專利名稱：一種用于材料鍍層處理的稀土無鉻鈍化液及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于材料鍍層處理的稀土無鉻鈍化液及其應(yīng)用，尤其涉及一種綠色環(huán)保稀土 /H2O2/植酸復(fù)合鈍化液及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
鍍鋅是常用的提高金屬材料抗腐蝕的有效方法，但在潮濕的環(huán)境中，裸露的鍍鋅層很容易被腐蝕形成疏松狀的白銹。由于鋅的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，在密閉或通風(fēng)不良且空氣潮濕的條件下，易遭受腐蝕，通常在鍍鋅件外表面還會進(jìn)行金屬鈍化處理，以進(jìn)一步提高其使用壽命。傳統(tǒng)六價(jià)鉻酸鹽鈍化液因性能穩(wěn)定，成本低廉，使用方便，抗蝕性能好，鈍化工藝簡單等特點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。但是六價(jià)鉻毒性很高并且會引起致癌，對人體和環(huán)境的危害很大，近年來隨著環(huán)保意識的提高，世界各國都嚴(yán)格限制六價(jià)鉻的使用。目前，國內(nèi)外不斷加大對無鉻鈍化新技術(shù)的研發(fā)，無鉻鈍化主要包括有機(jī)鈍化和無機(jī)鈍化以及有機(jī)無機(jī)的復(fù)合鈍化，通常單一的有機(jī)物鈍化有著較強(qiáng)的耐蝕性，但附著力和耐熱性較差，無機(jī)物則與之相對，耐腐蝕性略差，而附著力和耐熱性較好。無鉻鈍化中有機(jī)物鈍化加入無機(jī)物，或者無機(jī)物鈍化中加入有機(jī)物時能夠起到協(xié)同緩蝕和性能互補(bǔ)作用，從而提高鈍化膜的耐腐蝕性等性能。新型的無鉻鈍化工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的六價(jià)鉻鈍化是必然趨勢。廣東省沿海地區(qū)鹽霧腐蝕嚴(yán)重的現(xiàn)狀，盡管成品的鋼制金屬框架表面已經(jīng)鍍上一層金屬鋅。外層鋅對防止鹽霧腐蝕作用有限，一般運(yùn)行2.5年后，需進(jìn)行一次油漆處理。針對沿海輸電線路鐵塔腐蝕嚴(yán)重的情況，保護(hù)并延長鋼制金屬框架輸電線路的抗鹽霧腐蝕能力是目前亟待解決的問題。稀土金屬鹽(鈰、鑭)可在金屬表面形成稀土氧化物或者氫氧化物等沉淀覆蓋在鍍鋅件表面，隔絕了鍍鋅層與腐蝕介質(zhì)的接觸，降低鋅的流失速率。同時稀土物質(zhì)可以抑制金屬腐蝕的陰極過程，降低·鍍鋅層的腐蝕速率，提高鋅層耐蝕性能。采用單一的鈰鹽溶液處理鍍鋅件，得到一層鈍化膜，并且研究發(fā)現(xiàn)它對鋅件具有很好的防蝕作用，但這方法的鈍化時間過長。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于材料鍍層處理的稀土無鉻鈍化液及其應(yīng)用。針對現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種用于材料鍍層處理的稀土無鉻鈍化液，該鈍化液含有如下組分:硼酸、雙氧水、三價(jià)鈰鹽、植酸、水，所述鈍化液中，硼酸=H2O2 =Ce3+:植酸:水的摩爾比為I 50:24.5 245:
1.66 83.2:0.62 62:1722 17220。優(yōu)選的，所述鈍化液中，硼酸:H202:Ce3+:植酸:水的摩爾比為I 20:24.5 122.5:1.66 83.2:0.62 62:1722 17220。優(yōu)選的，三價(jià)鈰鹽為氯化鈰、溴化鈰、硝酸鈰、硫酸鈰中的至少一種。優(yōu)選的，所述稀土無鉻鈍化液為各組分混合均勻所得溶液。
