專利名稱：檢測金屬表面鋯化膜的試劑及檢測方法
技術領域：
本發明屬于金屬表面處理技術領域，具體是一種檢測金屬表面鋯化膜的試劑及檢測方法。
背景技術：
以磷酸鹽為基礎的防護性金屬表面處理化學轉化膜稱作磷化膜，傳統的磷化工藝是在金屬表面形成一層具有防腐作用的磷化膜，但磷化工藝容易造成重金屬及磷對環境的污染，鋯化作為一種對環境友好的新工藝正在許多場合取代磷化而被使用。鋯化膜不同于傳統的磷化膜，磷化膜結晶體較大，膜層較厚，可通目視看出其表面形態，判斷上膜好壞，鋯化膜是有納米級的非晶體顆粒構成，膜厚也是納米級的，很薄，無色或僅有微弱的干涉色， 很難用肉眼觀察到，故難以判斷其上膜程度及好壞，這給生產現場的工藝調整及質量控制帶來極大困難。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術中金屬表面鋯化膜難以定性或定量檢測的技術問題。本發明的目的之一在于提供一種檢測金屬表面鋯化膜的試劑，該試劑包括如下組分無機酸、金屬指示劑及水。優選地，所述無機酸選擇以下組份中的一種或幾種的組合H2S04、HC1、ΗΝ03、 HC103> HBr03> HBr 及 HNO2。優選地，所述無機酸在試劑中的濃度應當使得試劑中H+的濃度為0. OOlmol/L 10mol/L。優選地，所述金屬指示劑為二甲酚橙。優選地，所述試劑中二甲酚橙的濃度為10PPM 1000PPM。優選地，所述試劑還包含以下組合中的一種或幾種物質硫脲、鹽酸羥胺、硫酸羥
胺、三乙醇胺及乙酰丙酮。優選地，所述試劑包含重量百分數為0. 05% 5%的硫脲、鹽酸羥胺或硫酸羥胺， 或者包含0. lmmol/L 100mmol/L的三乙醇胺或乙酰丙酮。本發明還提供了一種利用前述試劑檢測金屬表面鋯化膜的方法，包括如下步驟 將待檢金屬表面與前述試劑接觸，之后將試劑的顏色與四色標準色譜比照，判斷金屬表面是否存在鋯化膜。優選地，還包括比照之后獲得顏色的標準值，進而換算出鋯化膜厚度的步驟。優選地，所述接觸為將試劑滴加到金屬表面上或者將浸有試劑的脫脂棉或白布擦拭金屬表面。本發明具有如下的有益效果(1)本發明檢測試劑配置簡單，檢測方法簡便易行；
(2)利用本發明的檢測試劑可實現對金屬表面鋯化膜的定性和定量處理，大大提高了生產中質量控制的準確性，提高了產品的質量。
具體實施例方式以下結合具體實施例，對本發明作進一步說明。無機酸無機酸的主要作用是將轉化膜中的化合態鋯元素溶解，使其以&02+或的形式進入檢測試劑中，從而與檢測試劑中的顯色劑反應以顯色，通過顯色強度的不同來判斷 &02+或&4+的濃度，進而判斷鋯化膜是否存在以及其厚度。試劑中無機酸的濃度要根據無機酸的種類或組合不同而不同，如HCl為強酸，可將其在試劑中的濃度控制在0. OOlmol/ L 0. lmol/L，如果濃度過高可能會溶解鋯化膜底下的基體金屬，使測試試劑中含有過多的基體金屬離子，影響顯色效果，例如當基體金屬為鋁合金時，如果酸的濃度過高，會溶解過多的Al3+離子，造成Al3+與二甲酚橙的封閉而顯色，同樣酸度過高會增加指示劑的酸效應系數，使其顯色能力變差。優選地，試劑中無機酸的含量應保證試劑中H+的濃度為 0. 001mol/L 10mol/L。二甲酚橙二甲酚橙因其在高酸度下與鋯離子良好的選擇性，其在檢測試劑中的濃度為 10PPM 1000PPM，當濃度超過1000PPM時因二甲酚橙本身帶有較強的橙色會影響對顯色的觀察，當濃度低于10PPM時，理論上此時&02+或的摩爾濃度通常已超過二甲酚橙的摩爾濃度，此時顯色的強度僅取決于二甲酚橙的濃度；若ZrO2+或W的摩爾濃度低于二甲酚橙的摩爾濃度，這種情況下顯色非常微弱，鋯化膜已難以達到最低的厚度要求。當二甲酚橙的濃度低于10PPM時，仍然可以進行定性檢測，判斷金屬表面有無鋯化膜。通常鋯化膜中會含有雜質，故在檢測試劑中加入能夠屏蔽雜質的物質可提高檢測效果。