本发明公开了一种可在不锈钢表面制备耐蚀性膜层的钝化处理液及处理方法，该处理液及方法适用于不锈钢表面处理，属金属材料表面处理
技术领域：
。
背景技术：
：金属腐蚀每年给国民经济带来巨大损失。常见的金属腐蚀防护方法包括制成耐腐蚀合金和涂层等。常见的用以制备合金的元素包括镍（Ni）、铬（Cr）、硅（Si）、钼（Mo）等。不锈钢是常见的耐蚀性较强的钢铁材料，其由铁和镍、铬等元素构成。不锈钢具有独特的强度、较高的耐磨性、优越的防腐性能及不易生锈等优良的特性。因而被广泛应用于化工、食品机械、机电等领域。不锈钢在普通大气环境中具有良好的耐蚀性能，这是因为其表面具有一层致密的钝化膜。当不锈钢被应用到海洋环境等腐蚀性较强的环境中时，腐蚀性较强的离子如氯离子等能够破坏其表面的钝化膜，从而引起不锈钢的腐蚀。表面处理是提高不锈钢耐蚀性的主要方法，同时也是去除表面污物，改善美观程度的主要方法，主要包括化学法和电化学法。化学法是将不锈钢样品浸泡到含有化学试剂的溶液中进行处理一定的时间，通过试剂中的物质与钢进行反应生成钝化膜。试剂中多含有硝酸、盐酸等强酸和铬酸等强污染性物质，如果处理不当，则给环境造成一定的威胁。电化学法所用的处理液同样具有一定的污染性，如文献中报道的一种处理液中含有：铬酐5g/L，钼酸铵20g/L，硫酸铵30g/L，硼酸15g/L，阳极电流密度0.3～0.4A/dm2，温度15～20℃，时间15～20min。这种传统的硝酸和铬酸钝化，其酸液对人体有害且污染环境。因此，开发绿色、污染性小的不锈钢处理液势在必行。目前研究者已经开发出了一些环保型的处理工艺，如采用偏钒酸钠130～150g/L、硫酸1100～1200g/L的处理液，钒酸盐24%、硫酸42%的处理液等。这些处理液多含有高浓度的硫酸等强酸，对后续的废水处理仍有不小的压力。技术实现要素：本发明在充分了解国内外不锈钢表面处理方法的基础上，提供一种绿色环保型不锈钢表面钝化处理液及钝化处理方法，该处理方法基于本发明的钝化处理液，在阳极电流的作用下，不锈钢表面的金属元素失去电子，溶液中的稀土金属离子和硅酸根离子在Jacquet扩散层中与金属离子反应，生成含有稀土元素和铁等金属元素的硅酸化合物，并沉积到不锈钢表面，形成一层耐蚀性强的薄膜，从而提高不锈钢的耐蚀性能。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：1、本发明提供一种不锈钢表面钝化处理液，包括稀土金属盐、硅酸盐和氧化剂，其中，稀土金属盐为硫酸铈，硅酸盐为硅酸钠，氧化剂为高锰酸钾，将上述物质加入到一定量的蒸馏水中，充分搅拌至固体物质全部溶解。具体的，每升所述钝化处理液中包括：硫酸铈0.05-0.1mol，硅酸钠0.002-0.005mol，高锰酸钾5-15g。2、本发明另提供一种不锈钢表面钝化处理方法，该方法以不锈钢作为三电极体系中的工作电极，将工作电极置于上述钝化处理液中，与参比电极和对电极组成相导通的三电极体系，对工作电极在恒定电流密度下进行阳极氧化，在不锈钢表面形成钝化膜层。具体的，该方法包括如下步骤：1）钝化处理液的配置：根据钝化处理液的组成，按照配比进行配置；2）工作电极的制备：以不锈钢片作为基体材料，将基体材料封装，并预留出合适的工作面积；3）工作电极的阳极钝化处理：将工作电极置于步骤1）配置好的钝化处理液中，与参比电极和对电极组成相导通的三电极体系，控制电流密度为50-100mA·cm-2，沉积时间为5-15min，钝化处理液温度为70-80oC；钝化处理液中各组分的含量、电流密度、沉积时间及温度参数根据所需钝化膜层厚度、硬度、耐蚀性在给定范围内选择。具体的，该方法还包括：在工作电极置于步骤1）配置好的钝化处理液之前，对工作电极进行预处理。具体的，对工作电极进行预处理是指用SiC砂纸打磨，然后依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗干净后备用。具体的，所述钝化处理液采用恒温水浴进行温度控制。具体的，所述对电极为铂铌丝电极。具体的，所述参比电极为饱和甘汞电极。本发明的一种不锈钢表面钝化处理液及钝化处理方法，与现有技术相比所产生的有益效果是：本发明的钝化处理液不含六价铬和硫酸、硝酸或盐酸等强腐蚀性酸，制备工艺简单，成本低廉，方便操作，重现性好且无需大型昂贵设备。所制备的钝化膜层可望应用于不锈钢制品表面处理等领域。采用本发明的钝化处理液对不锈钢进行表面处理，能够明显提高不锈钢的耐蚀性，延长其使用寿命。具体实施方式下面结合具体实施方式，对本发明的一种不锈钢表面钝化处理液及钝化处理方法作以下详细说明。