专利名称：检测金属表面锆化膜的试剂及检测方法
技术领域：
本发明属于金属表面处理技术领域，具体是一种检测金属表面锆化膜的试剂及检测方法。
背景技术：
以磷酸盐为基础的防护性金属表面处理化学转化膜称作磷化膜，传统的磷化工艺是在金属表面形成一层具有防腐作用的磷化膜，但磷化工艺容易造成重金属及磷对环境的污染，锆化作为一种对环境友好的新工艺正在许多场合取代磷化而被使用。锆化膜不同于传统的磷化膜，磷化膜结晶体较大，膜层较厚，可通目视看出其表面形态，判断上膜好坏，锆化膜是有纳米级的非晶体颗粒构成，膜厚也是纳米级的，很薄，无色或仅有微弱的干涉色， 很难用肉眼观察到，故难以判断其上膜程度及好坏，这给生产现场的工艺调整及质量控制带来极大困难。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中金属表面锆化膜难以定性或定量检测的技术问题。本发明的目的之一在于提供一种检测金属表面锆化膜的试剂，该试剂包括如下组分无机酸、金属指示剂及水。优选地，所述无机酸选择以下组份中的一种或几种的组合H2S04、HC1、ΗΝ03、 HC103> HBr03> HBr 及 HNO2。优选地，所述无机酸在试剂中的浓度应当使得试剂中H+的浓度为0. OOlmol/L 10mol/L。优选地，所述金属指示剂为二甲酚橙。优选地，所述试剂中二甲酚橙的浓度为10PPM 1000PPM。优选地，所述试剂还包含以下组合中的一种或几种物质硫脲、盐酸羟胺、硫酸羟
胺、三乙醇胺及乙酰丙酮。优选地，所述试剂包含重量百分数为0. 05% 5%的硫脲、盐酸羟胺或硫酸羟胺， 或者包含0. lmmol/L 100mmol/L的三乙醇胺或乙酰丙酮。本发明还提供了一种利用前述试剂检测金属表面锆化膜的方法，包括如下步骤 将待检金属表面与前述试剂接触，之后将试剂的颜色与四色标准色谱比照，判断金属表面是否存在锆化膜。优选地，还包括比照之后获得颜色的标准值，进而换算出锆化膜厚度的步骤。优选地，所述接触为将试剂滴加到金属表面上或者将浸有试剂的脱脂棉或白布擦拭金属表面。本发明具有如下的有益效果(1)本发明检测试剂配置简单，检测方法简便易行；
(2)利用本发明的检测试剂可实现对金属表面锆化膜的定性和定量处理，大大提高了生产中质量控制的准确性，提高了产品的质量。
具体实施例方式以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明。无机酸无机酸的主要作用是将转化膜中的化合态锆元素溶解，使其以&02+或的形式进入检测试剂中，从而与检测试剂中的显色剂反应以显色，通过显色强度的不同来判断 &02+或&4+的浓度，进而判断锆化膜是否存在以及其厚度。试剂中无机酸的浓度要根据无机酸的种类或组合不同而不同，如HCl为强酸，可将其在试剂中的浓度控制在0. OOlmol/ L 0. lmol/L，如果浓度过高可能会溶解锆化膜底下的基体金属，使测试试剂中含有过多的基体金属离子，影响显色效果，例如当基体金属为铝合金时，如果酸的浓度过高，会溶解过多的Al3+离子，造成Al3+与二甲酚橙的封闭而显色，同样酸度过高会增加指示剂的酸效应系数，使其显色能力变差。优选地，试剂中无机酸的含量应保证试剂中H+的浓度为 0. 001mol/L 10mol/L。二甲酚橙二甲酚橙因其在高酸度下与锆离子良好的选择性，其在检测试剂中的浓度为 10PPM 1000PPM，当浓度超过1000PPM时因二甲酚橙本身带有较强的橙色会影响对显色的观察，当浓度低于10PPM时，理论上此时&02+或的摩尔浓度通常已超过二甲酚橙的摩尔浓度，此时显色的强度仅取决于二甲酚橙的浓度；若ZrO2+或W的摩尔浓度低于二甲酚橙的摩尔浓度，这种情况下显色非常微弱，锆化膜已难以达到最低的厚度要求。当二甲酚橙的浓度低于10PPM时，仍然可以进行定性检测，判断金属表面有无锆化膜。通常锆化膜中会含有杂质，故在检测试剂中加入能够屏蔽杂质的物质可提高检测效果。