ml/L和H20组成的 钝化液，用稀HCl或NaOH溶液将pH值调至2.4，然后将电镀后的钢板取出， 经清洗后先放入出光液中停留6秒，取出用自来水冲洗，再放入钝化液中，室 温下钝化60秒，然后取出该钢管，经自来水清洗干净后用吹风机吹干，在电镀 Zn-Fe合金的钢板表面制备出清洁型稀土钝化膜。。
该稀土钝化膜外观均匀光亮，经中性盐雾试验出白锈时间超过50小时，不 仅超过了现有铬酸盐钝化膜耐蚀性能(25小时)，而且还超过了国家标准(30 小时)。
权利要求
1、一种清洁型稀土钝化膜，其特征是在钢铁零部件电镀锌或锌铁合金表面制备出清洁型稀土钝化膜，该钝化膜在锌或锌铁合金电镀层的表面形成致密的稀土钝化膜，该清洁型稀土钝化膜制备流程为电镀锌或锌铁合金→水洗→出光→水洗→钝化→水洗→吹干。
2、 根据权利要求1所述的清洁型稀土钝化膜，其特征是所述的出光过程的 操作为将镀有锌或锌铁合金的零部件放入由HN03和H20组成的出光液中，室温下停留3 10秒，然后取出镀有锌或锌铁合金零部件。
3、 根据权利要求2所述的清洁型稀土钝化膜，其特征是出光液中各组成物 及其含量为HN032~5ml/L、其余为H20。
4、 根据权利要求1所述的清洁型稀土钝化膜，其特征是钝化过程的操作为将出光后的镀有锌或锌铁合金的零部件放入由稀土盐、K2S208、 Na2Si03、 H3B03、 H202、 HC1和H20组成的稀土盐钝化液中后，室温下停留30-90秒， 然后取出镀锌或锌铁合金零部件。
5、 根据权利要求4所述的清洁型稀土钝化膜，其特征是钝化液中各组成物 及其含量为稀土盐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、其余为H20，待钝化液中各组份溶 解完全后用稀HC1或NaOH溶液将pH值调至1.8-2.8。
6、 根据权利要求5所述的清洁型稀土钝化膜，其特征是稀土盐可以是硝酸 亚铈或氯化亚铈中的任一种。
7、 根据权利要求2或3所述的清洁型稀土钝化膜，其特征是出光液中各组 成物含量以及操作条件可以根据实际需要在给定范围内选择。
8、 根据权利要求4或5所述的清洁型稀土钝化膜，其特征是钝化液中各组 成物含量以及操作条件可以根据实际需要在给定范围内选择。
9、 根据权利要求1所述的清洁型稀土钝化膜，其特征是水洗过程的操作为将刚刚镀好的镀有锌或锌铁合金的零部件或出光后的镀有锌或锌铁合金的零部 件或钝化后的镀有锌或锌铁合金的零部件用自来水进行反复冲洗，直至镀有锌 或锌铁合金的零部件表面清洗干净为止。
10.根据权利要求1所述的清洁型稀土钝化膜，其特征是吹干过程的操作 为将钝化并水洗后的镀有锌或锌铁合金的零部件用吹水机将零部件表面的水 分吹干为止。
全文摘要
本发明公开了一种稀土盐清洁钝化膜，用于钢铁零部件电镀锌或锌铁合金的后处理工序，属金属材料表面处理技术领域。配制由HNO₃ 2～5ml/L和H₂O组成的出光液以及由硝酸亚铈或氯化亚铈15～30g/L、K₂S₂O₈ 2～5g/L、Na₂SiO₃ 2～6g/L、H₃BO₃ 2～6g/L、H₂O₂ 5～20ml/L、HCl 5～15ml/L、其余为H₂O组成的钝化液，用稀HCl或NaOH溶液将pH值调至1.8～2.8，然后将电镀锌或锌铁合金后的钢铁零部件取出，经清洗后先放入出光液中停留3～10秒，取出用自来水冲洗，再放入钝化液中，室温下钝化30～90秒，然后取出该钢铁零部件，经自来水清洗干净后用吹风机吹干。经本钝化工艺处理，能够显著提高电镀锌及锌铁合金钢铁零部件的耐蚀性，而且该钝化工艺不含有毒物质，稳定可靠，产品性能优良，属清洁环保、经济实用的无铬钝化技术，具有很重要的社会意义和应用价值。
文档编号C23C22/78GK101525748SQ200910094369
公开日2009年9月9日 申请日期2009年4月17日 优先权日2009年4月17日
发明者张英杰, 章江洪, 鹏 董, 帅 郑, 闫宇星 申请人:昆明理工大学