实施例一本发明的一种不锈钢表面钝化处理液，包括：稀土金属盐、硅酸盐和氧化剂，其中，稀土金属盐为硫酸铈，硅酸盐为硅酸钠，氧化剂为高锰酸钾，将上述物质加入到一定量的蒸馏水中，充分搅拌至固体物质全部溶解。钝化处理液具体组成如表1所示。表1钝化处理液组成硫酸铈硅酸钠高锰酸钾0.05mol·L-10.004mol·L-110g·L-1一种不锈钢表面钝化处理方法，该方法以不锈钢作为三电极体系中的工作电极，将工作电极置于上述的钝化处理液中，与参比电极和对电极组成相导通的三电极体系，对工作电极在恒定电流密度下进行阳极氧化，在不锈钢表面形成钝化膜层。该方法具体包括如下步骤：1）钝化处理液的配置：根据钝化处理液的组成，按照配比进行配置；2）工作电极的制备和预处理：以不锈钢片作为基体材料，将基体材料用密封胶封装，并预留出工作面积为边长10mm的正方形，工作电极用600目SiC砂纸打磨，然后依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗5min后备用。3）工作电极的阳极钝化处理：将工作电极置于步骤1）配置好的钝化处理液中，以铂铌丝电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，控制电流密度为50mA·cm-2，沉积时间为15min，钝化处理液温度为70oC；钝化处理液采用恒温水浴进行温度控制。实施例二本发明的一种不锈钢表面钝化处理液，包括：稀土金属盐、硅酸盐和氧化剂，其中，稀土金属盐为硫酸铈，硅酸盐为硅酸钠，氧化剂为高锰酸钾，将上述物质加入到一定量的蒸馏水中，充分搅拌至固体物质全部溶解。钝化处理液具体组成如表2所示。表2钝化处理液组成硫酸铈硅酸钠高锰酸钾0.08mol·L-10.002mol·L-115g·L-1一种不锈钢表面钝化处理方法，该方法以不锈钢作为三电极体系中的工作电极，将工作电极置于权利要求1或2所述的钝化处理液中，与参比电极和对电极组成相导通的三电极体系，对工作电极在恒定电流密度下进行阳极氧化，在不锈钢表面形成钝化膜层。该方法具体包括如下步骤：1）钝化处理液的配置：根据钝化处理液的组成，按照配比进行配置；2）工作电极的制备和预处理：以不锈钢片作为基体材料，将基体材料用密封胶封装，并预留出工作面积为φ10mm的圆形，工作电极用800目SiC砂纸打磨，然后依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗10min后备用。3）工作电极的阳极钝化处理：将工作电极置于步骤1）配置好的钝化处理液中，以铂铌丝电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，控制电流密度为100mA·cm-2，沉积时间为5min，钝化处理液温度为80oC；钝化处理液采用恒温水浴进行温度控制。实施例三本发明的一种不锈钢表面钝化处理液，包括：稀土金属盐、硅酸盐和氧化剂，其中，稀土金属盐为硫酸铈，硅酸盐为硅酸钠，氧化剂为高锰酸钾，将上述物质加入到一定量的蒸馏水中，充分搅拌至固体物质全部溶解。钝化处理液具体组成如表3所示。表3钝化处理液组成硫酸铈硅酸钠高锰酸钾0.1mol·L-10.005mol·L-15g·L-1一种不锈钢表面钝化处理方法，该方法以不锈钢作为三电极体系中的工作电极，将工作电极置于权利要求1或2所述的钝化处理液中，与参比电极和对电极组成相导通的三电极体系，对工作电极在恒定电流密度下进行阳极氧化，在不锈钢表面形成钝化膜层。该方法具体包括如下步骤：1）钝化处理液的配置：根据钝化处理液的组成，按照配比进行配置；2）工作电极的制备和预处理：以不锈钢片作为基体材料，将基体材料用密封胶封装，并预留出工作面积为边长10mm的正方形，工作电极用1200目SiC砂纸打磨，然后依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗8min后备用。3）工作电极的阳极钝化处理：将工作电极置于步骤1）配置好的钝化处理液中，以铂铌丝电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，控制电流密度为80mA·cm-2，沉积时间为10min，钝化处理液温度为75oC；钝化处理液采用恒温水浴进行温度控制。需指出的是，本发明不限于上述实施方式，任何熟悉本专业的技术人员基于本发明技术方案对上述实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，都落入本发明的保护范围内。当前第1页1 2 3