一种无铬钝化液及其应用的制作方法

本发明属于表面工程技术领域，具体涉及一种适用于碳钢表面化学镀镍层的无铬钝化液及其应用。

背景技术：

传统铬酸盐钝化工艺可以极大地提高化学镀镍层的耐蚀性，是目前表面处理行业中被广泛使用的化学镀镍层钝化技术。但传统铬酸盐钝化工艺的钝化液中铬酸酐(cro3)浓度高(高铬工艺120g/l左右；中铬工艺40g/l左右)，使得废水中含有六价铬等有毒有害物质。《电镀污染物排放标准》(gb21900-2008)中对废水中六价铬和总铬含量有严格限制(总铬≤1.0mg/l，六价铬≤0.2mg/l)，企业后续废水处理负担重，环境保护压力大。

申请号为201210239323.7的专利文献“一种镀镍用表面处理钝化液”，公开了一种镀镍层无铬钝化液，按质量百分比，包括下述组分组成：含环氧基团树脂2％-5％，含活泼氢的有机硅油乳液5％-10％，含贵金属化合物类催化剂0.0001％-0.001％，其余为水。由于环氧树脂乳液中含有醚键、羟基及环氧基等强极性基团与有机硅乳液固化后可在电镀或化学镀镍层表面有很好的附着力，其分子结构中含有稳定的苯环和醚键，分子结构很紧密，有良好的耐腐蚀性能。同时有机硅乳液通过活泼氢与环氧树脂乳液反应固化以后，其疏水基团覆盖在环氧树脂层的表面，进一步加强了其防腐性能。

申请号为cn201410647256.1的专利文献“一种镀镍层无铬钝化液及其制备方法”其公开了采用乳浊液，在酒石酸钾钠、硅酸钠和稀土硝酸盐混合溶液中，加入纳米氧化钛、硅酸锆和气相二氧化硅，使得溶液转变为乳浊液，在加入络合剂，通过络合剂的作用，与金属离子形成络合物，提高了钝化之后钝化层的抗氧化性能和耐蚀性能。

目前采用的解决方法还主要为：以三价铬代替六价铬进行化学镀镍层的钝化，或者采用有机封闭剂进行钝化。但以上方法主要存在钝化效果不稳定，镀层耐蚀性不如铬酸盐钝化的高等问题。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种无铬钝化液及其制备方法，本发明的目的在于采用不含铬的钝化液代替中等浓度铬酸盐钝化液钝化碳钢表面化学镀镍镀层，并且经无铬钝化处理的镀层的耐蚀性与中铬钝化镀层耐蚀性相当，且符合表面处理技术绿色化发展的要求。