本發(fā)明鍍鋅抗鹽霧鈍化液的制備方法，包括以下步驟:將硼酸(Η3Β03)、過氧化氫(H2O2)、三價(jià)鈰鹽、水(H2O)、植酸(C6H18O24P6)混合，攪拌均勻，既得。本發(fā)明鍍鋅抗鹽霧鈍化液為黃色透明溶液。上述稀土無鉻鈍化液的使用方法，包括以下步驟:
1)將鍍鋅金屬材料浸泡于所述的稀土無鉻鈍化液中，10 80°C恒溫條件下，靜置鈍
化；
2)將鈍化后的鍍鋅金屬材料水洗，然后靜置待鈍化膜老化。優(yōu)選的，靜置鈍化時間為5 s 20 min。鍍鋅金屬材料經(jīng)過本發(fā)明鍍鋅抗鹽霧鈍化液鈍化后，鍍鋅金屬材料表面可呈現(xiàn)稀土離子光澤。本發(fā)明所述鍍鋅金屬材料可以為鍍鋅鋼板、鍍鋅鋼卷等。本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明采取稀土與有機(jī)鈍化結(jié)合的技術(shù)，鋅表面經(jīng)過表面處理后，可以在其表面原位生成濃厚致密的有機(jī)與無機(jī)復(fù)合薄膜。本發(fā)明在稀土鈰鹽溶液中加入了 H2O2和植酸，制成的鈍化液抗鹽霧，鈍化膜的耐蝕性顯著提高，由于膜的表面形貌對耐蝕性有重要影響，植酸和H2O2參與稀土鈍化膜的形成，細(xì)化結(jié)晶晶粒，使耐蝕性能得到提高。鍍鋅鋼板經(jīng)處理后，對醋酸鉛溶液的耐蝕時間由未鈍化前的平均31s上升到35 360s，抗鹽霧時間由未鈍化前的平均6h上升到6 180h。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但并不局限于此。實(shí)施例1
一種用于材料鍍層處理的稀土無鉻鈍化液，其組分為:硼酸、雙氧水、氯化鈰、植酸、水；鈍化液中，硼酸=H2O2 =Ce3+:植酸:水的摩爾比為I:24.5:1.66:0.62:1722。一種鍍鋅金屬材料的表面處理工藝，包括以下步驟:
O將鍍鋅鋼 板浸泡在上述稀土無鉻鈍化液內(nèi)，25°c恒溫條件下，靜置鈍化5min。2)將鈍化后的鍍鋅鋼板水洗，然后靜置待鈍化膜老化。實(shí)施例2
一種用于材料鍍層處理的稀土無鉻鈍化液，其組分為:硼酸、雙氧水、氯化鈰、植酸、水；鈍化液中，硼酸=H2O2 =Ce3+:植酸:水的摩爾比為I:24.5:1.66:62:1722。一種鍍鋅金屬材料的表面處理工藝，包括以下步驟:
O將鍍鋅鋼板浸泡在上述稀土無鉻鈍化液內(nèi)，30°c恒溫條件下，靜置鈍化2min ；
2)將鈍化后的鍍鋅鋼板水洗，然后靜置待鈍化膜老化。實(shí)施例3
一種用于材料鍍層處理的稀土無鉻鈍化液，其組分為:硼酸、雙氧水、氯化鈰、植酸、水；鈍化液中，硼酸=H2O2 =Ce3+:植酸:水的摩爾比為I:24.5:1.66:0.62:17220。一種鍍鋅金屬材料的表面處理工藝，包括以下步驟:
O將鍍鋅鋼板浸泡在上述稀土無鉻鈍化液內(nèi)，50°C恒溫條件下，靜置鈍化Imin ；
2)將鈍化后的鍍鋅鋼板水洗，然后靜置待鈍化膜老化。實(shí)施例4一種用于材料鍍層處理的稀土無鉻鈍化液，其組分為:硼酸、雙氧水、氯化鈰、植酸、水；鈍化液中，硼酸=H2O2 =Ce3+:植酸:水的摩爾比為I:24.5: 83.2:0.62:1722。一種鍍鋅金屬材料的表面處理工藝，包括以下步驟:
O將鍍鋅鋼板浸泡在上述稀土無鉻鈍化液內(nèi)，20°C恒溫條件下，靜置鈍化50s ；
2)將鈍化后的鍍鋅鋼板水洗，然后靜置待鈍化膜老化。實(shí)施例5
