專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種高耐蝕鍍鋅層鈦鹽保護(hù)膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及熱浸鍍鋅，特別是涉及一種鍍鋅層表面形成具有高耐蝕性的鈦鹽保護(hù)膜的方法。
背景技術(shù)：
：熱浸鍍鋅是鋼鐵重要的防護(hù)手段之一，鍍鋅鋼廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、電力、交通、建筑、電訊等多個(gè)行業(yè)。然而，熱鍍鋅層在潮濕環(huán)境下易發(fā)生腐蝕，影響產(chǎn)品的外觀，還會(huì)降低鍍鋅件的使用壽命。目前使用最廣泛的防腐蝕方法是低濃度鉻酸鹽(約化2%重鉻酸鹽或鉻酐)鈍化，其鈍化的優(yōu)點(diǎn)在于一方面鉻酸鹽鈍化膜具有耐蝕性并且平整致密，與基體金屬的結(jié)合力牢固，在腐蝕的環(huán)境中對(duì)基體金屬起到隔離保護(hù)的作用；另一方面鉻酸鹽鈍化膜中含有可溶性六價(jià)鉻化合物，能夠?qū)β懵┨幍匿\再次鈍化，對(duì)進(jìn)一步腐蝕起到了抑制作用，即通常所說(shuō)的"自愈能力"。但六價(jià)鉻毒性很大，嚴(yán)重危害人體健康及環(huán)境而被嚴(yán)格限制使用。目前國(guó)內(nèi)外所報(bào)道的無(wú)鉻鈍化工藝主要有鉬酸鹽與稀土金屬鹽鈍化、硅酸鹽鈍化、釩酸鹽鈍化、鈦鹽鈍化、有機(jī)物鈍化和鎢酸鹽鈍化等，但是這些無(wú)鉻轉(zhuǎn)化膜的耐蝕性能與鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜相比還存在一定的差距，部分復(fù)合轉(zhuǎn)化膜雖然耐蝕性能接近或超過(guò)鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜，但是處理工藝比較復(fù)雜，成本過(guò)高。鈦鹽是一種低毒低污染物質(zhì)，在銅、鋁、鋼鐵等金屬材料表面進(jìn)行鈦鹽轉(zhuǎn)化處理，可獲得具有優(yōu)良耐蝕性的轉(zhuǎn)化膜。鈦鹽鈍化處理是提高金屬耐蝕性的一種有效的方法。鈦鹽鈍化膜結(jié)構(gòu)與鉻酸鹽鈍化膜結(jié)構(gòu)類(lèi)似，均為無(wú)定形的多孔膜，采取封閉和后涂層處理后的鈦鹽轉(zhuǎn)化膜層的耐蝕性能己與通常的鉻酸鹽鈍化膜相當(dāng)。但是，封閉和后涂層處理，增加了鈍化處理的工序。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提出一種能在鍍鋅層表面形成具有高耐蝕性的環(huán)保型無(wú)鉻保護(hù)膜的方法；同時(shí)還要保證工藝簡(jiǎn)單，使其能夠在工業(yè)上得到廣泛的應(yīng)用。本發(fā)明添加劑采用植酸，將添加劑植酸溶入到鈦鹽鈍化液中，形成新的鈦鹽鈍化液，實(shí)現(xiàn)鈍化處理和封閉處理這兩種工藝"合二為一"，簡(jiǎn)化了步驟，節(jié)約了成本。為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是-一種高耐蝕鍍鋅層鈦鹽保護(hù)膜的制備方法，鋼鐵工件鍍鋅后，采用恒溫浸漬的方法將工件置于鈦鹽鈍化液中520分鐘后取出，處理溫度為2(K40'C，形成高耐蝕鍍鋅層鈦鹽保護(hù)膜；按原料在鈦鹽鈍化液中的含量計(jì)算，所述鈦鹽鈍化液原料配方由如下組份組成:成膜劑Ti(S04)20.6M.8g/L、提高耐蝕性能的添加劑組份植酸(C6H^024P6)1228mL/L、成膜氧化促進(jìn)劑組份H20248~72mL/L;鈦鹽鈍化液pH值為0.9~2.0。