專利名稱：一種用于熱鍍鋅板的磷鉬雜多酸鈍化處理液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于熱鍍鋅板表面處理液，具體涉及用于熱鍍鋅板的磷鉬雜多純化處理 液及其配制方法。
背景技術(shù)：
鍍鋅是鋼鐵材料重要的防護(hù)方法之一，廣泛應(yīng)用于航空、電力、交通、建筑、機(jī)械等行 業(yè)。鍍鋅層在潮濕環(huán)境中容易受到腐蝕，在鍍層表面形成白色疏松的腐蝕產(chǎn)物或變成灰暗顏 色，影響鍍鋅層的外觀質(zhì)量和鍍層耐腐蝕性能。為提高鍍鋅層的耐蝕性，主要采用鍍鋅后的 鈍化處理工藝。鍍鋅鈍化是將鍍件浸入一定組成的化學(xué)溶液中進(jìn)行處理，使鍍鋅層表面形成 一層致密的穩(wěn)定性較高的鈍化膜，這層鈍化膜可使鋅鍍層的耐蝕性能提高5 8倍，并提高鋅 鍍層的裝飾性和耐污染的能力。
目前對(duì)于鍍鋅層鈍化廣泛使用六價(jià)鉻鈍化處理工藝，經(jīng)鈍化處理后可在金屬表面形成鉻/ 基體金屬混合氧化物膜層，經(jīng)過X射線衍射測知鈍化膜的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜(三價(jià)鉻為骨架組成 網(wǎng)絡(luò)，六價(jià)鉻分散在其中形成薄膜)。其中三價(jià)鉻具有較高的穩(wěn)定性，使鈍化膜層具有一定的 厚度和良好的機(jī)械強(qiáng)度；六價(jià)鉻具有自修復(fù)作用，故其耐蝕性較好。由于鉻酸鹽鈍化法工藝 簡單成本低，抗蝕性能好，鉻酸鹽鈍化液在鍍鋅鈍化中被廣泛使用。
但是，由于鉻酸鹽中六價(jià)鉻的毒性很大，它嚴(yán)重污染環(huán)境，長期接觸會(huì)引起人頭痛、昏 迷、皮膚潰瘍、鼻炎和引發(fā)各種癌變等癥狀，對(duì)人們的健康危害極大。而且含有六價(jià)鉻的廢 水處理工藝復(fù)雜，排放要求嚴(yán)格，處理設(shè)備造價(jià)高，運(yùn)行費(fèi)用高，并存在含鉻渣污泥的二次 處理問題。
隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類物質(zhì)生產(chǎn)水平的不斷提高，環(huán)境保護(hù)和人類健康越來越受到人們的 重視，越來越多的國家開始制定措施防止和減少產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)人體的傷害。
為消除六價(jià)鉻的危害，國內(nèi)外研究人員對(duì)無鉻酸鈍化技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，并取得了 一定的成果，主要有三價(jià)鉻鈍化、硅酸鹽鈍化、稀土鹽鈍化、單寧酸鈍化、樹脂類鈍化等許 多方法，但是鉬酸鹽、鈦鹽、硅酸鹽、稀土鹽等無機(jī)鹽鈍化還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，該體系 處理所得到的鈍化膜的耐蝕性與鉻酸鹽鈍化相比還存在著很大差距；有機(jī)鉬酸鹽、植酸、單 寧酸等有機(jī)體系鈍化的處理所得到的鈍化膜，其耐蝕性與鉻酸鹽鈍化膜的耐蝕性相當(dāng)，但是 該體系鈍化液穩(wěn)定性較差，工藝較復(fù)雜，且需要較高的烘干溫度和相應(yīng)的設(shè)備，成本較高， 鈍化處理后的鈍化膜層對(duì)后續(xù)處理工序有較大影響。
在《腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)》2001年刊登了 "熱鍍Zn層鉬酸鹽鈍化工藝" 一文中，采用 NasMo(X 5 25g/L，磷酸鈉適量，添加劑適量，在工藝條件pt^2 5，溫度30 7(TC，時(shí)間
10 60s下鈍化處理熱鍍鋅，經(jīng)過12小時(shí)鹽霧試驗(yàn)熱鍍鋅層腐蝕率達(dá)到20%。筆者在《材料 保護(hù)》2005年刊登了 "磷鉬雜多酸鈍化工藝研究" 一文中，采用Na2Mo04 10g/L，硫酸鈷1. 5 g/L，磷酸5.0ml/L,硝酸4.0 ml/L，羥基乙叉二膦酸4 g/L，在工藝條件pH值2.0，溫度 35~60°C，鈍化時(shí)間20 40s，烘干溫度60 8(TC，烘干時(shí)間5 20min下鈍化處理熱鍍鋅， 經(jīng)過72小時(shí)鹽霧試驗(yàn)熱鍍鋅層腐蝕率達(dá)到15%。
可見通過無鉻酸鈍化處理得到的鈍化膜耐蝕性能與六價(jià)鉻鈍化膜耐蝕性能相比存在較大 差距，達(dá)不到鍍鋅板鈍化的質(zhì)量要求，還無法替代六價(jià)鉻鈍化處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對(duì)已有技術(shù)存在的問題，提供一種新的用于熱鍍鋅鋼板鈍化的處理液， 既能方便地在鋼鐵冶金行業(yè)現(xiàn)有自動(dòng)化生產(chǎn)線上使用，又能在一些中小型企業(yè)生產(chǎn)線上應(yīng)用， 經(jīng)該處理液處理后，形成的鈍化膜經(jīng)過72小時(shí)鹽霧試驗(yàn)無銹蝕，并且該處理液不含六價(jià)鉻， 減少污染。 .
