CN104651820A - 一种碳钢超声磷化液及制备方法以及采用磷化液对碳钢磷化的方法 - Google Patents

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    • C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
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    • C23C22/07—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing phosphates
    • C23C22/08—Orthophosphates
    • C23C22/18—Orthophosphates containing manganese cations
    • C23C22/182—Orthophosphates containing manganese cations containing also zinc cations

Abstract

本发明公开了一种碳钢超声磷化液及制备方法以及采用磷化液对碳钢磷化的方法，以重量份计，磷化液由以下原料制成：ZnO：5-20g/L，以质量百分比计为85﹪的H3PO4：50-80g/L，硫酸羟胺：2-14g/L，NaNO3：20-50g/L，以质量百分比计为50﹪的Mn(NO3)2：2-12g/L。本方法可以减小磷化膜表面的孔隙率，提高磷化膜的抗腐蚀性，并且改善磷化膜的表面特性，细化颗粒，使之具有防垢效果。

Description

一种碳钢超声磷化液及制备方法以及采用磷化液对碳钢磷化的方法
技术领域
本发明涉及磷化技术领域，具体地说，涉及一种碳钢常温超声锌系磷化工艺及磷化液的制备方法。
背景技术
磷化处理属于表面处理技术，其广泛用于铁、镀锌钢、锌、铝等金属基底，通常作为涂装前的处理工艺，同时也是钢铁防腐手段中常用的方法之一。碳钢由于其机械强度高，且价格便宜，作为管材、板材等在工业上广泛使用。但是，其耐蚀较差、极易遭受腐蚀。目前，碳钢磷化的研究集中在磷化液以及磷化工艺的改进上。
碳钢磷化工艺的改进主要从磷化液中的促进剂入手。常用的促进剂主要有NaNO2、NaClO3、铬酸等。其中，NaNO2具有毒性，对人体危害很大，有致癌性，且NaNO2在磷化液中不稳定，易分解成含N化合物，容易污染环境。NaClO3作促进剂，在磷化的过程中会产生Cl-，残留的Cl-会对金属造成一定的腐蚀。铬酸中的铬元素会对环境和人体造成一定的危害。因此，寻找环境友好的促进剂一直是人们努力的焦点。
中国专利CN103469188公开了一种以金属离子Ni2+、Mn2+为主要促进剂的磷化工艺，中国专利CN102644072公开了一种含Ni2+、Cu2+的磷化液。但是，以金属离子为主要促进剂的磷化工艺所需要的温度较高。低温下不能单独使用，需同其他促进剂协同使用。中国专利CN102817027、CN102817024、CN102817023公开了一种低温条件下以MoO4 2-为主要促进剂的磷化方法，且磷化液中均含有过硼酸钠、碳酸钠、铬酸等促进剂配合使用。该方法中，MoO4 2-的浓度变化范围较小，若MoO4 2-浓度过低，则容易造成基底表面呈淡黄色，进而影响磷化膜的性能。中国专利CN101838804公开了一种含稀土元素作为促进剂的磷化方法。该磷化方法实施简单，制备成本较低，污染较小。但是，使用稀土元素作为促进剂，至少需要一种强氧化剂配合使用才能达到较好的磷化效果。中国专利CN1796601、CN101278075公开了一种以过氧化氢为促进剂的磷化方法。H2O2是性能较好的促进剂，且副产物为H2O，完全对环境无污染。但是H2O2在磷化过程中不稳定，易分解，工艺上很难控制。