所述的鈦鹽鈍化液配置方法包括如下步驟(1)用蒸餾水、成膜氧化促進(jìn)劑組分H202溶解配置成膜劑Ti(S04)2，溶液呈橙紅色;(2)加入預(yù)先用蒸餾水溶解好的植酸(肌醇六磷酸，C6H18024P6)，溶液由橙紅色變?yōu)槌赛S色；(3)按原料在鈦鹽鈍化液中的含量計(jì)算，補(bǔ)充蒸餾水至成膜劑Ti(S04)2含量為0.6~1.8g/L、提高耐蝕性能的添加劑組分植酸(C6H18024P6)為12~28mL/L、成膜氧化促進(jìn)劑組份H202含量為48~72mL/L;并用硫酸調(diào)節(jié)鈦鹽鈍化液pH值為0.9~2.0。所述工件置于鈦鹽鈍化液中優(yōu)選為10~15分鐘。所述處理溫度優(yōu)選為25~35°C。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明克服了單一鈦鹽溶液處理所形成的鈍化膜不均勻、微裂紋多等缺陷，經(jīng)該鈍化液處理形成的保護(hù)膜均勻、平整致密，鈦鹽膜的耐蝕性能得到大幅提高；同時(shí)該發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，成本低，采用單一鈍化液進(jìn)行簡(jiǎn)單化學(xué)浸泡處理快速獲得保護(hù)膜。圖1為鍍鋅層和植酸改進(jìn)型鈦鹽鈍化膜層分別在5%NaCl鹽霧腐蝕中鍍鋅層開(kāi)始出現(xiàn)5%白銹時(shí)間的柱狀圖。圖2為鍍鋅層和植酸改進(jìn)型鈦鹽鈍化膜層在5%NaCl溶液中的極化曲線。具體實(shí)施例方式為進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作具體的說(shuō)明，但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表述的范圍。實(shí)施例1鋼板熱浸鍍鋅的常規(guī)工藝如下:熱堿浴除油一熱水沖洗一酸洗除銹一冷水沖洗一助鍍劑助鍍一烘干一熱浸鍍一水冷。鈦鹽鈍化液及處理工藝過(guò)程鋼鐵工件鍍鋅后，采用恒溫浸漬的方法將工件置于鈦鹽鈍化液中10分鐘后取出，自然干燥，鈍化溫度為25'C;鈦鹽鈍化液組成包括成膜劑組分Ti(S04)2,其含量為1.0g/L;添加劑組分為植酸(C6H18024P6)，其含量為20mL/L;成膜氧化促進(jìn)劑組分為H202，含量為60mL/L;用硫酸調(diào)節(jié)鈦鹽鈍化液pH值為1.5。鈦鹽鈍化液配置具體方法是(1)在lOOOmL燒杯中，用lOOmL的蒸餾水以及60mLH202溶解配置l.Og的Ti(S04)2，溶液呈橙紅色。(2)加入預(yù)先用水溶解好的20mL植酸(C6H18024P6)，溶液由橙紅色變?yōu)槌赛S色。(3)補(bǔ)充蒸餾水至lOOOmL，并用硫酸調(diào)節(jié)pH值到1.5。將盛有鈍化液的燒杯置于電熱恒溫水浴鍋中加熱至25'C保溫。試樣鋼板經(jīng)熱浸鍍鋅的常規(guī)工藝處理后立即放入本實(shí)施例的鈍化液中鈍化處理，IO分鐘后取出，置于空氣中自然干燥，形成高耐蝕鍍鋅層鈦鹽保護(hù)膜。對(duì)比測(cè)試鍍鋅鋼板分別在鈦鹽鈍化液，以及本實(shí)施例植酸改進(jìn)型鈦鹽鈍化液中處理。其處理步驟和工藝條件與實(shí)施例1相同。用中性鹽霧腐蝕試驗(yàn)法評(píng)價(jià)鍍層耐腐蝕性能，采用YWX/Q-150型離心式鹽霧腐蝕試驗(yàn)箱，按照GB6458-86對(duì)試樣進(jìn)行中性鹽霧試驗(yàn)。