鋅及鋅合金鍍層用三價鉻鈍化劑的製作方法

2023-11-30 14:30:06 1

專利名稱：鋅及鋅合金鍍層用三價鉻鈍化劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種三價鉻鈍化劑，尤其是一種可控色的鋅及鋅合金鍍層用三價鉻 鈍化劑。
背景技術：
鍍鋅是世界上使用最為廣泛和普遍的鍍種之一，電鍍鋅及鋅合金佔電鍍加工業 總量的50%左右，鋅及鋅合金鍍層作為防護裝飾性鍍層，廣泛應用在汽車、摩託車、日 用五金製品、儀器儀表、家用電器等的零部件上，可以說在我們的身邊鋅及鋅合金鍍層 無所不在。鋅的化學性質活潑，在大氣中易氧化腐蝕，故幾乎所有的電鍍鋅層及鋅合金 層(也包括熱鍍鋅)均需要鈍化後處理工序，才能達到真正的防腐效果。經過鈍化處 理可使鋅及鋅合金層的耐蝕性能提高6倍以上，並賦予鋅層美麗的裝飾性外觀和抗汙染 能力。長期以來，國內外絕大部分鋅及鋅合金鍍層的鈍化工藝均採用六價鉻化合物為 主要原料，而六價鉻自身又帶有毒性，所以近幾年鍍鋅及鋅合金的六價鉻鈍化劑的替代 品一三價鉻鈍化工藝迅速發展起來，並成為市場上的主導產品。三價鉻鈍化劑主要由各種三價鉻鹽，各類有機、無機絡合劑和氧化劑等復配而 成。其中的三價鉻鹽主要有三氯化鉻、硝酸鉻、硫酸鉻等；絡合劑主要有丙二酸、草 酸、蘋果酸、酒石酸、葡萄酸鈉、氫氟酸、氟化氫銨等；氧化劑主要為硝酸、雙氧水 等。選用三價鉻鹽的目的是為獲取所需的三價鉻陽離子，而鹽中的陰離子多為非必需成 分，所以採用三價鉻鹽復配的鈍化劑，在使用過程中，隨著生產時間的延續，鈍化液中 的三價鉻對應的陰離子會不斷積累增加，導致鈍化液的性能減弱直至報廢，增加鈍化劑 的原料成本。另外，目前市場上雖然各類三價鉻鈍化劑名目繁多，但都有很強的選擇 性，不可同時應用於彩色和藍白色兩種鈍化。

發明內容
為了解決三價鉻鈍化液在使用過程中性能容易減弱、原料成本高和不能同時進 行彩色和藍白色兩種鈍化的問題，本發明提供了一種鈍化性能好、原料成本低，同時可 以進行彩色和藍白色兩種方式鈍化的鋅及鋅合金鍍層彩色、藍白兩用三價鉻鈍化劑。本發明的技術方案是
一種鋅及鋅合金鍍層用三價鉻鈍化劑，由下述步驟製備而得
(1)使鉻酸和草酸按摩爾比1: 3 5在水中混合，於60-120°C溫度下進行化學反 應0.5-2小時，鉻酸佔反應液的用量為l-3mol/L ；
(2)加入硝酸或硝酸鹽使硝酸根離子濃度為0.15 5mol/L，加入二價鈷化合物使 得二價鈷離子濃度為0.03 4mol/L，從而得到三價鉻鈍化劑。優選地，所述的硝酸鹽為硝酸鈉。優選地，所述的二價鈷化合物為硝酸鈷。優選地，所述的鋅及鋅合金鍍層用三價鉻鈍化劑(以十升為例)由下述步驟製備而得採用鉻酸25mol加水5L溶解，在60_120°C及攪拌下，緩慢加入草酸lOOmol，加 完後，在80-120°C下繼續攪拌反應2小時，使得六價鉻離子完全被還原成三價鉻離子； 反應結束後，加入硝酸鈉18mol，硝酸鈷3.6mol，再加水至10升，攪拌均勻即製得三價 鉻鈍化劑。本發明中，草酸是一種很好的還原劑，而且在三價鉻鈍化劑中草酸又是一種很 好的絡合劑。三價鉻鈍化劑製備的原理是在一定工藝條件下採用一定摩爾比的草酸 和鉻酸，使它們發生氧化還原及絡合反應，直接生成三價鉻鈍化劑所需的三價鉻草酸絡 合物。