另外，以有机化合物和有机酸作为促进剂以获得良好性能的研究也很多，如中国专利CN102691058，磷化液中含复合有机酸成膜助剂；中国专利CN1142321，以杂多酸为主要促进剂，但是该类促进剂所使用的有机酸通常需提前进行有机合成，较为繁琐。上海大学的钟庆东等在以NO3-、Ni2+为促进剂的锌系磷化液中添加纳米SiO2颗粒，通过耐硫酸铜点滴实验和电化学测试实验，可知添加纳米SiO2颗粒可增强磷化膜的耐蚀性(钟庆东等,材料研究学报,2011,25(4):362-368.)。中国专利CN100339508公开了一种以硫酸羟胺为主要促进剂的磷化液及其制备方法,中国矿业大学的肖先举也研究了硫酸羟胺环保磷化液，实验得出硫酸羟胺具有良好的成膜作用(肖先举,中国资源综合利用,2010,28(4):34-36.)。但是，目前以硫酸羟胺为促进剂的磷化液，一般同时以NaClO3等氧化性强的促进剂配合使用才具有较好的效果。针对以上现有磷化工艺存在的问题，开发一种清洁、稳定、有效的磷化促进剂具有重要的意义。
磷化处理后的磷化膜表面都会存在一定的孔隙率，磷化膜表面的孔隙率是影响磷化膜抗腐蚀性的重要因素之一，减小磷化膜表面的孔隙率将大幅度提高材料的耐腐蚀性能。而磷化工艺的改进可以有效的改善磷化膜的表面特性。目前，主要有磷化前表调处理、磷化后钝化处理等，而磷化前和磷化后的处理都会使磷化工艺复杂化。同时使用的表调和钝化试剂液会对环境造成一定的污染。因此，寻找一种清洁、简单的磷化工艺，且能够有效改善磷化膜表面的孔隙率同样具有重要的应用价值和一定的理论意义。
目前的磷化处理的关注点主要是解决腐蚀问题，但是在一些特殊的水质如地热水、海水、冷却水中，结垢问题比较严重。国外，T.Sugama等在锌系磷化膜的基础上涂覆聚苯硫醚(PPS)和聚四氟乙烯改性的聚苯硫醚，在地热水系统中获得了良好的抗SiO2垢的特性(T.Sugama etal.,Mater.Lett.,2002(57),666–673.)。但是，目前的报道中未见直接研究磷化膜的防垢特性。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术的缺陷，提供一种清洁、环保稳定并且有效的一种碳钢超声磷化液。
本发明的另一个目的在于提供一种减小磷化膜表面的孔隙率，提高磷化膜的抗腐蚀性，并且改善磷化膜的表面特性，细化颗粒，使之具有防垢效果的一种碳钢超声磷化液的制备方法以及采用磷化液对碳钢磷化的方法。
本发明的一种碳钢超声磷化液，以重量份计，由以下原料制成：
ZnO：5-20g/L，以质量百分比计为85﹪的H3PO4：50-80g/L，硫酸羟胺：2-14g/L，NaNO3：20-50g/L，以质量百分比计为50﹪的Mn(NO3)2：2-12g/L。
本发明的一种碳钢超声磷化液的制备方法，它包括以下步骤：
(1)将ZnO用水溶解调成糊状，然后将以质量百分比计为85﹪的H3PO4加入，搅拌并陈化24h以上；
(2)在步骤(1)所得的溶液中依次加入以质量百分比计为50﹪的Mn(NO3)2、NaNO3、硫酸羟胺，搅拌均匀，加蒸馏水定容制得磷化液；所述的磷化液中各组分以重量份计的配比为：
ZnO：5-20g/L，以质量百分比计为85﹪的H3PO4：50-80g/L，硫酸羟胺：2-14g/L，NaNO3：20-50g/L，以质量百分比计为50﹪的Mn(NO3)2：2-12g/L；
(3)在磷化液中滴加NaOH溶液，调节磷化液的PH到2-3。
本发明的采用磷化液对碳钢磷化的方法，它包括以下步骤：
(1)对碳钢基底样片进行清洗预处理；
(2)将清洗干净的碳钢基底样片浸渍到PH值为2-3的磷化液中，超声磷化15-30min；
(3)超声磷化结束后，取出样片，蒸馏水冲洗，自然晾干；
所述的磷化液以重量份计，包括以下组分：