腐蝕溶液為5%(重量)NaCl水溶液，pH6.5~7.0，噴箱內(nèi)溫度為(35士2)°C，沉降量為2mL/(80cm2'h)，試樣與垂直方向成25~30°放置；試樣的邊緣用有機(jī)膠涂覆密封以避免邊界效應(yīng)；試樣每天連續(xù)噴8h、停16h為一個(gè)周期；以鍍層表面出現(xiàn)5%白銹所用時(shí)間來(lái)評(píng)價(jià)鍍層的耐蝕性，結(jié)果見(jiàn)圖l。從圖l中可知未處理的鍍鋅層經(jīng)中性鹽霧腐蝕后，出現(xiàn)5%白銹時(shí)間為3小時(shí)；經(jīng)過(guò)植酸改進(jìn)型鈦鹽鈍化液中鈍化后，出現(xiàn)5%白銹時(shí)間為80小時(shí)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明鍍鋅鋼板在植酸改進(jìn)型鈦鹽鈍化液中鈍化后可以較大幅度延緩白銹的生成，耐腐蝕性能明顯提高。用電化學(xué)測(cè)量試驗(yàn)評(píng)價(jià)鍍層耐腐蝕性能，將試樣用環(huán)氧樹(shù)脂涂封，露出lOmmxlOmm的工作面積，通過(guò)塔菲爾極化、電化學(xué)阻抗測(cè)量來(lái)評(píng)價(jià)試樣的電化學(xué)腐蝕性能。所有電化學(xué)測(cè)量都是在CHI604B電化學(xué)工作站(上海辰化儀器公司)上進(jìn)行，采用常規(guī)的三電極體系，輔助電極為10ci^鉑電極，參比電極為飽和甘汞電極(SCE),待測(cè)試樣作為工作電極，測(cè)試溶液為5%(重量)NaCl水溶液，在室溫、不除氣的條件下、浸泡20min、待腐蝕電位穩(wěn)定后進(jìn)行。極化曲線測(cè)量的掃描速率為lmV/s。鍍層的電化學(xué)極化曲線的比較如圖2示，表1為相應(yīng)的電化學(xué)極化參數(shù)。從圖2和表1可以看出，未處理的鍍鋅層在5%NaCl水溶液中電化學(xué)阻抗為1.043kQ'cm2，腐蝕電流密度/COTr為9.020^iA'cm'2;經(jīng)過(guò)植酸改進(jìn)型鈦鹽鈍化液中鈍化后，在5%NaCl水溶液中電化學(xué)阻抗為77.64kQ，cm2腐蝕電流密度/c。;r為0.124nA*cm-2。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明鍍鋅層進(jìn)行鈦鹽鈍化處理后，極化電阻及p顯著增大，腐蝕電流密度/c。7顯著減小。表明植酸改進(jìn)型鈦鹽鈍化膜具有優(yōu)良的耐蝕性。表1熱浸鍍鋅、植酸改進(jìn)型鈦鹽鈍化膜電化學(xué)極化參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>下面實(shí)施例所得的高耐蝕鍍鋅層鈦鹽保護(hù)膜，都是通過(guò)植酸改進(jìn)型鈦鹽鈍化液處理所得，其性能測(cè)試情況與實(shí)施例l基本相同，不一一說(shuō)明。實(shí)施例2鋼板熱浸鍍鋅，工藝如下:熱堿浴除油一熱水沖洗一酸洗除銹一冷水沖洗一助鍍劑助鍍一烘干一熱浸鍍一水冷。鈦鹽鈍化液及處理工藝過(guò)程鋼鐵工件鍍鋅后，采用恒溫浸漬的方法將工件置于鈦鹽鈍化液中5分鐘后取出，自然干燥，鈍化溫度為為20X:;鈦鹽鈍化液組成包括成膜劑組分Ti(S04)2，其含量為0.6g/L;添加劑組分為植酸(C6H18024P6)，其含量為12mL/L;成膜氧化促進(jìn)劑組分為H202，含量為60mL/L;用硫酸調(diào)節(jié)鈦鹽鈍化液pH值為2.0。具體方法是(1)在lOOOmL燒杯中，用lOOmL的蒸餾水以及60mLH202溶解配置0.6g的Ti(S04)2，溶液呈橙紅色。