CN102691058A - 一种磷化液及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于金属表面化学处理技术领域，特别涉及一种适用于钢铁件表面磷化处理的新型绿色常温快速磷化液。该磷化液将钢铁件的除油、除锈、磷化、钝化四合为一，适用于汽车、大型铁架等设备在室外较恶劣的环境下使用。本发明的磷化液是由以下物质按质量百分比组成，磷酸20～30%，氧化锌0.1～0.3%，复合有机酸成膜助剂0.001～0.04%，有机溶剂8-12%，钼酸钠0.15～0.4%，晶粒细化剂0.1～0.3%，惰性金属盐0.1~0.2%，非离子型表面活性剂0.002~0.004，其余为软化水。本发明磷化液具有操作简单，成膜强度大，结合力强，耐蚀性好的优点。

Description

一种磷化液及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种金属表面化学处理溶液，特别是涉及一种适用于户外大型钢铁件表面磷化处理的磷化液。 

背景技术

为了提高钢铁件表面防锈能力，通常对其表面进行磷化处理。磷化膜主要用做涂料的底层，金属冷加工时的润滑层及金属表面保护层等，可以起到防锈、减磨耐磨、润滑、增进涂料与金属基底附着力等多种作用。

对钢铁件的磷化工艺多为中高温磷化，处理前需经过除油除锈预处理，且温度高，能耗高，磷化时间长，工序繁杂。另外，磷化最常采用的是喷淋或浸泡等方式，随着磷化应用领域的扩大, 这些方式已经不能适应新的情况。比如建筑、电力、海洋石油开采、冶金及采掘等领域一些钢制设备的磷化，因其体积、重量庞大，结构复杂，就不适合喷淋或浸泡。而目前磷化技术的发展方向，主要是提高质量和降低污染、节能、无毒环保；进一步是清洁磷化，即磷化液应该具有节约材料与能源、功能合理，产品在使用过程中及使用后不危害人体健康和破坏生态环境的特点。

因此，我们希望开发出一种绿色常温快速磷化工艺，一方面能弥补中高温磷化的缺点，温度低、能耗小、沉渣少、晶粒细、膜薄、漆膜的附着力和耐蚀性可以大大提高；另外具有除油、除锈、磷化、钝化一步完成的特点，可大大节省工序，简化操作；并且涂刷或喷淋的操作方式则不需酸液槽，可大大增加该工艺的应用领域，特别适用于大型工件或室外设备的磷化处理。

发明内容

本发明针对上述问题，提出一种新型绿色常温快速磷化液及其生产方法，其原料组成包括：磷酸、氧化锌、复合有机酸成膜助剂、有机溶剂、钼酸钠、晶粒细化剂、惰性金属盐、非离子型表面活性剂、水，按质量百分比，各原料的含量为：磷酸20～30%，氧化锌0.1～0.3%，复合有机酸成膜助剂0.001～0.04% ，有机溶剂8~12%，钼酸钠0.15～0.4%，晶粒细化剂0.1～0.3%，惰性金属盐0.1～0.2%，非离子型表面活性剂0.002-0.004%，余量为水。

进一步地，所述复合有机酸成膜助剂成分为含硝基的芳香族有机酸、含羟基的芳香族有机酸、多羟基有机酸的混合物，其质量比为1:1.3:1.5。

进一步地，所述有机溶剂为乙醇。

进一步地，采用氟化钠作为晶粒细化剂。

进一步地，所述惰性金属盐可以是铜或镍的硫酸盐、硝酸盐或乙酸盐的任意一种。

进一步地，所述非离子型活性剂为聚合度在400～6000的聚乙二醇。

进一步地，所述水为软化水。

本发明还包括按照上述磷化液的生产方法，其特征在于，按照上述原料组成和原料组成百分比准备原料，还包括以下步骤：

步骤一：铁件预处理 

普通铁件基本不需前期预处理，锈量大的铁件可使用砂纸或钢铲除掉过多的锈壳和浮灰。

步骤二：磷化液的配置 

将复合有机酸成膜助剂溶解于乙醇中备用，记为Ⅰ溶液。将氧化锌与少量水调成糊状，加入磷酸至溶解完全之后，再按顺序加入钼酸钠，晶粒细化剂，惰性金属盐，表面活性剂，搅拌均匀，记为Ⅱ溶液。将Ⅰ溶液加入Ⅱ溶液中，搅拌均匀，最后加入足量水，充分溶解即可。

步骤三：铁件的磷化处理 

使用耐酸刷直接将磷化液在铁件上均匀的涂刷一层液膜，然后等待其自然干燥8小时（或以上）即可。

本发明采用惰性金属盐作为成膜促进剂，其作用在于惰性金属盐可与铁发生置换反应在铁件表面形成原电池，扩大钢铁表面阴极范围，加快磷化膜生长速度。采用复合有机酸成膜助剂与乙醇配合使用，可达到加快成膜速度，增大膜厚，细化晶粒，减少沉渣的作用，并可提高除油除尘效率。采用钼酸钠作为氧化促进剂。

本发明清洁无污染，成膜速度快，结合力强，耐蚀性好，适用于大型工件或户外设备，其处理后工件成膜致密、均匀、连续，结合力佳。使用前无需除油、水洗、活化等步骤，只需对工件进行简单的砂纸打磨后即可使用，除油、除锈、磷化及钝化一步完成，具有节省工序，操作简便，投资省，成本低的优点。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进行进一步的说明。