本發(fā)明用于熱鍍鋅鋼板的磷鉬雜多酸鈍化處理液組成成分有鉬酸鹽、磷酸鈉，特征是組 成成分還有硝酸根、水溶性高分子化合物和非離子型表面活性劑；成分含量鉬酸鹽15000 23000ppm，磷酸鈉7300 11000ppm，硝酸根2000 5000ppm，水溶性高分子化合物5000 15000ppm，非離子型表面活性劑1000 4000ppm。鈍化處理液的pH值為2 3。
上述的鉬酸鹽選用鉬酸鈉或鉬酸銨，水溶性高分子化合物選用聚丙烯酸、丙烯酸和甲基 丙烯酸的共聚物或烷基硅烷中至少一種，非離子型表面活性劑選用烷基酚聚氧乙烯醚，壬垸基 酚聚乙二醇醚或脂肪醇聚氧乙烯醚中至少一種。
上述處理液的配制方法，按如下歩驟進(jìn)行-
1) :先將鉬酸鹽與磷酸鈉混合在一起，攪拌30min;
2) :向上述混合后的溶液中，在攪拌下加入硝酸根；
3) :在水溶性高分子化合物中加入100 300ml水，在55'C的水浴中攪拌4h后，在55 'C的水浴中靜置24h，然后加入非離子型表面活性劑；
4) :在攪拌下，將步驟3中配制好的溶液加入歩驟2配制好的溶液中，并調(diào)節(jié)pH值至2 3，最后定容至1000ml。
步驟1中的鉬酸鹽選用鉬酸鈉或者鉬酸銨，步驟3中的水溶性高分子化合物選用聚丙烯 酸、丙烯酸和甲基丙烯酸的共聚物或烷基硅烷中至少一種，非離子型表面活性劑選用垸基酚 聚氧乙烯醚，壬垸基酚聚乙二醇醚或脂肪醇聚氧乙烯醚中至少一種。
上述處理液中，鉬酸鹽的加入量為15000 23000ppm，磷酸鈉為7300 11000ppm，硝 酸根為2000 5000ppm，水溶性高分子化合物為5000 15000ppm，非離子型表面活性劑為 1000 4000ppm。
本發(fā)明磷鉬雜多酸鈍化處理液用于處理熱鍍鋅板的工藝是熱鍍鋅制件——堿洗——堿
沖洗——酸洗——酸沖洗——處理液處理——靜置——干燥。
處理工藝條件處理溫度30 50。C，處理時(shí)間30-60s，干燥溫度50 70。C，干燥時(shí)間 5 25min。
本發(fā)明的有益效果是經(jīng)過該處理液處理后的熱鍍鋅板，其抗鹽霧腐蝕能力在72小時(shí)以
上，達(dá)到鉻酸鹽鈍化處理的效果。而且采用該處理液能以較低成本解決了傳統(tǒng)鉻酸鹽處理時(shí) 六價(jià)鉻污染問題，提升了產(chǎn)品安全系數(shù)。因此本發(fā)明的處理液，對(duì)熱鍍鋅板而言既滿足了熱 鍍鋅板的耐腐蝕要求又符合環(huán)保要求無毒無害，且能進(jìn)行焊接、咬口、沖壓等成型加工，可 以更安全地廣泛用于電器、電子、儀表、汽車等領(lǐng)域。 具體實(shí)例
以下實(shí)施例中所選用的鉬酸鹽、硝酸、磷酸鈉、水溶性高分子化合物和非離子型表面活 性劑均為市場銷售產(chǎn)品。
實(shí)施例1:
步驟l:將15000ppm的鉬酸鈉與7300ppm的磷酸鈉混合在一起，充分?jǐn)嚢?0min。然后 加入2000ppm硝酸根，不斷攪拌。
