本发明涉及一种环保型复合彩色钝化液及其制备方法，属于金属材料表面处理技术领域。
背景技术：
电镀锌是金属防腐蚀常用的一种方法，广泛的运用于五金机电、轮船、电子设备、航天、海洋平台等众多领域。由于锌的腐蚀电位比铁负，且在干燥空气中耐蚀性良好，当镀件接触腐蚀性介质时，会先与锌发生反应，从而保护了基体。但由于锌的性质活泼，在湿热的环境条件下极易被腐蚀，镀锌工件如果不进行后处理，镀层就很快变暗产生白色腐蚀产物，大大削弱镀锌层的防腐性能，时间久了基体继续发生腐蚀产生红锈，失去了防腐的效果。为了提高钢铁耐蚀性和外观装饰性能，一般都会在镀锌后再对工件进行钝化处理，使镀件表面生成一层钝化膜。
cr6+毒性高，易致癌，对人的健康有害。cr3+毒性虽然只cr6+的千分之一，但在长期使用和运输过程中也会转化为cr6+，各地政府已经限制铬酸盐的使用。2006年，欧盟颁发了rohs绿色指令，严格限制铬在电子电气设备制作中的使用，目前并不断的完善。
基于环保要求，开发绿色环保型无铬钝化已成为电镀防腐等众多领域的研究热点。然而硅酸盐钝化具有很好的应用前景，但钝化膜的稳定性和耐蚀性较差，需进一步完善硅酸盐体系；而钼酸盐钝化效果较好，但其成本高；稀土盐钝化体系成本也高，且工艺操作复杂，效率低；钛盐钝化所得的膜外观十分接近铬酸盐钝化，但耐蚀性较差远不如铬酸盐。常见的无铬钝化工艺中有机钝化耐蚀性较好，但附着力和耐热性能较差，单一无机钝化耐蚀性略差于有机钝化。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种环保型复合彩色钝化液，所述钝化液的组分及含量为：5~8g/l单宁酸、4~8ml/l三氯化钛、4~7ml/l硝酸、15~20ml/l双氧水、2~5ml/l浓硫酸、8~12ml/l磷酸、2~7g/l硅酸钠、6~10g/l氟化钾、2~5ml/l抗坏血酸、4~7ml/l氨基三亚甲基叉膦酸，其余为水，ph值为1.5~2.0。
本发明所述环保型复合彩色钝化液的制备方法，具体步骤如下：依次将一定量的磷酸、硝酸、单宁酸、三氯化钛、双氧水、硅酸钠、氟化钾、磷酸、抗坏血酸、氨基三亚甲基叉膦酸加入到去离子水中混合均匀，加水定容到所需体积，即得环保型有机-无机复合彩色钝化液。
本发明所述单宁酸、三氯化钛、硝酸、双氧水、浓硫酸、磷酸、硅酸钠、氟化钾、抗坏血酸、氨基三亚甲基叉膦酸均为市售分析纯化学试剂；本发明所涉及各个工艺过程中所使用的水均为去离子水。
使用本发明的复合彩色钝化液对电镀锌材料进行钝化处理的方法为：将经过电镀锌的材料用去离子水清洗干净，按常规方法进行出光处理后，取出材料水洗，再将材料浸入本发明所述复合彩色钝化液中，室温下浸泡30~40秒后，取出并用水清洗后，干燥即可。
所述出光处理为：将镀锌后的材料放入由hno3和h2o组成的出光液中，于室温下浸泡3~5秒后，取出即可，其中出光液为：质量浓度为3%的hno3溶液。
所述经镀锌、出光和钝化后的材料的清洗方法为：去离子水漂洗，直至将镀件表面清洗干净为宜；所述经钝化后的镀锌材料的干燥方法为：自然晾干，或者用吹风机吹干，或者用恒温箱60℃恒温烘干。
本发明的有益效果为：
（1）本发明所述复合彩色钝化液可以用于钢铁件镀锌后处理工艺，使用本钝化液进行处理后的锌镀层钝化膜颜色光亮，色彩和膜层厚度均匀，耐蚀性能优良，钝化效率高，颜色主要为红绿色；并且钝化液中不含三价铬、六价铬及其它有害物质，环保无污染，钝化工艺简单，钝化效率高，膜层耐蚀性好。
（2）本发明所述钝化液结合了有机钝化和无机钝化的优点，充分利用有机、无机缓蚀剂之间的协同作用，采用复配技术、性能互补来提高钝化膜的耐蚀性能。钝化液中不含铬等有毒物质，克服了铬酸盐钝化技术毒性大、不环保等缺点，可实现镀锌产品的清洁生产；
（3）本发明钝化液的钝化处理工艺简单，钝化时间短，钝化效率高，膜层附着力强，膜层厚度均匀；经该钝化液处理得到的钝化膜，耐蚀性优良，经中性盐雾试验出现白锈时间超过120小时。经本发明钝化液处理得到的试样外观装饰性极好，可达到铬酸盐水平。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明做进一步说明，但本发明的范围不仅限于所述的内容。所有在本发明的基础上进行改动的都属于本发明所保护的范围。
实施例1
本实施例环保型复合彩色钝化液的组分为：5g/l单宁酸、4ml/l三氯化钛、4ml/l硝酸、15ml/l双氧水、2ml/l浓硫酸、8ml/l磷酸、2g/l硅酸钠、6g/l氟化钾、2ml/l抗坏血酸、4ml/l氨基三亚甲基叉膦酸，ph值为2.0。
