钝化液的性质与制备方法

背景及概述^[1][2]

钝化液是能使金属表面呈钝态的溶液，其一般用于镀锌、镀镉和其他镀层的镀后处理。目的是在镀层表面形成能阻止金属正常反应的表面层，提高其抗蚀性，并增加产品美观。目前一般采用的钝化液是六价铬，该钝化液的要害问题在于六价铬有毒，且污水处理困难，对环境污染大，六价铬还能使人致癌，欧盟今年6月开始对进口产品中六价铬进行限制。

电镀锌是目前国内外广泛采用的钢铁防护手段，广泛地应用于造船工业、机械工业、航空、建筑等许多领域。但镀锌层在湿热环境中易发生腐蚀，使锌层表面形成暗灰色或白色疏松的腐蚀产物，不仅影响外观质量，而且也不能满足镀层的防护性要求。为了进一步提高镀锌层的耐蚀性和装饰效果，必须对其进行钝化处理。钝化处理一般按其钝化液是否含有铬而分为铬酸盐钝化和无铬钝化。

性质 ^[1]

锌及锌合金在湿热的环境中容易被腐蚀，表面形成白斑和灰暗物。为了提高镀锌层的耐蚀性和装饰性，需对其进行钝化处理。铬酸盐钝化工艺使镀锌层通过铬酸盐钝化，形成铬与锌的混合氧化物膜层，膜层中的铬离子主要以Cr3+和Cr6+的形式存在，Cr3+的氧化物作为骨架，虽然Cr6+的氧化物具有强氧化性并且有自修复作用，但是采用铬酸盐钝化后废液处理困难，而且废液中含有的Cr6+离子具有较高的毒性，对人体和生态环境有较大危害。三价铬钝化是一种低毒的取代铬酸盐钝化的工艺，但是，经三价铬钝化液处理的钝化件，经过1个星期左右时间的放置后，在三价铬钝化膜中就会检测到有六价铬的存在，使该工艺的应用受到了限制。

制备方法^[2]

本方法的目的是针对背景技术中存在的缺点和问题加以改进，提供一种组份简单，成本低，所得到的钝化层耐腐蚀性能好，不含六价铬的三价铬钝化液及其制备方法。

本方法由以下原料组成：硝酸铬150-300、硝酸2-15、硫酸亚铁25-75、醋酸5-15、丙二酸2-20、水；所述的钝化液分为彩色钝化液、黑色钝化液、蓝色钝化液三种，本方法的制备方法如下：

a、三价铬彩色钝化液由硝酸铬、硝酸、硫酸亚铁、醋酸、水五种成份配制而成，其配制过程是先将200克硝酸铬溶于水，加入10克68％的硝酸，再将50克硫酸亚铁溶于前混合溶液，加入10克醋酸，加入纯水搅拌均匀后即得到1L三价铬彩色钝化液；

b、三价铬黑色钝化液由硝酸铬、硫酸、硝酸、硫酸亚铁、丙二酸、水六种成份配制而成，其配制过程是先将200克硝酸铬溶于水，再加入5克98％的硫酸和5克68％硝酸，然后再将50克硫酸亚铁溶，最后加入15克丙二酸，加入纯水搅拌均匀后即可得到1L三价铬黑色钝化液；

c、三价铬蓝色钝化液由硝酸铬、硝酸、丙二酸、水四种成份组成，其制作过程是先将250克硝酸铬溶于水，然后加入5克68％硝酸、5克丙二酸，加入纯水搅拌均匀后即可得到1L三价铬蓝色钝化液。

为了提高金属镀锌层的耐蚀性，增加其装饰性，必须进行钝化处理，本方法是一种新型的不含六价铬的镀锌层后处理液，通过它的简单浸渍，能在镀锌层表面形成一种光亮的高抗蚀性膜，外观漂亮，耐腐蚀性非常强，属于一种环保型的钝化液。

无铬钝化液的制备方法如下：

一、A浓缩液的制备：将钛盐、配位剂、强酸和氧化剂溶于去离子水中，得到A浓缩液，其中钛盐与去离子水的比为0.001～0.15g∶1mL，配位剂与去离子水的比为0.005～0.3g∶1mL，强酸与去离子水的比为0.001～0.05mL∶1mL，氧化剂与去离子水的比为0.005～0.4g∶1mL；

二、二、B浓缩液的制备：将硅酸盐、钼酸盐和含磷物质溶于去离子水中，得到B浓缩液，其中硅酸盐与去离子水的比为0.005～0.25g∶1mL，钼酸盐与去离子水的比为0.005～0.25g∶1mL，含磷物质与去离子水的比为0.005～0.1g∶1mL；三、将A浓缩液、B浓缩液和去离子水按照1∶1∶8的体积比混合，然后用酸或碱调节pH值为2.0～6.0，再加热或冷却至20℃～60℃，即得无铬钝化液。

本方法中配制的A浓缩液和B浓缩液单独存放的稳定时间为45～60天，将A浓缩液和B浓缩液混合后配制的无铬钝化液的稳定时间为8～10天。本方法中的A浓缩液和B浓缩液单独存放，在钝化电镀锌或锌合金层之前再将A浓缩液和B浓缩液混合后配制成无铬钝化液使用。

主要参考资料

[1] 缪树婷[1], 郝利峰[1], & 韩生[1]. (2012). 三价铬钝化液的研究进展. 电镀与精饰, 34(12), 24-27.

[2] 曾德芳. . 新型高效节能磷化钝化液的研制. 涂料工业(1), 25-26.

[3] 刘敏, 伍林, & 李宇鹏. (2010). 镀锌钢板钼酸盐复合钝化液性能研究. 化学与生物工程, 27(9), 36-38.