(2)加入預(yù)先用水溶解好的12mL植酸(C6H18024P6)，溶液由橙紅色變?yōu)槌赛S色。(3)補(bǔ)充蒸餾水至lOOOmL，并用硫酸調(diào)節(jié)pH值到2.0。將盛有鈍化液的燒杯置于電熱恒溫水浴鍋中加熱至20'C保溫。試樣經(jīng)熱鍍鋅并水冷后，立即放入鈍化液中她化處理，5分鐘后取出，置于空氣中自然干燥，形成高耐蝕鍍鋅層鈦鹽保護(hù)膜。實(shí)施例3鋼板熱浸鍍鋅，工藝如下:熱堿浴除油一熱水沖洗一酸洗除銹一冷水沖洗一助鍍劑助鍍一烘干一熱浸鍍一水冷。鈦鹽鈍化液及處理工藝過(guò)程鋼鐵工件鍍鋅后，采用恒溫浸漬的方法將工件置于鈦鹽鈍化液中20分鐘后取出，自然干燥，鈍化溫度為為30°C;鈦鹽鈍化液組成包括成膜劑組分Ti(S04)2，其含量為1.4g/L;添加劑組分為植酸(C6H18024P6)，其含量為20mL/L;成膜氧化促進(jìn)劑組分為H202，含量為72mL/L;用硫酸調(diào)節(jié)鈦鹽鈍化液pH值為0.9。具體方法是(1)在1000mL燒杯中，用lOOmL的蒸餾水以及72mL&02溶解配置1.4g的Ti(S04)2，溶液呈橙紅色。(2)加入預(yù)先用水溶解好的20mL植酸(C6H18024P6)，溶液由橙紅色變?yōu)槌赛S色。(3)補(bǔ)充蒸餾水至lOOOmL，并用硫酸調(diào)節(jié)pH值到0.9。將盛有鈍化液的燒杯置于電熱恒溫水浴鍋中加熱至30C保溫。試樣經(jīng)熱鍍鋅并水冷后，立即放入鈍化液中鈍化處理，20分鐘后取出，置于空氣中自然干燥，形成高耐蝕鍍鋅層鈦鹽保護(hù)膜。實(shí)施例4鋼板熱浸鍍鋅，工藝如下:熱堿浴除油一熱水沖洗一酸洗除銹一冷水沖洗一助鍍劑助鍍一烘干一熱'浸鍍一水冷。鈦鹽鈍化液及處理工藝過(guò)程鋼鐵工件鍍鋅后，采用恒溫浸漬的方法將工件置于鈦鹽鈍化液中IO分鐘后取出，自然干燥，鈍化溫度為為35'C;鈦鹽鈍化液組成包括成膜劑組分Ti(S04)2，其含量為1.8g/L;添加劑組分為植酸(C6H18024P6)，其含量為28mL/L;成膜氧化促進(jìn)劑組分為H202，含量為60mL/L;用硫酸調(diào)節(jié)鈦鹽鈍化液pH值為1.5?！鼍唧w方法是(1)在1000mL燒杯中，用lOOmL的蒸餾水以及60mL&02溶解配置1.8g的Ti(S04)2，溶液呈橙紅色。(2)加入預(yù)先用水溶解好的28mL植酸(C6H18024P6)，溶液由橙紅色變?yōu)槌赛S色。(3)補(bǔ)充蒸餾水至lOOOmL，并用硫酸調(diào)節(jié)pH值到1.5。將盛有鈍化液的燒杯置于電熱恒溫水浴鍋中加熱至35'C保溫。試樣經(jīng)熱鍍鋅并水冷后，立即放入鈍化液中鈍化處理，IO分鐘后取出，置于空氣中自然干燥，形成高耐蝕鍍鋅層鈦鹽保護(hù)膜。實(shí)施例5鋼板熱浸鍍鋅，工藝如下:熱堿浴除油一熱水沖洗一酸洗除銹一冷水沖洗一助鍍劑助鍍一烘干一熱浸鍍一水冷。鈦鹽鈍化液及處理工藝過(guò)程鋼鐵工件鍍鋅后，采用恒溫浸漬的方法將工件置于鈦鹽鈍化液中15分鐘后取出，自然干燥，鈍化溫度為為40°C;鈦鹽鈍化液組成包括成膜劑組分Ti(S04)2,其含量為1.0g/L;添加劑組分為植酸(C6H18024P6)，其含量為20mL/L;成膜氧化促進(jìn)劑組分為H202,含量為48mL/L;用硫酸調(diào)節(jié)鈦鹽鈍化液pH值為1.2。具體方法是-(1)在1000mL燒杯中，用lOOmL的蒸餾水以及48mL&02溶解配置l.Og的H(S04)2,溶液呈橙紅色。(2)加入預(yù)先用水溶解好的20mL植酸(C6H18024P6)，溶液由橙紅色變?yōu)槌赛S色。