本实施例环保型复合彩色钝化液的配制方法为：按照上述组分将磷酸、硝酸、单宁酸、三氯化钛、双氧水、硅酸钠、氟化钾、磷酸、抗坏血酸、氨基三亚甲基叉膦酸依次加入到去离子水中混合均匀，加水定容到所需体积即得环保型有机-无机复合彩色钝化液。
本实施例制备得到的钝化液用于钝化电镀锌钢板：
（1）所述电镀锌钢板经下列方法得到：将40mm×50mm×0.5mm的低碳钢板在进行电镀之前按常规进行除锈、除油、打磨、活化等前处理后，放入常规电镀液中进行电镀处理，镀锌处理工艺的镀液组成及操作条件为：zncl270g/l、kcl175g/l、硼酸30g/l、光亮剂0.5ml/l、柔软剂7ml/l、镀液的ph值为5.4，电流密度为1.5a/dm2，温度为室温，电镀时间为20min，得电镀锌钢板，备用。
（2）配制出光液：将化学纯的hno3与水配制成浓度为3%的出光液，备用。
（3）将步骤（1）得到的电镀锌钢板用去离子水洗干净后浸入步骤（2）中得到的出光液中，室温下停留5秒，取出后用去离子水洗干净，再浸入钝化液中，室温下浸泡30秒后，取出，经去离子水洗干净后用吹风机吹干。
经钝化液处理后的钢板为绿色，色彩鲜艳，颜色均匀、膜层较厚，钝化效率高，膜层耐蚀性好，经中性盐雾试验出现白锈时间超过125小时。
实施例2
本实施例环保型复合彩色钝化液的组分为：7g/l单宁酸、5ml/l三氯化钛、5ml/l硝酸、18ml/l双氧水、3ml/l浓硫酸、10ml/l磷酸、5g/l硅酸钠、9g/l氟化钾、5ml/l抗坏血酸、5ml/l氨基三亚甲基叉膦酸，ph值为2.0。
本实施例环保型复合彩色钝化液的配制方法为：按照上述组分将磷酸、硝酸、单宁酸、三氯化钛、双氧水、硅酸钠、氟化钾、磷酸、抗坏血酸、氨基三亚甲基叉膦酸依次加入到去离子水中混合均匀，加水定容到所需体积即得环保型有机-无机复合彩色钝化液。
本实施例制备得到的钝化液用于钝化电镀锌钢板：
（1）所述电镀锌钢板经下列方法得到：将40mm×50mm×0.5mm的低碳钢板在进行电镀之前按常规进行除锈、除油、打磨、活化等前处理后，放入常规电镀液中进行电镀处理，镀锌处理工艺的镀液组成及操作条件为：zncl270g/l、kcl175g/l、硼酸30g/l、光亮剂0.5ml/l、柔软剂7ml/l、镀液的ph值为5.4，电流密度为1.7a/dm2，温度为室温，电镀时间为20min，得电镀锌钢板，备用。
（2）配制出光液：将化学纯的hno3与水配制成浓度为3%的出光液，备用。
（3）将步骤（1）得到的电镀锌钢板用去离子水洗干净后浸入步骤（2）中得到的出光液中，室温下停留5秒，取出后用去离子水洗干净，再浸入钝化液中，室温下浸泡35秒后，取出，经去离子水洗干净后用吹风机吹干。
经钝化液处理后的钢板，再用1g/l高锰酸钾进行封闭处理，得到的钝化膜为红绿色，色彩光亮，颜色均匀、膜层变厚，钝化效率高，膜层耐蚀性好，经中性盐雾试验出现白锈时间超过140小时。
实施例3
本实施例环保型复合彩色钝化液的组分为：8g/l单宁酸、8ml/l三氯化钛、7ml/l硝酸、20ml/l双氧水、5ml/l浓硫酸、12ml/l磷酸、7g/l硅酸钠、10g/l氟化钾、5ml/l抗坏血酸、7ml/l氨基三亚甲基叉膦酸，ph值为1.5。
本实施例环保型复合彩色钝化液的配制方法为：按照上述组分将磷酸、硝酸、单宁酸、三氯化钛、双氧水、硅酸钠、氟化钾、磷酸、抗坏血酸、氨基三亚甲基叉膦酸依次加入到去离子水中混合均匀，加水定容到所需体积即得环保型有机-无机复合彩色钝化液。
本实施例制备得到的彩色钝化液用于钝化某种型号电镀锌碳钢螺栓、螺母：
（1）对某种型号碳钢螺栓、螺母进行碱性电镀锌的处理：将某种型号碳钢螺栓、螺母经常规除锈、除油、弱浸蚀、预浸等处理后实施电镀，镀锌工艺的镀液组成及操作条件为：zncl270g/l、kcl175g/l、硼酸30g/l、光亮剂0.5ml/l、柔软剂7ml/l、镀液的ph值为5.4，电流密度为1.7a/dm2，温度为室温，滚镀时间为2h，得电镀锌某种型号电镀锌碳钢螺栓、螺母，备用。
（2）配制出光液：将化学纯的hno3与水配制成浓度为3%的出光液，备用。
（3）将步骤（1）得到的电镀锌碳钢螺栓、螺母去离子水清洗干净后浸入步骤（2）中得到的出光液中，室温下停留5秒，取出后用去离子水洗干净，再浸入钝化液中，室温下浸泡40秒后，取出，经去离子水洗干净后用吹风机吹干。
经钝化液处理后的螺栓、螺母为黄色，色彩光亮，颜色均匀，钝化效率高，膜层耐蚀性好，经中性盐雾试验出现白锈时间超过120小时。
以上对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。