一種用于材料鍍層處理的稀土無鉻鈍化液，其組分為:硼酸、雙氧水、溴化鈰、植酸、水；鈍化液中，硼酸=H2O2 =Ce3+:植酸:水的摩爾比為50:245:83.2:62:17220。一種鍍鋅金屬材料的表面處理工藝，包括以下步驟:
O將鍍鋅鋼板浸泡在上述稀土無鉻鈍化液內(nèi)，30°C恒溫條件下，靜置鈍化5min ；
2)將鈍化后的鍍鋅鋼板水洗，然后靜置待鈍化膜老化。實(shí)施例6
一種用于材料鍍層處理的稀土無鉻鈍化液，其組分為:硼酸、雙氧水、氯化鈰、植酸、水；鈍化液中，硼酸=H2O2 =Ce3+:植酸:水的摩爾比為50:24.5:1.66:0.62:1722。一種鍍鋅金屬材料的表面處理工藝，包括以下步驟:
O將鍍鋅鋼板浸泡在上述稀土無鉻鈍化液內(nèi)，25°C恒溫條件下，靜置鈍化5min ； 2)將鈍化后的鍍鋅鋼板水洗，然后靜置待鈍化膜老化。實(shí)施例7
一種用于材料鍍層處理的稀土無鉻鈍化液，其組分為:硼酸、雙氧水、硝酸鈰、植酸、水；鈍化液中，硼酸=H2O2 =Ce3+:植酸:水的摩爾比為50:245:1.66:0.62:1722。一種鍍鋅金屬材料的表面處理工藝，包括以下步驟:
O將鍍鋅鋼板浸泡在上述稀土無鉻鈍化液內(nèi)，50°c恒溫條件下，靜置鈍化50s ；
2)將鈍化后的鍍鋅鋼板水洗，然后靜置待鈍化膜老化。實(shí)施例8
一種用于材料鍍層處理的稀土無鉻鈍化液，其組分為:硼酸、雙氧水、氯化鈰、植酸、水；鈍化液中，硼酸=H2O2 =Ce3+:植酸:水的摩爾比為50:24.5:83.2:62:17220。一種鍍鋅金屬材料的表面處理工藝，包括以下步驟:
O將鍍鋅鋼板浸泡在上述稀土無鉻鈍化液內(nèi)，25°C恒溫條件下，靜置鈍化5min ；
2)將鈍化后的鍍鋅鋼板水洗，然后靜置待鈍化膜老化。實(shí)施例9
一種用于材料鍍層處理的稀土無鉻鈍化液，其組分為:硼酸、雙氧水、氯化鈰、植酸、水；鈍化液中，硼酸=H2O2 =Ce3+:植酸:水的摩爾比為50:24.5:1.66:62:17220。一種鍍鋅金屬材料的表面處理工藝，包括以下步驟:
O將鍍鋅鋼板浸泡在上述稀土無鉻鈍化液內(nèi)，30°C恒溫條件下，靜置鈍化6min ；
2)將鈍化后的鍍鋅鋼板水洗，然后靜置待鈍化膜老化。實(shí)施例10
一種用于材料鍍層處理的稀土無鉻鈍化液，其組分為:硼酸、雙氧水、氯化鈰、植酸、水；鈍化液中，硼酸=H2O2 =Ce3+:植酸:水的摩爾比為50:245:83.2:0.62:17220。一種鍍鋅金屬材料的表面處理工藝，包括以下步驟:1)將鍍鋅鋼板浸泡在上述稀土無鉻鈍化液內(nèi)，25°c恒溫條件下，靜置鈍化5min；
2)將鈍化后的鍍鋅鋼板水洗，然后靜置待鈍化膜老化。實(shí)施例11
一種用于材料鍍層處理的稀土無鉻鈍化液，其組分為:硼酸、雙氧水、硫酸鈰、植酸、水；鈍化液中，硼酸=H2O2 =Ce3+:植酸:水的摩爾比為1:245:83.2:0.62:17220。一種鍍鋅金屬材料的表面處理工藝，包括以下步驟:
O將鍍鋅鋼板浸泡在上述稀土無鉻鈍化液內(nèi)，25°C恒溫條件下，靜置鈍化5min ；
2)將鈍化后的鍍鋅鋼 板水洗，然后靜置待鈍化膜老化。實(shí)施例12
一種用于材料鍍層處理的稀土無鉻鈍化液，其組分為:硼酸、雙氧水、氯化鈰、植酸、水；鈍化液中，硼酸=H2O2 =Ce3+:植酸:水的摩爾比為I:24.5:83.2:62:17220。一種鍍鋅金屬材料的表面處理工藝，包括以下步驟:
O將鍍鋅鋼板浸泡在上述稀土無鉻鈍化液內(nèi)，60°c恒溫條件下，靜置鈍化30s ；
2)將鈍化后的鍍鋅鋼板水洗，然后靜置待鈍化膜老化。實(shí)施例13
