锌镍合金三价铬黑色钝化液的制备方法及应用

锌镍合金三价铬黑色钝化液的制备方法及应用

本发明涉及一种钝化液，特别涉及一种锌镍合金三价铬黑色钝化液及其制备方法。

背景技术：

随着制造业的快速发展，对电镀锌合金的要求也越来越高。锌镍合金表面的黑色钝化不同于本色和蓝白钝化，其膜层比较厚且粗糙，膜层的附着力和性能难以满足要求。传统的铬酸盐钝化工艺稳定，膜层色泽饱满，耐蚀性好。但由于六价铬的毒性及对环境的污染，三价铬黑色钝化工艺已逐渐取代其。因此，需要提供一种三价铬钝化解决方案来处理上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种锌镍合金三价铬黑色钝化液及其制备方法，以克服现有技术存在的问题。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种锌镍合金三价铬黑色钝化液的制备方法，包括以下步骤：

溶液A的制备：

提供硫酸铬或硝酸铬，以及硝酸钴、丙二酸和柠檬酸，将余量的水加入到上述组分形成的混合溶液中发生反应，得到溶液A；

溶液B的制备：

取硝酸、甲酸、甘氨酸，将余量的水加入到上述组分形成的混合溶液中，搅拌溶解，得溶液b；

工作溶液的制备：

将得到的溶液a和溶液b与去离子水混合，搅拌均匀，即得到本发明的锌镍合金三价铬钝化液。

作为本发明锌镍合金三价铬黑色钝化液制备方法的改进，在制备溶液a时，称取硫酸铬或硝酸铬100～200克、硝酸钴100～150克、丙二酸10～60克、柠檬酸10～80克。

作为本发明锌镍合金三价铬黑色钝化液制备方法的改进，在制备溶液a时，加入过量的水，在60-100℃下反应。

作为本发明锌镍合金三价铬黑色钝化液制备方法的改进，在配制溶液b时，称取硝酸100-200克、甲酸100-200克、甘氨酸100-250克。

作为本发明锌镍合金三价铬黑色钝化液制备方法的改进，在工作液的配制中，将10升溶液a、5升溶液b和85升去离子水搅拌混合均匀，即得本发明锌镍合金三价铬钝化液。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种锌镍合金三价铬黑色钝化液，该锌镍合金三价铬黑色钝化液是通过上述制备方法得到的。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）钝化液成分简单，整个生产过程不含六价铬、氟、磷，更加环保，废水处理排放方便。

(2)采用本发明的钝化液得到的钝化膜颜色黑亮、均匀。

（3）耐盐雾性能优良，锌镍合金经本发明钝化液处理后，在GB/T6461-2002中性盐雾试验中，240小时无白锈，720小时无红锈，大大提高了产品质量。

详细方法

下面结合具体的实施方式对本发明进行详细描述，但需要说明的是，这些实施方式并非是对本发明的限制，本领域的普通技术人员基于这些实施方式所做的功能、方法或结构的等效变化或替换均在本发明的保护范围之内。

本发明的锌镍合金三价铬黑色钝化液的制备方法包括以下步骤：

(1)溶液A的制备：

提供硫酸铬或硝酸铬、硝酸钴、丙二酸、柠檬酸，将余量的水加入到上述各组分形成的混合溶液中发生反应，得到溶液A。

优选的，称取100-200g硫酸铬或硝酸铬和100-150g硝酸钴，10-60g丙二酸，10-80g柠檬酸，余量加水，在60-100℃下反应。

(2) 溶液B的制备：

提供硝酸、甲酸、甘氨酸，向各组分形成的混合溶液中加入过量的水，搅拌溶解，即得溶液B。

优选的，称取100-200g硝酸、100-200g甲酸、100-250g甘氨酸。

(3)工作溶液的制备：

将得到的溶液a和溶液b与去离子水混合，搅拌均匀，即得到本发明的锌镍合金三价铬黑色钝化液。

优选的，将10升溶液a、5升溶液b和85升去离子水搅拌混合均匀，即得本发明的锌镍合金三价铬黑色钝化液。

本发明钝化液中的三价铬盐提供Cr3+，铬是钝化膜的主要成分，常用的三价铬盐有氯化铬、硝酸铬和硫酸铬等。本发明选用硫酸铬或硝酸铬，不仅提供三价铬离子，而且硫酸盐和硝酸盐还有促进成膜的作用。