通過添加含硝酸根離子的化合物作氧化劑，添加二價鈷離子以提高膜層耐鹽霧性 能，形成完整的三價鉻鈍化劑。用本發明的鋅及鋅合金鍍層彩色、藍白兩用三價鉻鈍化劑配置鈍化工作液，採 用低濃度鈍化劑配置的溶液為藍白色鈍化液，採用高濃度鈍化劑配置的溶液為彩色鈍化 液。採用該三價鉻鈍化劑5-50ml/l配成水溶液，用稀氫氧化鈉溶液或稀硝酸溶液調 整pH至1.2-2.5。鍍鋅或鋅鐵、鋅鈷合金層在該鈍化溶液中鈍化10-60秒，表面形成藍 白色的鈍化膜。鹽霧試驗以鈍化層出白鏽為基準，耐鹽霧時間可達48小時以上。採用該三價鉻鈍化劑55-250ml/l配成水溶液，用稀氫氧化鈉溶液或稀硝酸溶液 調整pH至1.2-2.5。鍍鋅或鋅合金層在該鈍化溶液中鈍化20-60秒，表面形成彩色的鈍 化膜。鹽霧試驗以鈍化層出白鏽為基準，耐鹽霧時間可達72小時以上。本發明以鉻酸還原而得三價鉻化合物，從而降低鈍化劑原料成本，也避免了因 採用三價鉻化合物而產生的各類陰離子對鈍化液性能造成的負面影響，還可以同時鈍化 彩色和藍白色兩種鋅和鋅合金鍍層。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明作進一步說明，但本發明的保護範圍並不限於 此。實施例1
採用鉻酸25mol加水5L溶解，在100_120°C及攪拌下，慢慢加入草酸lOOmol，30分 鍾加完；加完後，在80-120°C下繼續攪拌反應2小時，確保六價鉻離子完全被還原成三 價鉻離子。反應結束後，加入硝酸鈉18mol，硝酸鈷3.6mol，再加水至10升，攪拌均勻 即製備完成10升量的三價鉻鈍化劑。取製備好的三價鉻鈍化劑20ml配成1升鈍化工作液，用稀氫氧化鈉溶液調整pH 至2.0。鍍鋅或鋅鐵、鋅鈷合金層在該鈍化溶液中鈍化30秒，表面形成藍白色鈍化膜。 進行鹽霧試驗，鈍化層出白鏽的時間為72小時。取製備好三價鉻鈍化劑IOOml配成1升鈍化工作液，用稀氫氧化鈉溶液調整pH 至2.0。鍍鋅或鋅合金層在該鈍化溶液中鈍化60秒，表面形成彩色鈍化膜。進行鹽霧試 驗，鈍化層出白鏽時間為96小時。實施例2
採用鉻酸IOOmol加水60L溶解，在110_120°C及攪拌下，慢慢加入草酸300mol，30 分鐘加完；加完後，在80-12(TC下繼續攪拌反應2小時，確保六價鉻離子完全被還原成三價鉻離子。反應結束後，加入硝酸鈉250mol，硝酸鈷130mol，加水到100升，攪拌 均勻即製備完成100升量的三價鉻鈍化劑。取製備好的三價鉻鈍化劑25ml配成1升鈍化工作液，用稀氫氧化鈉溶液調整pH 至2.0。鍍鋅或鋅鐵、鋅鈷合金層在該鈍化溶液中鈍化30秒，表面形成藍白色鈍化膜。 進行鹽霧試驗，鈍化層出白鏽的時間為72小時。取製備好三價鉻鈍化劑120ml配成1升鈍化工作液，用稀氫氧化鈉溶液調整pH 至2.0。鍍鋅或鋅合金層在該鈍化溶液中鈍化60秒，表面形成彩色鈍化膜。進行鹽霧試 驗，鈍化層出白鏽時間為96小時。實施例3
