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
技術領域：
本發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：
鍍鋅是鋼鐵材料重要的防護方法之一，廣泛應用于航空、電力、交通、建筑、機械等行 業。鍍鋅層在潮濕環境中容易受到腐蝕，在鍍層表面形成白色疏松的腐蝕產物或變成灰暗顏 色，影響鍍鋅層的外觀質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溶液中進行處理，使鍍鋅層表面形成 一層致密的穩定性較高的鈍化膜，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。
目前對于鍍鋅層鈍化廣泛使用六價鉻鈍化處理工藝，經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，經過X射線衍射測知鈍化膜的結構非常復雜(三價鉻為骨架組成 網絡，六價鉻分散在其中形成薄膜)。其中三價鉻具有較高的穩定性，使鈍化膜層具有一定的 厚度和良好的機械強度；六價鉻具有自修復作用，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，由于鉻酸鹽中六價鉻的毒性很大，它嚴重污染環境，長期接觸會引起人頭痛、昏 迷、皮膚潰瘍、鼻炎和引發各種癌變等癥狀，對人們的健康危害極大。而且含有六價鉻的廢 水處理工藝復雜，排放要求嚴格，處理設備造價高，運行費用高，并存在含鉻渣污泥的二次 處理問題。
隨著經濟發展和人類物質生產水平的不斷提高，環境保護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品對環境的污染和對人體的傷害。
為消除六價鉻的危害，國內外研究人員對無鉻酸鈍化技術進行了大量的研究，并取得了 一定的成果，主要有三價鉻鈍化、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、稀土鹽等無機鹽鈍化還處于實驗室研究階段，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；有機鉬酸鹽、植酸、單 寧酸等有機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，但是 該體系鈍化液穩定性較差，工藝較復雜，且需要較高的烘干溫度和相應的設備，成本較高， 鈍化處理后的鈍化膜層對后續處理工序有較大影響。
在《腐蝕科學與防護技術》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，時間
10 60s下鈍化處理熱鍍鋅，經過12小時鹽霧試驗熱鍍鋅層腐蝕率達到20%。筆者在《材料 保護》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，鈍化時間20 40s，烘干溫度60 8(TC，烘干時間5 20min下鈍化處理熱鍍鋅， 經過72小時鹽霧試驗熱鍍鋅層腐蝕率達到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鉻鈍化膜耐蝕性能相比存在較大 差距，達不到鍍鋅板鈍化的質量要求，還無法替代六價鉻鈍化處理。
發明內容
本發明目的是針對已有技術存在的問題，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現有自動化生產線上使用，又能在一些中小型企業生產線上應用， 經該處理液處理后，形成的鈍化膜經過72小時鹽霧試驗無銹蝕，并且該處理液不含六價鉻， 減少污染。 .
本發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，并調節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，處理時間30-60s，干燥溫度50 70。C，干燥時間 5 25min。
本發明的有益效果是經過該處理液處理后的熱鍍鋅板，其抗鹽霧腐蝕能力在72小時以
上，達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鉻酸鹽處理時 六價鉻污染問題，提升了產品安全系數。因此本發明的處理液，對熱鍍鋅板而言既滿足了熱 鍍鋅板的耐腐蝕要求又符合環保要求無毒無害，且能進行焊接、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、汽車等領域。 具體實例
以下實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品。
實施例1:
步驟l:將15000ppm的鉬酸鈉與7300ppm的磷酸鈉混合在一起，充分攪拌30min。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，充分攪拌30min。
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 節pH值至2,最后稀釋至1000ml 。
將經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) 中進行鈍化處理，鈍化處理時間45s，取出制件空氣中靜置0. 5min，經過水洗后放入烘箱(烘 箱溫度60。C)中干燥20min，可在熱鍍鋅制件表面得到轉化膜。
實施例2:
步驟l:將23000ppm的鉬酸銨與11000ppm的磷酸鈉混合在一起，充分攪拌30min。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，充分攪拌30min。
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，并調節 pH值至3，最后稀釋至1000ml 。
將經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)中進行鈍化處理，鈍化處理時間60s，取出制件空氣中靜置0. 5min，經過水洗后放入烘 箱(烘箱溫度5(TC)中干燥15min,可在熱鍍鋅制件表面得到轉化膜。 實施例3:
步驟l:將20000ppm的鉬酸鈉與9000ppm的磷酸鈉混合在一起，充分攪拌30min。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，充分攪拌30min。
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 節pH值至2. 5，最后稀釋至1000ml。
將經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)中進行鈍化處理，鈍化處理時間30s，取出制件空氣中靜置0.5min，經過水洗后放入烘 箱(烘箱溫度7(TC)中干燥15min，可在熱鍍鋅制件表面得到轉化膜。
實施例4:
步驟l:將18000ppm的鉬酸鈉與9000ppm的磷酸鈉混合在一起，充分攪拌30min。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，充分攪拌30min。 .
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，充分攪拌30rain。
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.并調節pH值至2. 5,最后稀釋至 1000ml。
將經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)中進行鈍化處理，鈍化處理時間60s，取出制件空氣中靜置0.5min，經過水洗后放入烘 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，對 熱鍍鋅鋼板進行表面處理，處理后的熱鍍鋅鋼板經過50 7(TC的烘干，可以得到耐蝕性優良 的轉化膜。具體數據如下經過處理液處理后的熱鍍鋅鋼板，其耐中性鹽霧試驗能力達到72 小時以上。
權利要求
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、 根據權利要求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、 根據權利要求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，并調節pH值至2 3，最后定容至1000ml。
4、 根據權利要求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、 根據權利要求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pH值為2～3，并定容至1000ml。對熱鍍鋅板處理溫度30～50℃，時間30～60s，干燥溫度50～70℃，時間為5～25min下進行。經處理后的熱鍍鋅板，其抗鹽霧腐蝕能力在72小時以上。
文檔編號C23C22/42GK101168840SQ200710158580
公開日2008年4月30日 申請日期2007年11月28日 優先權日2007年11月28日
發明者劉常升, 安成強, 郝建軍, 陳歲元 申請人:東北大學