实施例一

本发明新型绿色常温快速磷化液，是由以下物质按重量百分比组成： 

磷酸                      20%

氧化锌                   0.1%

复合有机酸成膜助剂    0.001% 

乙醇                           8%

钼酸钠                       0.15% 

氟化钠                       0.1% 

硫酸铜                       0.1% 

聚乙二醇400              0.002% 

软化水                       余量

每100kg磷化液制备方法如下：首先将0.001kg复合有机酸成膜助剂溶解于8kg乙醇中备用，记为Ⅰ溶液。将0.1kg氧化锌与适量水调成糊状，加入20kg磷酸至溶解完全之后，再依次加入0.15kg钼酸钠，0.1kg氟化钠，0.1kg硫酸铜，0.002kg聚乙二醇400，搅拌均匀，记为Ⅱ溶液。将Ⅰ溶液加入Ⅱ溶液中，搅拌均匀，最后加入水至总质量为100kg，充分溶解。

实施例二

本发明新型绿色常温快速磷化液，是由以下物质按重量百分比组成： 

磷酸                         25%

氧化锌                      0.2% 

复合有机酸成膜助剂    0.02% 

乙醇                         10% 

钼酸钠                      0.3% 

氟化钠                      0.2% 

 乙酸镍                     0.15% 

 聚乙二醇2000           0.003% 

软化水                      余量 

每100kg磷化液制备方法如下：首先将0.02kg复合有机酸成膜助剂溶解于10kg乙醇中备用，记为Ⅰ溶液。将0.2kg氧化锌与适量水调成糊状，加入25kg磷酸至溶解完全之后，再依次加入0.3kg钼酸钠，0.2kg氟化钠，0.15kg乙酸镍， 0.003kg聚乙二醇2000，搅拌均匀，记为Ⅱ溶液。将Ⅰ溶液加入Ⅱ溶液中，搅拌均匀，最后加入水至总质量为100kg，充分溶解。

实施例三

本发明新型绿色常温快速磷化液，是由以下物质按重量百分比组成： 

磷酸                         30%

氧化锌                     0.3%

复合有机酸成膜助剂   0.04%

乙醇                         12% 

钼酸钠                     0.4% 

氟化钠                     0.3% 

硝酸镍                     0.2% 

聚乙二醇6000           0.004% 

软化水                     余量 

每100kg磷化液制备方法如下：首先将0.04kg复合有机酸成膜助剂溶解于12kg乙醇中备用，记为Ⅰ溶液。将0.3kg氧化锌与适量水调成糊状，加入30kg磷酸至溶解完全之后，再依次加入0.4kg钼酸钠，0.3kg氟化钠，0.2kg硝酸镍， 0.004kg聚乙二醇6000，搅拌均匀，记为Ⅱ溶液。将Ⅰ溶液加入Ⅱ溶液中，搅拌均匀，最后加入水至总质量为100kg，充分溶解。 

采用该磷化液对未经任何表面处理且表面已出现微锈斑并附着油污的钢板进行磷化处理，处理结果如下：

1.外观质量：处理后的钢板表面颜色为浅灰色，处理层结晶致密、连续、均匀；

2.处理层厚度：3.5um；

3.处理层附着力：1级；

4.处理层耐冲击性能：≥5J膜层无脱落；

5.耐蚀性能：硫酸铜点滴试验≥15分钟，表面未产生红色金属铜；3%氯化钠试验≥2小时，未见锈蚀；中性盐雾试验≥45小时，未见锈蚀。

从试验结果可以看出该磷化液及其生产方法符合需求。

Claims (8)

1.一种磷化液，其特征在于，其原料组成包括：磷酸、氧化锌、复合有机酸成膜助剂、有机溶剂、钼酸钠、晶粒细化剂、惰性金属盐、非离子型表面活性剂、水，按质量百分比，各原料的含量为：磷酸20～30%，氧化锌0.1～0.3%，复合有机酸成膜助剂0.001～0.04%，有机溶剂8%～12%，钼酸钠0.15～0.4%，晶粒细化剂0.1～0.3%，惰性金属盐0.1～0.2%，非离子型表面活性剂0.002～0.004%，余量为水。

2.根据权利要求1所述的一种磷化液，其特征在于，所述复合有机酸成膜助剂成分为含硝基的芳香族有机酸、含羟基的芳香族有机酸、多羟基有机酸的混合物，其质量比为1:1.3:1.5。

3.根据权利要求1所述的一种磷化液，其特征在于，所述有机溶剂为乙醇。

4.根据权利要求1所述的一种磷化液，其特征在于，采用氟化钠作为晶粒细化剂。

5.根据权利要求1所述的一种磷化液，其特征在于，所述惰性金属盐为铜或镍的硫酸盐、硝酸盐或乙酸盐的任意一种。

6.根据权利要求1所述的一种磷化液，其特征在于，所述非离子型活性剂为聚合度在400～6000的聚乙二醇。

7.根据权利要求1所述的一种磷化液，其特征在于，所述水为软化水。

8.一种磷化液的生产方法，其特征在于，按照权利要求1-7任一权利要求所述的磷化液原料组成和原料组成百分比准备原料，还包括以下步骤：

步骤1：将复合有机酸成膜助剂溶解于有机溶剂中备用，记为Ⅰ溶液；

步骤2：将氧化锌与少量水调成糊状，加入磷酸至溶解完全之后，再按顺序加入钼酸钠，氟化钠，惰性金属盐，聚乙二醇，搅拌均匀，记为Ⅱ溶液；

步骤3：将Ⅰ溶液加入Ⅱ溶液中，搅拌均匀，最后加水至溶液定量，充分溶解。