如對鋼板進行的鋯化處理得到的鋯化膜往往含有雜合的狗3+，會使檢測時的顏色偏重，此時加入100PPM 5000PPM的鹽酸羥胺或硫脲，效果較好。本發明還提供了一種利用前述試劑檢測金屬表面鋯化膜的方法，包括如下步驟 在待檢金屬表面滴加前述試劑，之后觀察試劑顏色以判斷金屬表面是否有鋯化膜存在。該方法具體為(1)可將檢測試劑滴在待檢金屬表面，在表面形成一個大小合適的液滴，比如直徑10mm，厚1 4mm的液滴，然后觀察顯色效果；或者為(2)使用浸有檢測試劑的脫脂棉或白布擦拭待檢金屬表面，觀察脫脂棉或白布的顏色變化，進而確定結果。通常，定量檢測鋯化膜厚度時候使用方法(1)進行檢測，通過本申請人的研究，發現檢測時當二甲酚橙濃度為一確定值時，顯色深淺與鋯化膜厚度存在對應關系，見表1，可根據表1中膜重g/M2(以&02計)與四色標準色譜之間的對應關系擬合一條曲線，然后利用該曲線來判斷鋯化膜的厚度。由表1可知，當膜重超過0. 08g/M2時，隨著膜重的增加很難覺察到紅相M的飽和度再增加的情況，又因為鋯化膜不同于磷化膜有個上限厚度，故只要鋯化膜厚度達到一最低厚度便可保證質量，當膜重> 0. 06g/M2已經可以達到較佳的防護性能。在觀測試劑的顏色時優選在自然散射光或D65標準光源下與四色標準色譜進行色彩比對，因為或與二甲酚橙的顯色反應不隨飽和度的變化而出現色相變化，故顯色的色相是基本不變的，又因試劑是淺色透明的，明度主要取決于底板的反射光強度及液滴折射周圍散射光的強度，而隨飽和度的變化產生的變化也很小，故與色卡在同一光源下比對明度也可以認為是恒定的，所以根據表1可以判斷只要紅相M的飽和度值達到50左右鋯化膜厚度便可以達到0. 06g/M2而保證較好的質量。表 權利要求
1.一種檢測金屬表面鋯化膜的試劑，其特征在于，包括如下組分無機酸、金屬指示劑及水。
2.如權利要求1所述的試劑，其特征在于，所述無機酸選擇以下組份中的一種或幾種的組合H2S04、HC1、HN03、HC103、HBrO3> HBr 及 HNO2。
3.如權利要求1所述的試劑，其特征在于，所述無機酸在試劑中的濃度應當使得試劑中 H+ 的濃度為 0. 001mol/L 10mol/L。
4.如權利要求1所述的試劑，其特征在于，所述金屬指示劑為二甲酚橙。
5.如權利要求4所述的試劑，其特征在于，所述試劑中二甲酚橙的濃度為10PPM 1000PPM。
6.如權利要求1所述的試劑，其特征在于，所述試劑還包含以下組份中的一種或幾種 硫脲、鹽酸羥胺、硫酸羥胺、三乙醇胺及乙酰丙酮。
7.如權利要求6所述的試劑，其特征在于，所述試劑包含重量百分數為0.05% 5%的硫脲、鹽酸羥胺或硫酸羥胺，或者包含0. Immol/L lOOmmol/L的三乙醇胺或乙酰丙酮。
8.—種檢測金屬表面鋯化膜的方法，其特征在于，包括如下步驟將待檢金屬表面與權利要求1-7任一項所述的試劑接觸，之后將試劑的顏色與四色標準色譜比照，判斷金屬表面是否存在鋯化膜。
9.如權利要求8所述的檢測金屬表面鋯化膜的方法，其特征在于，還包括比照之后獲得顏色的標準值，進而換算出鋯化膜厚度的步驟。
10.如權利要求8所述的檢測金屬表面鋯化膜的方法，其特征在于，所述接觸為將試劑滴加到金屬表面上或者將浸有試劑的脫脂棉或白布擦拭金屬表面。
全文摘要
本發明涉及一種金屬表面處理技術領域的檢測金屬表面鋯化膜的試劑及檢測方法；所述檢測試劑包括如下組分無機酸、金屬指示劑及水；所述檢測金屬表面鋯化膜的方法包括如下步驟將待檢金屬表面與所述的試劑接觸，之后將試劑的顏色與四色標準色譜比照，判斷金屬表面是否存在鋯化膜。本發明檢測試劑配置簡單，檢測方法簡便易行；利用本發明的檢測試劑可實現對金屬表面鋯化膜的定性和定量處理，大大提高了生產中質量控制的準確性，提高了產品的質量。
文檔編號G01B21/08GK102331420SQ20101022532
公開日2012年1月25日 申請日期2010年7月13日 優先權日2010年7月13日
發明者何宗俊, 何宗文 申請人:合肥普慶新材料科技有限公司