一種電解金屬錳無鉻環保型鈍化工藝的製作方法

2023-05-28 03:33:11 2

本發明涉及一種用於電解金屬錳表面處理的無鉻環保型鈍化工藝。

背景技術：

金屬錳化學性質活潑，很容易被空氣氧化，對金屬錳片進行表面鈍化處理是錳冶金必不可少的工藝環節。我國錳冶金行業長期採用成本低、易操作、鈍化性能優異的鉻酸鹽鈍化劑，但是該鈍化劑中的六價鉻是強致癌汙染物，隨著人們環境意識的增強和環保法律的頒布，錳冶金行業必須棄用鉻酸鹽鈍化劑。

國家推廣用複合碳酸鹽、磷化合物替代電解錳鉻酸鹽鈍化劑。但是，該鈍化劑組分比較複雜，鈍化效果不及鉻酸鹽體系。皮振邦等研製的矽酸鹽鈍化劑鈍化效果與鉻酸鹽鈍化接近，該鈍化劑除矽酸鈉含量較高之外，還添加了硫脲、有機胺類、鉬酸鈉、單寧酸、苯並三氮唑等化學試劑，長期使用或排放有可能導致環境汙染。研究開發具有綠色環保、組分簡單、鈍化膜更加穩定的高性能鈍化劑仍然是錳冶金行業的重要課題。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種無鉻、環境友好型電解金屬錳表面鈍化工藝。具體工藝步驟為：方案特徵為由一定量的矽酸鹽成膜劑和氧化劑複合溶液組成，其中矽酸鹽成膜劑濃度為15～40g/l，氧化劑濃度為0.1～0.5g/l，將上述兩種成分按照比例混合配成複合溶液，用30％氫氧化鈉和20％硫酸調節ph至10.5。基於矽酸鹽良好的成膜性、化學穩定性和環境友好、低成本等特性，研製了鹼性矽酸鈉鈍化液，其鈍化膜性能超過鉻酸鹽鈍化劑，並且具有組成簡單、成本低廉、環境友好等優點，有推廣應用價值。

所述矽酸鹽成膜劑為：矽酸鉀，矽酸鈉，矽酸鋁，矽酸鐵，矽酸鈣或矽酸鎂中的一種或多種。

所述氧化劑為：過氧化物，雙氧水，高錳酸鉀，硝酸或氯酸鹽中的一種或多種。

一種用於電解金屬錳表面處理的無鉻環保鈍化工藝，具體步驟為：

(1)鈍化液由一定量的矽酸鹽成膜劑和氧化劑複合溶液組成，其中矽酸鹽成膜劑濃度為15～40g/l，氧化劑濃度為0.1～3.0g/l，將上述兩種成分配製成複合溶液，用30％氫氧化鈉和20％硫酸調節ph至10.5。

(2)將電沉積錳片浸入(1)中配製的鈍化液中20～90s，取出後無需水洗，乾燥處理半小時後得到表面穩定的電解錳片。

本發明提供了一種弱鹼性矽酸鹽鈍化液，其在電解金屬錳表面形成的鈍化膜緻密、完整、耐腐蝕性能良好。該鈍化工藝具有鈍化液組成簡單、成本低廉、環境友好等優點，鈍化工藝流程簡單、免水洗，有推廣應用價值。

附圖說明

圖1是錳片和鉻酸鹽、矽酸鹽-雙氧水鈍化、矽酸鹽-高錳酸鉀溶液鈍化試片的tafel曲線。

圖2是錳片和鉻酸鹽、矽酸鹽-雙氧水、矽酸鹽-高錳酸鉀溶液鈍化試片的電化學阻抗譜。

圖3是錳片(a，b)及鉻酸鹽(c，d)、矽酸鹽-雙氧水(e，f)、矽酸鹽-高錳酸鉀(g，h)溶液鈍化試片的表面sem照片。

圖4是錳片及鉻酸鹽、矽酸鹽-雙氧水、矽酸鹽-高錳酸鉀溶液鈍化試片的5％鹽水浸泡實驗的腐蝕面積-時間曲線。

具體實施方式

實施例1：

(1)鈍化液的配製：稱取25g矽酸鈉加少量水溶解，得溶液1，同時量取10ml質量分數為30％的雙氧水為溶液2，將溶液1和溶液2混合均勻，加水定容至1l，用質量分數為30％氫氧化鈉和20％硫酸調節ph至10.5。

(2)鈍化工藝過程：將新沉積的電解錳片浸入(1)中配製的鈍化液中靜置30s，取出後無需水洗，在60℃下乾燥半小時，得到矽酸鈉-雙氧水溶液鈍化電解錳片。

實施例2：

(1)鈍化液的配製：稱取25g矽酸鈉加少量水溶解，得溶液1，同時稱取0.15g的高錳酸鉀加少量水溶解為溶液2，將溶液1和溶液2混合均勻，加水定容至1l，用質量分數為30％氫氧化鈉和20％硫酸調節ph至10.5。

(2)鈍化工藝過程：將新沉積的電解錳片浸入(1)中配製的鈍化液中30s，取出後無需水洗，在60℃下乾燥半小時，得到矽酸鈉-高錳酸鉀溶液鈍化電解錳片。

實施例3：

(1)未鈍化錳片的製備：將新沉積的電解錳片直接出槽、水洗、烘乾，得到未鈍化錳片。

(2)鉻酸鹽鈍化錳片的製備：將新沉積的電解錳片出槽後浸入質量分數為5％的重鉻酸鉀溶液(其ph＝6)中30s，水洗，在60℃下乾燥半小時即得鉻酸鹽鈍化試片。

(3)電解錳片鈍化性能測試：以本實例中(1)、(2)與實施例1、實施例2製得的錳試片分別作為研究電極，飽和甘汞電極作為參比電極，鉑片電極作為對電極，在5％氯化鈉水溶液中測試前述錳片的tafel曲線(參見附圖1)、電化學阻抗譜(參見附圖2)；將錳片浸入5％食鹽水溶液中經過一定時間，取出觀察試片的腐蝕面積與時間的關係(參見附圖4)。其中，矽酸鹽鈍化錳片具有更正的腐蝕電位，較低的腐蝕電流密度和較大的膜層電阻，其表面腐蝕速率也較緩慢，因此，錳片矽酸鹽鈍化膜的耐腐蝕性能已經達到甚至超過了鉻酸鹽鈍化膜。

(4)鈍化錳片的其它性能測試：用掃描電子顯微鏡觀察幾種錳片的表面形貌(參見附圖3)，發現矽酸鹽鈍化膜(附圖3(矽酸鈉-雙氧水：e，f)，(矽酸鈉-高錳酸鉀：g，h))表面緻密性和連續性較其它試片(附圖3(未鈍化錳片：a，b)，(鉻酸鹽：c，d)好；用gb/t5686.2給出的鉬藍光度法測定矽酸鹽鈍化錳片中的矽含量，符合國家電解錳產品標準。