ZnO：5-20g/L，以质量百分比计为85﹪的H3PO4：50-80g/L，硫酸羟胺：2-14g/L，NaNO3：20-50g/L，以质量百分比计为50﹪的Mn(NO3)2：2-12g/L。
本发明的有益效果是：
本发明从磷化液成分来看，以硫酸羟胺(HAS)为主要的促进剂，无NaClO3等有害的强氧化性的促进剂配合使用，比传统以NaNO2、NaClO3、铬酸为促进剂的磷化工艺要清洁无污染。同时，添加Mn2+以增加磷化成核的中心，以NO3 -为氧化剂协同促进磷化成膜的速率，以形成更为致密的磷化膜。
本磷化工艺在磷化过程中施加超声，旨在促进以HAS为主要促进剂、且不含NaClO3等有害性的强氧化性物质的磷化液的磷化过程，使磷化膜更加致密。另外，在有效促进磷化的同时，超声能够改善磷化膜的表面特性，减小磷化膜的孔隙率，显著提高磷化膜的抗腐蚀性。同时由于超声形成的磷化膜较为致密，磷化晶体颗粒细小，磷化后的表面粗糙度较小，对于同时具有腐蚀性和结垢性的水质如地热水，磷化膜又具有一定的防垢特性。
本发明的磷化液是一种磷化前无表面调整工序、磷化后无需后处理的绿色环保磷化液。
本发明工艺简单，工序少，防腐防垢效果好。
附图说明
图1(a)、1(b)分别为实施例1磷化工艺处理后的碳钢表面磷化膜放大500倍和5000倍的扫描电镜图；
图2为实施例1磷化工艺处理后的碳钢表面磷化膜的X射线能谱图；
图3为实施例1在超声和不超声工艺条件下碳钢表面生成的磷化膜在模拟地热水中的极化曲线图；
图4(a)为碳钢在结垢液中浸泡0h-168h的样片的实验图像；
图4(b)为实施例1在结垢液中磷化处理0h-168h的样片的挂片实验图像。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作以详细描述。
如附图所示的本发明的一种碳钢超声磷化液以重量份计，由以下原料制成：
ZnO：5-20g/L，以质量百分比计为85﹪的H3PO4：50-80g/L，硫酸羟胺：2-14g/L，NaNO3：20-50g/L，以质量百分比计为50﹪的Mn(NO3)2：2-12g/L。
本发明的一种碳钢超声磷化液的制备方法，它包括以下步骤：
(1)将ZnO用水溶解调成糊状，然后将以质量百分比计为85﹪的H3PO4加入，搅拌并陈化24h以上；
(2)在步骤(1)所得的溶液中依次加入以质量百分比计为50﹪的Mn(NO3)2、NaNO3、硫酸羟胺，搅拌均匀，加蒸馏水定容制得磷化液；所述的磷化液中各组分以重量份计的配比为：
ZnO：5-20g/L，以质量百分比计为85﹪的H3PO4：50-80g/L，硫酸羟胺：2-14g/L，NaNO3：20-50g/L，以质量百分比计为50﹪的Mn(NO3)2：2-12g/L；
(3)在磷化液中滴加NaOH溶液，调节磷化液的PH到2-3。
本发明磷化液的PH优选为2.4-2.8。PH值是磷化工艺的一个重要参数，PH值的大小直接影响磷化的程度，从而影响磷化膜的表面特性，进而影响其抗腐蚀以及抗垢的性能。磷化液中的PH值低，在磷化的过程中会导致基底的过度腐蚀，破坏基底；而高的PH值又形不成性能良好的磷化膜。
本发明的采用磷化液对碳钢磷化的方法，它包括以下步骤：
(1)对碳钢基底样片进行清洗预处理；清洗预处理的优选步骤为：(a)在NaOH为4-12g/L和Na2SiO3为2-8g/L的溶液中超声清洗碳钢基底5-10min，去除基底表面的部分油脂；(b)将碳钢基底浸入质量百分比为95﹪的乙醇溶液中超声清洗3-5min：(c)在蒸馏水中超声清洗碳钢基底3-5min；(d)室温晾干；
(2)将清洗干净的碳钢基底样片浸渍到PH值为2-3的磷化液中，超声磷化15-30min；
(3)超声磷化结束后，取出样片，蒸馏水冲洗，自然晾干；
所述的磷化液以重量份计，包括以下组分：
ZnO：5-20g/L，以质量百分比计为85﹪的H3PO4：50-80g/L，硫酸羟胺：2-14g/L，NaNO3：20-50g/L，以质量百分比计为50﹪的Mn(NO3)2：2-12g/L。