如对钢板进行的锆化处理得到的锆化膜往往含有杂合的狗3+，会使检测时的颜色偏重，此时加入100PPM 5000PPM的盐酸羟胺或硫脲，效果较好。本发明还提供了一种利用前述试剂检测金属表面锆化膜的方法，包括如下步骤 在待检金属表面滴加前述试剂，之后观察试剂颜色以判断金属表面是否有锆化膜存在。该方法具体为(1)可将检测试剂滴在待检金属表面，在表面形成一个大小合适的液滴，比如直径10mm，厚1 4mm的液滴，然后观察显色效果；或者为(2)使用浸有检测试剂的脱脂棉或白布擦拭待检金属表面，观察脱脂棉或白布的颜色变化，进而确定结果。通常，定量检测锆化膜厚度时候使用方法(1)进行检测，通过本申请人的研究，发现检测时当二甲酚橙浓度为一确定值时，显色深浅与锆化膜厚度存在对应关系，见表1，可根据表1中膜重g/M2(以&02计)与四色标准色谱之间的对应关系拟合一条曲线，然后利用该曲线来判断锆化膜的厚度。由表1可知，当膜重超过0. 08g/M2时，随着膜重的增加很难觉察到红相M的饱和度再增加的情况，又因为锆化膜不同于磷化膜有个上限厚度，故只要锆化膜厚度达到一最低厚度便可保证质量，当膜重> 0. 06g/M2已经可以达到较佳的防护性能。在观测试剂的颜色时优选在自然散射光或D65标准光源下与四色标准色谱进行色彩比对，因为或与二甲酚橙的显色反应不随饱和度的变化而出现色相变化，故显色的色相是基本不变的，又因试剂是浅色透明的，明度主要取决于底板的反射光强度及液滴折射周围散射光的强度，而随饱和度的变化产生的变化也很小，故与色卡在同一光源下比对明度也可以认为是恒定的，所以根据表1可以判断只要红相M的饱和度值达到50左右锆化膜厚度便可以达到0. 06g/M2而保证较好的质量。表 权利要求
1.一种检测金属表面锆化膜的试剂，其特征在于，包括如下组分无机酸、金属指示剂及水。
2.如权利要求1所述的试剂，其特征在于，所述无机酸选择以下组份中的一种或几种的组合H2S04、HC1、HN03、HC103、HBrO3> HBr 及 HNO2。
3.如权利要求1所述的试剂，其特征在于，所述无机酸在试剂中的浓度应当使得试剂中 H+ 的浓度为 0. 001mol/L 10mol/L。
4.如权利要求1所述的试剂，其特征在于，所述金属指示剂为二甲酚橙。
5.如权利要求4所述的试剂，其特征在于，所述试剂中二甲酚橙的浓度为10PPM 1000PPM。
6.如权利要求1所述的试剂，其特征在于，所述试剂还包含以下组份中的一种或几种 硫脲、盐酸羟胺、硫酸羟胺、三乙醇胺及乙酰丙酮。
7.如权利要求6所述的试剂，其特征在于，所述试剂包含重量百分数为0.05% 5%的硫脲、盐酸羟胺或硫酸羟胺，或者包含0. Immol/L lOOmmol/L的三乙醇胺或乙酰丙酮。
8.—种检测金属表面锆化膜的方法，其特征在于，包括如下步骤将待检金属表面与权利要求1-7任一项所述的试剂接触，之后将试剂的颜色与四色标准色谱比照，判断金属表面是否存在锆化膜。
9.如权利要求8所述的检测金属表面锆化膜的方法，其特征在于，还包括比照之后获得颜色的标准值，进而换算出锆化膜厚度的步骤。
10.如权利要求8所述的检测金属表面锆化膜的方法，其特征在于，所述接触为将试剂滴加到金属表面上或者将浸有试剂的脱脂棉或白布擦拭金属表面。
全文摘要
本发明涉及一种金属表面处理技术领域的检测金属表面锆化膜的试剂及检测方法；所述检测试剂包括如下组分无机酸、金属指示剂及水；所述检测金属表面锆化膜的方法包括如下步骤将待检金属表面与所述的试剂接触，之后将试剂的颜色与四色标准色谱比照，判断金属表面是否存在锆化膜。本发明检测试剂配置简单，检测方法简便易行；利用本发明的检测试剂可实现对金属表面锆化膜的定性和定量处理，大大提高了生产中质量控制的准确性，提高了产品的质量。
文档编号G01B21/08GK102331420SQ20101022532
公开日2012年1月25日 申请日期2010年7月13日 优先权日2010年7月13日
发明者何宗俊, 何宗文 申请人:合肥普庆新材料科技有限公司