具体地，本发明提供了一种无铬钝化液，由钼酸铵、氟硅酸铵、硝酸铈、氧化钇组成。

进一步地，一种无铬钝化液，其由10～20g/l钼酸铵、0.4～0.6g/l氟硅酸铵、2.0～6.0mg/l硝酸铈、2.0～8.0mg/l氧化钇组成。

再进一步地，一种无铬钝化液，其由15g/l钼酸铵、0.5g/l氟硅酸铵、4.0mg/l硝酸铈、5.0mg/l氧化钇组成。

本发明还提供了一种无铬钝化液的制备方法，包括以下步骤：

(1)将钼酸铵溶于去离子水中，加入少量氟硅酸铵，混合均匀后，用1+1磷酸溶液调节ph值至1-3.0，得基础钝化溶液a液；

(2)将氧化钇、硝酸铈溶于去离子水中，得b溶液；

(3)在钝化槽中将a液与b液按1:1(体积比)混合，加水至需要体积，调节ph至1-3.0左右，控制温度在70℃±2℃，得到无铬钝化液。

上述所述的步骤(1)是将钼酸铵溶于去离子水中，加入少量氟硅酸铵，混合均匀后，用1+1磷酸溶液调节ph值至2.0，得基础钝化溶液a液；

上述所述的步骤(3)是在钝化槽中将a液与b液按1:1(体积比)混合，加水至需要体积，调节ph至2.0左右，控制温度在70℃±2℃。

本发明所述的无铬钝化液在应用时，是将碳钢镀片经酸性化学镀镍后，用去离子水洗净，接着放入钝化液中钝化，取出，洗净，搽干，送检测即可。

本发明的原理及有益效果为：

本发明根据钝化的成膜原理，在以钼酸盐为主要成膜剂的基础上，通过添加孔隙填充剂及辅助成膜剂，以提高镀层的耐蚀性。具体做法是：以镀层耐蚀性(耐硝酸变色时间及耐中性盐雾腐蚀时间)为评价指标，从稀土氧化物中筛选出适用于碳钢化学镀镍镀层钼酸盐钝化的添加剂，并通过正交试验对钝化液组成进行优化，从而研发出碳钢化学镀镍镀层的无铬钝化液，经与传统中铬钝化工艺对比镀层的耐蚀性，无铬钝化的效果完全能够与中铬钝化的相媲美。

本发明还发现在钼酸盐钝化液中添加氟硅酸盐、氧化钇和硝酸铈，可以极大地提高镀层的耐蚀性。采用本发明对45#碳钢酸性化学镀镍镀层进行钝化，并与采用中铬钝化液进行钝化作对比，无铬钝化镀层耐硝酸腐蚀时间为458s，镀层耐中性盐雾腐蚀时间可达40h，中铬钝化镀层耐硝酸腐蚀时间为461s，镀层耐中性盐雾腐蚀时间可达40h。无铬钝化的效果与中铬钝化的相当。且钝化工艺简单，钝化液中不含铬，能满足表面处理技术绿色化发展的要求。

附图说明：

附图1：镀层经24h中性盐雾腐蚀后对比((a)无铬钝化、(b)中铬钝化)

附图2：镀层经36h中性盐雾腐蚀后对比((a)无铬钝化、(b)中铬钝化)

附图3：图3镀层经40h中性盐雾腐蚀后对比((a)无铬钝化、(b)中铬钝化)

具体实施方式：

实施例1：无铬钝化液的制备

(1)将钼酸铵1o0g溶于7l去离子水中，加入4g氟硅酸铵，混合均匀后，用1+1磷酸溶液调节ph值至1.0，得基础钝化溶液a液；

(2)将氧化钇20.0mg、硝酸铈20.0mg溶于2l去离子水中，得b溶液；

(3)在钝化槽中将a液与b液按1:1(体积比)混合，加水至10l体积，调节ph至1.0左右，控制温度在70℃±2℃，得到无铬钝化液。

实施例2：无铬钝化液的制备

(1)将钼酸铵150g溶于7l去离子水中，加入5g氟硅酸铵，混合均匀后，用1+1磷酸溶液调节ph值至2.0，得基础钝化溶液a液；

(2)将氧化钇40.0mg、硝酸铈50.0mg溶于2l去离子水中，得b溶液；

(3)在钝化槽中将a液与b液按1:1(体积比)混合，加水至10l体积，调节ph至2.0左右，控制温度在70℃±2℃，得到无铬钝化液。

实施例3：无铬钝化液的制备

(1)将钼酸铵200g溶于7l去离子水中，加入6g氟硅酸铵，混合均匀后，用1+1磷酸溶液调节ph值至3.0，得基础钝化溶液a液；

(2)将氧化钇80.0mg、硝酸铈60.0mg溶于2l去离子水中，得b溶液；

(3)在钝化槽中将a液与b液按1:1(体积比)混合，加水至10l体积，调节ph至3.0左右，控制温度在70℃±2℃，得到无铬钝化液。

实验例：无铬钝化液钝化效果考察：

采用本发明制得的无铬钝化液对45#碳钢酸性化学镀镍镀层进行钝化，并与采用中铬钝化液进行钝化作对比，其结果如附图1-3所示，无铬钝化镀层耐硝酸腐蚀时间为458s，镀层耐中性盐雾腐蚀时间可达40h，中铬钝化镀层耐硝酸腐蚀时间为461s，镀层耐中性盐雾腐蚀时间可达40h。无铬钝化的效果与中铬钝化的相当。

以上内容是结合最佳实施方案对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只限于这些说明。本领域的技术人员应该理解，在不脱离由所附权利要求书限定的情况下，可以在细节上进行各种修改，都应当视为属于本发明的保护范围。