步驟2:取15000ppm水溶性高分子化合物烷基硅垸，在試劑瓶中加100ml水，在55°C 的水浴中攪拌4h后，在55'C的水浴中靜置24h，然后加入4000ppm非離子型表面活性劑烷 基酚聚氧乙烯醚，充分?jǐn)嚢?0min。
步驟3:在不斷攪拌下，將步驟2中配制好的溶液緩慢加入步驟1配制的溶液中，并調(diào) 節(jié)pH值至2,最后稀釋至1000ml 。
將經(jīng)過處理后的熱鍍鋅制件，浸入按照以上歩驟配制好的處理液(處理液加熱至45'C) 中進(jìn)行鈍化處理，鈍化處理時(shí)間45s，取出制件空氣中靜置0. 5min，經(jīng)過水洗后放入烘箱(烘 箱溫度60。C)中干燥20min，可在熱鍍鋅制件表面得到轉(zhuǎn)化膜。
實(shí)施例2:
步驟l:將23000ppm的鉬酸銨與11000ppm的磷酸鈉混合在一起，充分?jǐn)嚢?0min。然 后加入5000ppm硝酸根，不斷攪拌。
步驟2:取5000ppm水溶性高分子化合物聚丙烯酸，在試劑瓶中加300ml水，在55'C的 水浴中攪拌4h后，在55X:的水浴中靜置24h，然后加入1000ppm非離子型表面活性劑脂肪 醇聚氧乙烯醚，充分?jǐn)嚢?0min。
驟3:在不斷攪拌下，將步驟2中配制好的溶液緩慢加入步驟1配制的溶液中，并調(diào)節(jié) pH值至3，最后稀釋至1000ml 。
將經(jīng)過前處理后的熱鍍鋅制件，浸入按照以上步驟配制好的處理液(處理液加熱至50 °C)中進(jìn)行鈍化處理，鈍化處理時(shí)間60s，取出制件空氣中靜置0. 5min，經(jīng)過水洗后放入烘 箱(烘箱溫度5(TC)中干燥15min,可在熱鍍鋅制件表面得到轉(zhuǎn)化膜。 實(shí)施例3:
步驟l:將20000ppm的鉬酸鈉與9000ppm的磷酸鈉混合在一起，充分?jǐn)嚢?0min。然后 加入4000ppm硝酸根，不斷攪拌。
步驟2:取9000ppm水溶性高分子化合物丙烯酸和甲基丙烯酸的共聚物，在試劑瓶中加 200ml水，在50。C的水浴中攪拌4h后，在55。C的水浴中靜置24h，然后加入1000卯m非離 子型表面活性劑壬烷基酚聚乙二醇醚，充分?jǐn)嚢?0min。
步驟3:在不斷攪拌下，將步驟2中配制好的溶液緩慢加入步驟1配制的溶液中，并調(diào) 節(jié)pH值至2. 5，最后稀釋至1000ml。
將經(jīng)過前處理后的熱鍍鋅制件，浸入按照以上步驟配制好的處理液(處理液加熱至45 °C)中進(jìn)行鈍化處理，鈍化處理時(shí)間30s，取出制件空氣中靜置0.5min，經(jīng)過水洗后放入烘 箱(烘箱溫度7(TC)中干燥15min，可在熱鍍鋅制件表面得到轉(zhuǎn)化膜。
實(shí)施例4:
步驟l:將18000ppm的鉬酸鈉與9000ppm的磷酸鈉混合在一起，充分?jǐn)嚢?0min。然后 加入3000卯m硝酸根，不斷攪拌。
步驟2:取7000ppm水溶性高分子化合物垸基硅垸，在試劑瓶中加100ml水，在55'C的 水浴中攪拌4h后，在55'C的水浴中靜置24h，然后加入2000ppm非離子型表面活性劑垸基 酚聚氧乙烯醚，充分?jǐn)嚢?0min。 .