同时，三价铬盐在水中易水解，因此需要加入配体，使铬离子等金属离子稳定在一定的pH范围内，控制锌、铬等金属的沉积速率，即成膜速度、质量和颜色。

本发明采用丙二酸、柠檬酸、甲酸等有机羧酸，甲酸还具有促进成膜的特性。传统的黑色钝化液采用铜、银、铁、钴、镍等过渡金属离子作为发黑剂，此类钝化液得到的钝化层经常出现泛水或黑度不够的情况。本发明创造性地采用甘氨酸作为发黑剂，使用过程中发现甘氨酸还具有稳定剂的作用，通过添加适当的浓度即可得到黑色、光亮、均匀的钝化膜。

另外，由于三价铬黑色钝化的特殊性，没有六价铬的存在，三价铬在锌镍镀层表面形成的不溶性化合物钝化膜只起骨架作用，钝化膜表面会存在很多微孔和裂纹，因此黑色钝化后的表面必须进行后续封孔处理，才能使钝化膜具有致密的形貌和优良的性能。

下面结合具体实施例对本发明的制备方法进行说明。

示例 1

称取100g硫酸铬溶于780g水中，加热至60-100℃。缓慢加入10g丙二酸和10g柠檬酸，反应2h，确保铬离子反应完全。再加入100g硝酸钴，搅拌至完全溶解，得溶液a；取650g水，加入100g硝酸、100g甲酸和150g甘氨酸，搅拌溶解，得溶液b。

取配制好的A液100ml、B液50ml加水配成1l工作液，用20%稀氢氧化钠和20%稀硝酸调节pH为2.0。将锌镍合金层放入钝化液中钝化60s，后续封孔后在70~80℃下烘干、老化15min。盐雾240h无白锈产生。

示例 2

称取200g硫酸铬溶于510g水中，加热至60-100℃。缓慢加入60g丙二酸和80g柠檬酸，反应2h，确保铬离子反应完全。再加入150g硝酸钴，搅拌至完全溶解，得溶液a；取350g水，加入200g硝酸、250g甲酸和200g甘氨酸，搅拌溶解，得溶液b。

取配制好的A液100ml、B液50ml加水配成1l工作液，用20%稀氢氧化钠和20%稀硝酸调节pH为2.0。将锌镍合金层放入钝化液中钝化60s，后续封孔后在70~80℃下烘干、老化15min。盐雾120h无白锈产生。

示例 3

称取150g硫酸铬溶于645g水中，加热至60-100℃。缓慢加入35g丙二酸、45g柠檬酸，反应2h，确保铬离子反应完全。再加入125g硝酸钴，搅拌至完全溶解，即得溶液a；取500g水，加入150g硝酸、175g甲酸、175g甘氨酸，搅拌溶解，即得溶液b。

取配制好的A液100ml、B液50ml加水配成1l工作液，用20%稀氢氧化钠和20%稀硝酸调节pH为2.0。将锌镍合金层放入钝化液中钝化60s，后续封孔后在70~80℃下烘干、老化15min。盐雾240h无白锈产生。

综上所述，本发明的有益效果为：（1）钝化液组成简单，整个生产过程不含六价铬、氟、磷，更环保，便于废水处理及排放。（2）采用本发明钝化液得到的钝化膜黑亮、色泽均匀。（3）耐盐雾性能优异，锌镍合金经本发明钝化液处理后，在GB/T6461-2002中性盐雾试验中，240小时无白锈，720小时无红锈，大大提高了产品质量。

本领域技术人员将明白，本发明不限于上述示例性实施例的细节，本发明可以以其他具体形式实施而不脱离本发明的精神或基本特征。因此，实施例应被视为在所有方面都是示例性和非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述描述限定，并且旨在将落入权利要求的等效元素的含义和范围内的所有变化都包括在本发明中。

此外，应理解，本说明书虽然是按照实施方式进行描述的，但并非每个实施方式都只包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体来看待，各实施方式中的技术方案也可以进行适当的组合，形成本领域技术人员能够理解的其他实施方式。

技术特点：

技术摘要

本发明提供了一种锌镍合金三价铬黑色钝化液及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：制备溶液A：提供硫酸铬或硝酸铬，以及硝酸钴、丙二酸和柠檬酸，向各组分形成的混合溶液中加入过量的水进行反应，得到溶液A；制备溶液B：提供硝酸、甲酸和甘氨酸，向各组分形成的混合溶液中加入过量的水搅拌溶解，得到溶液B；制备工作液：将得到的溶液A和溶液B与去离子水混合，搅拌均匀，即得到本发明的锌镍合金黑色三价铬钝化液。本发明的钝化液成分简单，不含六价铬，整个生产过程中不含氟和磷，更环保，便于废水处理和排放。

技术研发人员：曹晓云； 刘晓婷； 王洪明

受保护的技术用户：

技术开发日：2018.05.09

技术发布日期：2018.10.26