採用鉻酸60mol加水8L溶解，在60-80°C及攪拌下，慢慢加入草酸300mol，30分鐘 加完；加完後，在80-120°C下繼續攪拌反應2小時，確保六價鉻離子完全被還原成三價 鉻離子。反應結束後，加入硝酸鈉lOmol，硝酸鈷60mol，加水到20升，攪拌均勻即制 備完成20升的三價鉻鈍化劑。取製備好的三價鉻鈍化劑20ml配成1升鈍化工作液，用稀氫氧化鈉溶液調整pH 至2.0。鍍鋅或鋅鐵、鋅鈷合金層在該鈍化溶液中鈍化30秒，表面形成藍白色鈍化膜。 進行鹽霧試驗，鈍化層出白鏽的時間為72小時。取製備好三價鉻鈍化劑80ml配成1升鈍化工作液，用稀氫氧化鈉溶液調整pH 至2.0。鍍鋅或鋅合金層在該鈍化溶液中鈍化60秒，表面形成彩色鈍化膜。進行鹽霧試 驗，鈍化層出白鏽時間為96小時。實施例4
採用鉻酸30mol加水5L溶解，在100_120°C及攪拌下，慢慢加入草酸120mol，30分 鍾加完；加完後，在80-120°C下繼續攪拌反應2小時，確保六價鉻離子完全被還原成三 價鉻離子。反應結束後，加入硝酸鈉40mol，硝酸鈷40mol，再加水至10升，攪拌均勻 即製備完成10升量的三價鉻鈍化劑。取製備好的三價鉻鈍化劑40ml配成1升鈍化工作液，用稀氫氧化鈉溶液調整pH 至2.0。鍍鋅或鋅鐵、鋅鈷合金層在該鈍化溶液中鈍化30秒，表面形成藍白色鈍化膜。 進行鹽霧試驗，鈍化層出白鏽的時間為72小時。取製備好三價鉻鈍化劑180ml配成1升鈍化工作液，用稀氫氧化鈉溶液調整pH 至2.0。鍍鋅或鋅合金層在該鈍化溶液中鈍化60秒，表面形成彩色鈍化膜。進行鹽霧試 驗，鈍化層出白鏽時間為96小時。
權利要求
1.一種鋅及鋅合金鍍層用三價鉻鈍化劑，其特徵在於由下述步驟製備而得(1)使鉻酸和草酸按摩爾比1: 3 5在水中混合，於60-120°C溫度下進行化學反 應0.5-3小時，鉻酸佔反應液的用量為l-3mol/L ；(2)加入硝酸或硝酸鹽使硝酸根離子濃度為0.15 5mol/L，加入二價鈷化合物使 得二價鈷離子濃度為0.03 4mol/L，從而得到三價鉻鈍化劑。
2.根據權利要求1所述的鋅及鋅合金鍍層用三價鉻鈍化劑，其特徵在於所述的硝 酸鹽為硝酸鈉。
3.根據權利要求1所述的鋅及鋅合金鍍層用三價鉻鈍化劑，其特徵在於所述的二 價鈷化合物為硝酸鈷。
4.根據權利要求1所述的鋅及鋅合金鍍層用三價鉻鈍化劑，其特徵在於由下述步驟 製備而得採用鉻酸25mol加水5L溶解，在60_120°C及攪拌下，緩慢加入草酸lOOmol， 加完後，在80-120°C下繼續攪拌反應2小時，使得六價鉻離子完全被還原成三價鉻離 子；反應結束後，加入硝酸鈉18mol，硝酸鈷3.6mol，再加水至10升，攪拌均勻即製得 三價鉻鈍化劑。
全文摘要
本發明涉及一種鋅及鋅合金鍍層用三價鉻鈍化劑，由下述步驟製備而得(1)使鉻酸和草酸按摩爾比１3～5在水中混合，於60-120℃溫度下進行化學反應0.5-2小時，鉻酸佔反應液的用量為1-3mol/L；(2)加入硝酸或硝酸鹽使硝酸根離子濃度為0.15～5mol/L，加入二價鈷化合物使得二價鈷離子濃度為0.03～4mol/L，從而得到三價鉻鈍化劑。本發明以鉻酸還原而得三價鉻化合物，從而降低鈍化劑原料成本，也避免了因採用三價鉻化合物而產生的各類陰離子對鈍化液性能造成的負面影響，還可以同時鈍化彩色和藍白色兩種鋅和鋅合金鍍層。
文檔編號C23C22/46GK102011118SQ20101060364
公開日2011年4月13日 申請日期2010年12月24日 優先權日2010年12月24日
發明者曾鑫, 李雪珍, 郭偉榮 申請人:杭州東方表面技術有限公司