一種用于材料鍍層處理的稀土無鉻鈍化液，其組分為:硼酸、雙氧水、氯化鈰、植酸、水；鈍化液中，硼酸=H2O2 =Ce3+:植酸:水的摩爾比為50:24.5: 83.2:62:1722。一種鍍鋅金屬材料的表面處理工藝，包括以下步驟:
O將鍍鋅鋼板浸泡在上述稀土無鉻鈍化液內(nèi)，10°c恒溫條件下，靜置鈍化20min ；
2)將鈍化后的鍍鋅鋼板水洗，然后靜置待鈍化膜老化。實(shí)施例14
一種用于材料鍍層處理的稀土無鉻鈍化液，其組分為:硼酸、雙氧水、氯化鈰、植酸、水；鈍化液中，硼酸=H2O2 =Ce3+:植酸:水的摩爾比為50:24.5:83.2:0.62:17220。一種鍍鋅金屬材料的表面處理工藝，包括以下步驟:
O將鍍鋅鋼板浸泡在上述稀土無鉻鈍化液內(nèi)，25°C恒溫條件下，靜置鈍化5min ；
2)將鈍化后的鍍鋅鋼板水洗，然后靜置待鈍化膜老化。實(shí)施例15
一種用于材料鍍層處理的稀土無鉻鈍化液，其組分為:硼酸、雙氧水、氯化鈰、植酸、水；鈍化液中，硼酸=H2O2 =Ce3+:植酸:水的摩爾比為1:245: 83.2:62:1722。一種鍍鋅金屬材料的表面處理工藝，包括以下步驟:
O將鍍鋅鋼板浸泡在上述稀土無鉻鈍化液內(nèi)，80°C恒溫條件下，靜置鈍化5s ；
2)將鈍化后的鍍鋅鋼板水洗，然后靜置待鈍化膜老化。實(shí)施例16
一種用于材料鍍層處理的稀土無鉻鈍化液，其組分為:硼酸、雙氧水、氯化鈰、植酸、水；鈍化液中，硼酸=H2O2 =Ce3+:植酸:水的摩爾比為1:245:83.2:0.62:1722。一種鍍鋅金屬材料的表面處理工藝，包括以下步驟:
O將鍍鋅鋼板浸泡在上述稀土無鉻鈍化液內(nèi)，25°C恒溫條件下，靜置鈍化5min ；
2)將鈍化后的鍍鋅鋼板水洗，然后靜置待鈍化膜老化。實(shí)施例17一種用于材料鍍層處理的稀土無鉻鈍化液，其組分為:硼酸、雙氧水、硫酸鈰、植酸、水；鈍化液中，硼酸=H2O2 =Ce3+:植酸:水的摩爾比為50:24.5:1.66:62:1722。一種鍍鋅金屬材料的表面處理工藝，包括以下步驟:
O將鍍鋅鋼板浸泡在上述稀土無鉻鈍化液內(nèi)，25°c恒溫條件下，靜置鈍化5min ；
2)將鈍化后的鍍鋅鋼板水洗，然后靜置待鈍化膜老化。實(shí)施例18
一種用于材料鍍層處理的稀土無鉻鈍化液，其組分為:硼酸、雙氧水、氯化鈰、植酸、水；鈍化液中，硼酸=H2O2 =Ce3+:植酸:水的摩爾比為1:245:1.6:0.62:1722。一種鍍鋅金屬材料的表面處理工藝，包括以下步驟:
O將鍍鋅鋼板浸泡在上述稀土無鉻鈍化液內(nèi)，25°C恒溫條件下，靜置鈍化5min ；
2)將鈍化后的鍍鋅鋼板水洗，然后靜置待鈍化膜老化。以上實(shí)施例鍍鋅抗鹽霧鈍化液均由各組分混合，攪拌均勻形成黃色透明溶液。采用同條件的鍍鋅鋼板分別進(jìn)行實(shí)施例1 17的表面處理工藝，處理后的鍍鋅鋼板分別進(jìn)行下述的醋酸鉛點(diǎn)滴實(shí)驗(yàn)和中性鹽霧試驗(yàn)，采用的鍍鋅鋼板均為質(zhì)量檢驗(yàn)合格的國產(chǎn)鍍鋅鋼板，規(guī)格為50cmX5 cmX2cm (長X寬X厚)，同時，以不經(jīng)鈍化液處理的同條件的鍍鋅鋼板作為對照品，性能測試結(jié)果見表I。鍍鋅鋼板經(jīng)處理前，對醋酸鉛溶液的耐蝕平均時間為31s，抗鹽霧平均時間為6h。

醋酸鉛點(diǎn)滴實(shí)驗(yàn)
根據(jù)GB 9791-88當(dāng)中提出的快捷檢測鈍化膜耐蝕性方法，即醋酸鉛溶液滴定法，用濃度為50 g.Ι^的Pb (Ac)2溶液在樣品表面進(jìn)行滴定實(shí)驗(yàn)，記錄下滴定位置從滴定開始到完全發(fā)黑時所用的時間，每個試樣變色時間用3個測試點(diǎn)的平均值表示，判斷樣品鈍化膜的耐腐蝕性能。中性鹽霧試驗(yàn)
