CN102953055B

CN102953055B - 一种黑色磷化液及其使用方法

Info

Publication number: CN102953055B
Application number: CN201210447035.0A
Authority: CN
Inventors: 黄勇
Original assignee: CHANGSHA WOER METAL SURFACE TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: CHANGSHA WOER METAL SURFACE TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-11-07
Filing date: 2012-11-07
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2032-11-07
Also published as: CN102953055A

Abstract

本发明属于金属表面处理技术领域，特别涉及一种前处理不需酸洗的合金钢表面磷化处理的黑色磷化液，它由以下重量百分含量的组分组成：酸性磷酸锰：2%-5%，磷酸氢二铵：2%-4%，硝酸钴：1%-3%，硝酸胍1%-2%，对苯二酚：0.5%-1.5%，硫酸羟胺：0.2%-1%，质量浓度为80%-90%的磷酸0.5%-2%，纯净水余量。使用黑色磷化液操作简单，稳定性好，成膜速度快，膜层细腻均匀，色泽乌黑，成膜强度大耐蚀性强等优点，适用于各类型号合金钢零部件表面处理。

Description

一种黑色磷化液及其使用方法

技术领域

本发明属于表面化学处理技术领域，特别涉及一种前处理不需酸洗的对合金钢表面进行磷化处理的黑色磷化液。

背景技术

众所周知，合金钢含有镍，铬、钼、稀土等元素表面处理前要采用酸洗活化工艺由此带来污染环境，废水处理比较困难，目前使用的磷化液采用分步处理工艺，工艺过程长，处理时间长，成膜粗糙黑度不均匀，耐蚀性差。而且零件表面若处理不慎就会被过腐蚀，影响磷化质量和零件精度。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种前处理无需酸洗工序，适用于合金钢表面磷化处理的黑色磷化液，该磷化液稳定性好，工艺操作简单，成膜速度快，膜层细腻均匀，色泽乌黑牢固，耐蚀性能强。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种黑色磷化液，由以下重量百分含量的组分组成：

酸性磷酸锰2%-5%，磷酸氢二铵2%-4%，

硝酸钴：1%-3%，硝酸胍1%-2%，

对苯二酚：0.5%-1.5%，质量浓度为80%-90%的磷酸0.5%-2%，

硫酸羟胺：0.2%-1%，余量为纯净水。

优选由以下重量百分含量的组分组成：

酸性磷酸锰5%，磷酸氢二铵3%，

硝酸钴：2%，硝酸胍1%，

对苯二酚：1.5%，质量浓度为85%的磷酸0.5%，

硫酸羟胺：0.2%，余量为纯净水。

也优选由以下重量百分含量的组分组成：

酸性磷酸锰3%，磷酸氢二铵2%，

硝酸钴：1.5%，硝酸胍2%，

对苯二酚：0.8%，质量浓度为85%的磷酸1%，

硫酸羟胺：0.5%，余量为纯净水。

所述黑色磷化液的使用方法，将待处理的合金钢零件经过脱脂、水洗和表调进行前处理，再将前处理后的合金钢零件浸渍在黑色磷化液中，或者将黑色磷化液在前处理后的合金钢零件表面擦试，浸渍或擦试的时间为5-15分钟，磷化液的温度为30℃-60℃。

优选浸渍或擦试的时间为10-12分钟，磷化液的温度为40℃-55℃。

本发明的黑色磷化液，其配方原理是：

①酸性磷酸锰是主要成膜物质，提供Mn²⁺锰离子和H₂PO₄ ^-磷酸根、实验表明随着其用量的增加有利于提高磷化膜的硬度，结合力和耐蚀性。

②磷酸氢二铵，也是主要成膜物质，提供NH₄ ⁺铵离子和H₂PO₄ ^-磷酸根离子，它有利于加快磷化速率，使磷化膜结晶致密。

③硝酸钴是辅助成膜物质，它对提高反应速率细化晶粒，增加膜层结合力和加深磷化膜层黑度有明显的作用。

④硝酸胍是成膜氧化促进物质，它能使磷化膜反应速率快，颜色深，均匀性、细密性良好，耐蚀性也有所提高，但随着其用量的增加地导致基体金属发生钝化而无磷化膜生成，因此硝酸胍应控制的质量浓度1-2%。

⑤对苯二酚是成膜活化剂，它可促使金属基体腐蚀，有利于加速成膜反应的进行。

⑥磷酸它是促进成膜物质，其量直接影响磷化膜质量的好坏，用量过高，磷化液中的游离酸度增加，磷化膜易泛黄，用量过低，磷化液有沉渣产生，在控制质量浓度0.5-2%。

⑦硫酸羟胺，它是络合物质，它与铁离子形成稳定的络合物，提高膜层结晶密度和磷化液的稳定性。

利用以上物质进行配方组合，相互相成，相互协调促进各自的效果发挥，经过优选，最终得出本发明的配方和配方组成。

被处理零件的前处理过程不需要酸洗，是因为本发明的黑色磷化液配方加有促使金属表面腐蚀的活化剂对苯二酚和成膜促进物质：硝酸胍；硝酸钴：磷酸，所以不需要在前处理过程中用酸洗步骤来活化合金钢表面，并且节约成本避免对环境的污染。