本发明方法中的超声频率为40-100kHz，功率为160-400W,超声频率和功率可以根据购置的超声机的参数选取即可。超声的空化作用能够导致碳钢基底样片与磷化液的界面处局部产生高温高压，从而大幅度提高磷化晶体的生成速率，且超声能够促进新鲜溶液扩散到溶液与金属界面。因此，超声磷化形成的磷化膜致密、孔隙率小、晶体尺寸小，具有良好的抗腐蚀性能，同时具有一定的防垢特性。
作为优选方案，上述的磷化液，以重量份计：
ZnO：9-16g/L，85﹪H3PO4：50-70g/L，硫酸羟胺(HAS)：6-12g/L，NaNO3：25-40g/L，50﹪Mn(NO3)2：4-12g/L。在这一取值范围内的磷化液所得的磷化膜的耐蚀性较好。
更优选ZnO：12-16g/L。所述硫酸羟胺(HAS)含量8-12g/L，NaNO3含量更优选为30-40g/L。在这一取值范围内的磷化液所得的磷化膜的耐蚀性能达到最佳。
优选的上述的磷化液的PH值为2.4-2.8。
实施例1
(1)将ZnO用水溶解调成糊状，然后将以质量百分比计为85﹪的H3PO4加入，搅拌并陈化24h以上；
(2)在步骤(1)所得的溶液中依次加入以质量百分比计为50﹪的Mn(NO3)2、NaNO3、硫酸羟胺(HAS)，搅拌均匀，加蒸馏水定容制得磷化液；
(3)在磷化液中滴加NaOH溶液，调节磷化液的PH。
采用本方法制得的磷化液，以重量份计各组分的重量份数为：
ZnO：18g/L，85﹪H3PO4：80g/L，硫酸羟胺(HAS)：12g/L，NaNO3：25g/L，50﹪Mn(NO3)2：4g/L。磷化液PH值为：2.4-2.8，游离酸度为：5.2点，总酸度为：98点。
采用本磷化液对碳钢磷化，具体步骤为：
(1)对碳钢基底样片进行清洗预处理；清洗预处理的步骤为：(a)在NaOH为4g/L和Na2SiO3为6g/L的溶液中超声清洗碳钢基底7min，去除基底表面的部分油脂；(b)将碳钢基底浸入质量百分比为95﹪的乙醇溶液中超声清洗4min：(c)在蒸馏水中超声清洗碳钢基底3min；(d)室温晾干。
(2)将清洗干净的碳钢基底样片浸渍到磷化液中，超声磷化15min；
(3)超声磷化结束后，取出样片，蒸馏水冲洗，自然晾干。
本实施例中采用的超声频率为100kHz，功率为400W。
实施例2
采用与实施例1相同的方法制备磷化液，
制得的磷化液以重量份计各组分的重量份数为：
ZnO：9g/L，85﹪H3PO4：70g/L，硫酸羟胺(HAS)：14g/L，NaNO3：40g/L，50﹪Mn(NO3)2：8g/L。本实施例中磷化液PH值为：2.4-2.8，游离酸度为：4.7点，总酸度为：90点。
磷化工艺为：本实施例的清洗预处理的步骤为：(a)在NaOH为10g/L和Na2SiO3为2g/L的溶液中超声清洗碳钢基底5min，去除基底表面的部分油脂；(b)将碳钢基底浸入质量百分比为95﹪的乙醇溶液中超声清洗3min：(c)在蒸馏水中超声清洗碳钢基底4min；(d)室温晾干。
磷化时间为15min，其它对碳钢磷化步骤同实施例1。
实施例3
采用与实施例1相同的方法制备磷化液，
制得的磷化液以重量份计各组分的重量份数为：
ZnO：5g/L，85﹪H3PO4：60g/L，硫酸羟胺(HAS)：10g/L，NaNO3：50g/L，50﹪Mn(NO3)2：12g/L。
本实施例中磷化液PH值为：2.4-2.8，游离酸度为：3.4点，总酸度为：79点。
磷化工艺为：本实施例的清洗预处理的步骤为：(a)在NaOH为12g/L和Na2SiO3为8g/L的溶液中超声清洗碳钢基底10min，去除基底表面的部分油脂；(b)将碳钢基底浸入质量百分比为95﹪的乙醇溶液中超声清洗5min：(c)在蒸馏水中超声清洗碳钢基底5min；(d)室温晾干。磷化时间为25min，其它对碳钢磷化步骤同实施例1。
实施例4