根據(jù)GB 6458-86在鹽霧箱中對試片進(jìn)行連續(xù)噴霧實(shí)驗(yàn)。噴霧液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的NaCl溶液，pH控制在6.5-7.2之間，試樣被試面呈30°，溫度控制在35°C左右。噴霧方式采用周期性噴霧法，采用第一次出現(xiàn)腐蝕的時間，即試樣表面第一次出現(xiàn)腐蝕的時間，從而比較耐腐蝕性能。醋酸鉛點(diǎn)滴實(shí)驗(yàn)和中性鹽霧試驗(yàn)結(jié)果見表1，由表可知，鍍鋅鋼板經(jīng)處理后，對醋酸鉛溶液的耐蝕時間由未鈍化前的平均31s上升到35 360s，抗鹽霧時間由未鈍化前的平均6h上升到6 180h。
權(quán)利要求
1.一種用于材料鍍層處理的稀土無鉻鈍化液，該鈍化液含有如下組分硼酸、雙氧水、三價(jià)鈰鹽、植酸、水，所述鈍化液中，硼酸=H2O2 =Ce3+ :植酸水的摩爾比為I 50 24. 5 245 :1. 66 83. 2 :0. 62 62 :1722 17220。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的稀土無鉻鈍化液，其特征在于所述鈍化液中，硼酸=H2O2Ce3+ :植酸水的摩爾比為 I 20 24. 5 122. 5 1. 66 83. 2 0. 62 62 :1722 17220。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的稀土無鉻鈍化液，其特征在于三價(jià)鈰鹽為氯化鈰、溴化鋪、硝酸鋪、硫酸鋪中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的稀土無鉻鈍化液，其特征在于所述稀土無鉻鈍化液為各組分混合均勻所得溶液。
5.權(quán)利要求I 4任意項(xiàng)所述的稀土無鉻鈍化液的使用方法，包括以下步驟 1)將鍍鋅金屬材料浸泡于所述的稀土無鉻鈍化液中，10 80°C恒溫條件下，靜置鈍化； 2)將鈍化后的鍍鋅金屬材料水洗，然后靜置待鈍化膜老化。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的使用方法，其特征在于靜置鈍化時間為5s 20 min0
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于材料鍍層處理的稀土無鉻鈍化液及其應(yīng)用，該鈍化液含有如下組分硼酸、雙氧水、三價(jià)鈰鹽、植酸、水，所述鈍化液中，硼酸H2O2Ce3+植酸水的摩爾比為1～5024.5～2451.66～83.20.62～621722～17220。所述鈍化液用于鍍鋅金屬板的表面處理。本發(fā)明的鍍鋅抗鹽霧鈍化液用于鍍鋅金屬板的表面處理處理后，能使鍍鋅金屬板具有抗鹽霧性能，耐蝕性也顯著提高，實(shí)驗(yàn)證明鍍鋅鋼板經(jīng)處理后，對醋酸鉛溶液的耐蝕時間由未鈍化前的平均31s上升到35～360s，抗鹽霧時間由未鈍化前的平均6h上升到6～180h。
文檔編號C23C22/53GK103255405SQ201310191990
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月22日
發(fā)明者潘春陽, 黎毓慈 申請人:廣東新會羅坑電力線路器材有限公司