取4000ppm水溶性高分子化合物聚丙烯酸，在試劑瓶中加200ml水，在55'C的水浴中 攪拌4h后，在55X:的水浴中靜置24h，然后加入1000ppm非離子型表面活性劑壬烷基酚聚 乙二醇醚，充分?jǐn)嚢?0rain。
步驟3:在不斷攪拌下，將步驟2中配制好的兩種溶液緩慢混合；然后在不斷攪拌下， 將步驟3中配制好的混合溶液緩慢加入步驟1配制的、溶液中.并調(diào)節(jié)pH值至2. 5,最后稀釋至 1000ml。
將經(jīng)過前處理后的熱鍍鋅制件，浸入按照以上步驟配制好的處理液(處理液加熱至45 °C)中進(jìn)行鈍化處理，鈍化處理時(shí)間60s，取出制件空氣中靜置0.5min，經(jīng)過水洗后放入烘 箱(烘箱溫度6(TC)中干燥20min，可在熱鍍鋅制件表面得到轉(zhuǎn)化膜。
效果說明采用適用于熱鍍鋅鋼板的金屬表面處理液，在處理液溫度30 50'C時(shí)，對(duì) 熱鍍鋅鋼板進(jìn)行表面處理，處理后的熱鍍鋅鋼板經(jīng)過50 7(TC的烘干，可以得到耐蝕性優(yōu)良 的轉(zhuǎn)化膜。具體數(shù)據(jù)如下經(jīng)過處理液處理后的熱鍍鋅鋼板，其耐中性鹽霧試驗(yàn)?zāi)芰_(dá)到72 小時(shí)以上。
權(quán)利要求
1、一種用于熱鍍鋅板的磷鉬雜多酸鈍化處理液，組成成分有鉬酸鹽、磷酸鈉，其特征在于組成成分還有硝酸根、水溶性高分子化合物和非離子型表面活性劑；成分含量是鉬酸鹽15000～23000ppm，磷酸鈉7300～11000ppm，硝酸根2000～5000ppm，水溶性高分子化合物5000～15000ppm，非離子型表面活性劑1000～4000ppm，其鈍化處理液的pH值為2～3。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于熱鍍鋅板的磷鉬雜多酸鈍化處理液，其特征在于所述的 鉬酸鹽選用鉬酸鈉或鉬酸銨，水溶性高分子化合物選用聚丙烯酸、丙烯酸和甲基丙烯酸的共 聚物或烷基硅烷中至少一種，非離子型表面活性劑選用垸基酚聚氧乙烯醚，壬垸基酚聚乙二醇 醚或脂肪醇聚氧乙烯醚中至少一種。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于熱鍍鋅板的磷鉬雜多酸鈍化處理液的配制方法，其特征在 于按如下步驟進(jìn)行-1) :先將鉬酸鹽與磷酸鈉混合在一起，攪拌30min;2) :向上述混合后的溶液中，在攪拌下加入硝酸根；3) :在水溶性高分子化合物中加入100 300ml水，在55'C的水浴中攪拌4h后，在55 。C的水浴中靜置24h，然后加入非離子型表面活性劑；4) :在攪拌下，將步驟3中配制好的溶液加入步驟2配制好的溶液中，并調(diào)節(jié)pH值至2 3，最后定容至1000ml。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于熱鍍鋅板的磷鉬雜多酸鈍化處理液的配制方法，其特征 在于所述的鉬酸鹽選用鉬酸鈉或鉬酸銨，氷溶劑高分子化合物選用聚丙烯酸、丙烯酸和甲基 丙烯酸的共聚物或垸基硅烷中至少一種，非離子型表面活性劑選用垸基酚聚氧乙烯醚,壬烷基 酚聚乙二醇醚或脂肪醇聚氧乙烯醚中至少一種。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于熱鍍鋅板的磷鉬雜多酸鈍化處理液的配制方法，其特征 在于所述的鉬酸鹽的加入量為15000 23000ppm，磷酸鈉為7300 11000ppm，硝酸根為 2000 5000ppm，水溶性高分子化合物為5000 15000ppm，非離子型表面活性劑為1000 4000ppm。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于熱鍍鋅板的磷鉬雜多酸鈍化處理液及配制方法，其鈍化處理液由15000～23000ppm的鉬酸鹽，7300～11000ppm的磷酸鈉，2000～5000ppm的硝酸根，5000～15000ppm的水溶性高分子化合物至少一種，1000～4000ppm的非離子型表面活性劑至少一種組成，溶液pH值為2～3；配制方法是先將鉬酸鹽與磷酸鈉混合，然后加入硝酸根；在水溶性高分子化合物中加入非離子型表面活性劑，然后加入到上述配制的溶液中，調(diào)pH值為2～3，并定容至1000ml。對(duì)熱鍍鋅板處理溫度30～50℃，時(shí)間30～60s，干燥溫度50～70℃，時(shí)間為5～25min下進(jìn)行。經(jīng)處理后的熱鍍鋅板，其抗鹽霧腐蝕能力在72小時(shí)以上。
文檔編號(hào)C23C22/42GK101168840SQ200710158580
公開日2008年4月30日 申請(qǐng)日期2007年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月28日
發(fā)明者劉常升, 安成強(qiáng), 郝建軍, 陳歲元 申請(qǐng)人:東北大學(xué)