本发明磷化液的制备方法，常温下首先将磷酸放入余量的水中，再逐一加入其它原料搅拌均匀完全溶解，则为成品。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

1、由于加入强氧化促进剂和复合络合剂—硝酸钴、硝酸胍，对苯二酚、硫酸羟胺、使磷化零件成膜速度快，膜层细腻均匀，色泽乌黑牢固，强度大耐蚀性强的优点，能够满足石油、内燃机等零部件的要求。

2、本发明的黑色磷化液稳定性好，工艺操作简单，前处理过程不需要酸洗。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的说明。

实施例1

一种黑色磷化液，由以下物质按重量百分比组成：

酸性磷酸锰5%，磷酸氢二铵3%，硝酸钴2%，硝酸胍1%，对苯二酚1.5%，磷酸（质量浓度85%）0.5%，硫酸羟胺0.2%，纯净水余量。

使用上述黑色磷化液处理零件：将待处理合金钢零件经过脱脂、水洗和表调进行前处理，再将前处理后的合金钢零件浸渍在黑色磷化液中，浸渍的时间为10分钟，磷化液的温度为60℃，处理结果见表1。所述合金钢是指含有镍，铬、钼、稀土等元素的合金钢，如：20铬钼钛。

实施例2

一种黑色磷化液，由以下物质按重量百分比组成：

酸性磷酸锰3%，磷酸氢二铵2%，硝酸钴1.5%，硝酸胍2%，对苯二酚0.8%，磷酸（质量浓度85%）1%，硫酸羟胺0.5%，纯净水余量。

使用上述黑色磷化液处理零件：将待处理合金钢零件经过脱脂、水洗和表调进行前处理，再将前处理后的合金钢零件浸渍在黑色磷化液中，浸渍的时间为15分钟，磷化液的温度为50℃，处理结果见表1。所述合金钢是指含有镍，铬、钼、稀土等元素的合金钢，如：20铬钼钛。

实施例3

一种黑色磷化液，由以下物质按重量百分比组成：

酸性磷酸锰4%，磷酸氢二铵1%，硝酸钴1%，磷酸（质量浓度80%）0.7%，硫酸羟胺0.3%，纯净水余量。

使用上述黑色磷化液处理零件：将待处理合金钢零件经过脱脂、水洗和表调进行前处理，再在前处理后的合金钢零件表面擦拭上述黑色磷化液，擦试的时间为5分钟，磷化液的温度为50℃，处理结果见表1。所述合金钢是指含有镍，铬、钼、稀土等元素的合金钢，如：20铬钼钛。

实施例4

一种黑色磷化液，由以下物质按重量百分比组成：

酸性磷酸锰2%，磷酸氢二铵4%，硝酸钴3%，硝酸胍1.5%，对苯二酚0.5%，磷酸1.5%，硫酸羟胺1%，纯净水余量。

使用上述黑色磷化液处理零件：将待处理合金钢零件经过脱脂、水洗和表调进行前处理，再将前处理后的合金钢零件浸渍在黑色磷化液中，浸渍的时间为15分钟，磷化液的温度为45℃，处理结果见表1。所述合金钢是指含有镍，铬、钼、稀土等元素的合金钢，如：20铬钼钛。

表1 实施例1-4的处理结果

Claims

1.一种黑色磷化液，其特征是，由以下重量百分含量的组分组成：

酸性磷酸锰2%-5%，磷酸氢二铵2%-4%，

硝酸钴：1%-3%，硝酸胍1%-2%，

对苯二酚：0.5%-1.5%，质量浓度为80%-90%的磷酸0.5%-2%，

硫酸羟胺：0.2%-1%，余量为纯净水。

2.根据权利要求1所述的黑色磷化液，其特征是，由以下重量百分含量的组分组成：

酸性磷酸锰5%，磷酸氢二铵3%，

硝酸钴：2%，硝酸胍1%，

对苯二酚：1.5%，质量浓度为85%的磷酸0.5%，

硫酸羟胺：0.2%，余量为纯净水。

3.根据权利要求1所述的黑色磷化液，其特征是，由以下重量百分含量的组分组成：

酸性磷酸锰3%，磷酸氢二铵2%，

硝酸钴：1.5%，硝酸胍2%，

对苯二酚：0.8%，质量浓度为85%的磷酸1%，

硫酸羟胺：0.5%，余量为纯净水。

4.权利要求1-3之一所述黑色磷化液的使用方法，其特征是，将待处理的合金钢零件经过脱脂、水洗和表调进行前处理，再将前处理后的合金钢零件浸渍在黑色磷化液中，或者将黑色磷化液在前处理后的合金钢零件表面擦试，浸渍或擦试的时间为5-15分钟，磷化液的温度为30℃-60℃。

5.根据权利要求4所述黑色磷化液的使用方法，其特征是，所述浸渍或擦试的时间为10-12分钟，磷化液的温度为40℃-55℃。