(3)補(bǔ)充蒸餾水至lOOOmL,并用硫酸調(diào)節(jié)pH值到1.2。將盛有鈍化液的燒杯置于電熱恒溫水浴鍋中加熱至4(TC保溫。試樣經(jīng)熱鍍鋅并水冷后，立即放入鈍化液中鈍化處理，15分鐘后取出，置于空氣中自然干燥，形成高耐蝕鍍鋅層鈦鹽保護(hù)膜。權(quán)利要求1、一種高耐蝕鍍鋅層鈦鹽保護(hù)膜的制備方法，其特征在于鋼鐵工件鍍鋅后，采用恒溫浸漬的方法將工件置于鈦鹽鈍化液中5～20分鐘后取出，處理溫度為20～40℃，形成高耐蝕鍍鋅層鈦鹽保護(hù)膜；按原料在鈦鹽鈍化液中的含量計(jì)算，所述鈦鹽鈍化液原料配方由如下組份組成成膜劑Ti(SO4)20.6～1.8g/L、提高耐蝕性能的添加劑組份植酸(C6H18O24P6)12～28mL/L、成膜氧化促進(jìn)劑組份H2O248～72mL/L；鈦鹽鈍化液pH值為0.9～2.0。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的高耐蝕鍍鋅層鈦鹽保護(hù)膜的制備方法，其特征在于所述的鈦鹽鈍化液配置方法包括如下步驟(1)用蒸餾水、成膜氧化促進(jìn)劑組分H202溶解配置成膜劑Ti(S04)2，溶液呈橙紅色;(2)加入預(yù)先用蒸餾水溶解好的植酸(肌醇六磷酸，C6H18024P6)，溶液由橙紅色變?yōu)槌赛S色；(3)按原料在鈦鹽鈍化液中的含量計(jì)算，補(bǔ)充蒸餾水至成膜劑Ti(S04)2含量為0.6~1.8g/L、提高耐蝕性能的添加劑組分植酸(C6H18024P6)為12~28mL/L、成膜氧化促進(jìn)劑組份H202含量為48~72mL/L;并用硫酸調(diào)節(jié)鈦鹽鈍化液pH值為0.9~2.0。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的高耐蝕鍍鋅層鈦鹽保護(hù)膜的制備方法，其特征在于所述工件置于鈦鹽鈍化液中10~15分鐘。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的高耐蝕鍍鋅層鈦鹽保護(hù)膜的制備方法，其特征在于所述處理溫度為2535'C。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種高耐蝕鍍鋅層鈦鹽保護(hù)膜的制備方法。該方法是將鋼鐵工件鍍鋅后，采用恒溫浸漬的方法將工件置于鈦鹽鈍化液中5～20分鐘后取出，處理溫度為20～40℃，形成高耐蝕鍍鋅層鈦鹽保護(hù)膜；按原料在鈦鹽鈍化液中的含量計(jì)算，鈦鹽鈍化液原料配方由如下組份組成成膜劑Ti(SO₄)₂0.6～1.8g/L、提高耐蝕性能的添加劑組份植酸12～28mL/L、成膜氧化促進(jìn)劑組份H₂O₂48～72mL/L。本發(fā)明在鍍鋅層表面快速形成一層粘附力好、平整致密、耐蝕性與常規(guī)鉻酸鹽鈍化相當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)膜層，電化學(xué)和鹽霧腐蝕結(jié)果表明其具有良好的防護(hù)性能。該發(fā)明成本低，能替代目前仍廣泛采用的有毒六價(jià)鉻常規(guī)鈍化，有利于環(huán)保。文檔編號(hào)C23C22/05GK101665938SQ200910192900公開(kāi)日2010年3月10日申請(qǐng)日期2009年9月30日優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日發(fā)明者瑞姜,許喬瑜申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)