采用与实施例1相同的方法制备磷化液，
制得的磷化液以重量份计各组分的重量份数为：
ZnO：20g/L，85﹪H3PO4：80g/L，硫酸羟胺(HAS)：6g/L，NaNO3：40g/L，50﹪Mn(NO3)2：8g/L。本实施例中磷化液PH值为：2.8-3.0，游离酸度为：6.5点，总酸度为：98点。
磷化工艺为：本实施例的磷化时间为25min，其它对碳钢磷化步骤同实施例1。
实施例5
采用与实施例1相同的方法制备磷化液，
制得的磷化液以重量份计各组分的重量份数为：
ZnO：16g/L，85﹪H3PO4：50g/L，硫酸羟胺(HAS)：2g/L，NaNO3：42g/L，50﹪Mn(NO3)2：8g/L。本实施例中磷化液PH值为：2.0-2.4，游离酸度为：3.2点，总酸度为：66点。
磷化工艺为：本实施例的磷化时间为20min，其它对碳钢磷化步骤同实施例1。
实施例6
采用与实施例1相同的方法制备磷化液，
制得的磷化液以重量份计各组分的重量份数为：
ZnO：12g/L，85﹪H3PO4：60g/L，硫酸羟胺(HAS)：10g/L，NaNO3：30g/L，50﹪Mn(NO3)2：5g/L。本实施例中磷化液PH值为：2.4-2.8，游离酸度为：3.6点，总酸度为：84点。
磷化工艺为：本实施例的清洗预处理的步骤为：(a)在NaOH为6g/L和Na2SiO3为4g/L的溶液中超声清洗碳钢基底8min，去除基底表面的部分油脂；(b)将碳钢基底浸入质量百分比为95﹪的乙醇溶液中超声清洗3min：(c)在蒸馏水中超声清洗碳钢基底4min；(d)室温晾干。
磷化时间为25min，其它对碳钢磷化步骤同实施例1。
实施例7
采用与实施例1相同的方法制备磷化液，
制得的磷化液以重量份计各组分的重量份数为：
ZnO：20g/L，85﹪H3PO4：70g/L，硫酸羟胺(HAS)：6g/L，NaNO3：20g/L，50﹪Mn(NO3)2：5g/L。本实施例中磷化液PH值为：2.4-2.8，游离酸度为：5.0点，总酸度为：89点。
磷化工艺为：本实施例的磷化时间为30min，其它对碳钢磷化步骤同实施例1。
实施例8
采用与实施例1相同的方法制备磷化液，
制得的磷化液以重量份计各组分的重量份数为：
ZnO：15g/L，85﹪H3PO4：60g/L，硫酸羟胺(HAS)：6g/L，NaNO3：40g/L，50﹪Mn(NO3)2：2g/L。本实施例中磷化液PH值为：2.4-2.8，游离酸度为：3.2点，总酸度为：76点。
磷化工艺为：本实施例的磷化时间为30min，其它对碳钢磷化步骤同实施例1
实施例1-8的磷化液配方及其总酸度、游离酸度对比见表1。
表1实施例1-8磷化液配方及其总酸度、游离酸度对比
对实施例1-8中得到的磷化处理后的磷化膜进行分析，磷化膜呈深灰色，膜层均匀、致密。并按标准GBT6807-2001，在15-25℃下，将磷化基底试样浸入到3wt.％NaCl溶液中，记录磷化膜出现锈蚀的时间，见表2。
表2实施例1-8的磷化膜膜重及抗腐蚀性能对比
根据标准GBT6807-2001，检验磷化膜耐蚀性合格的标准是，经1h，基体金属不应出现锈蚀(棱边、孔、角及焊缝处除外)。本实施例所得的磷化膜均达到标准，且实施例1、2、7所得的磷化膜耐3wt.％NaCl溶液的时间可达72h、27h、47.5h，表现出良好的耐蚀性。
采用场发射扫描电镜观察实施例1所得的磷化膜的微观形貌，结果如图1所示。可知，本实施例所生成的磷化膜的颗粒为粗粒状，磷化颗粒连续、致密，尺寸大致为2-10μm。采用X射线能谱仪分析磷化膜的元素组成，结果如图2所示。由图2可知，磷化膜主要有Zn、P、O、Fe、Mn，由此，可推测出Zn3(PO4)2·4H2O、Mn2Zn(PO4)2·4H2O、Zn2Fe(PO4)2·4H2O晶体的生成。
将地热水系统中的碳钢管道采用本磷化处理方法处理后，考察其抗腐蚀性能，图3为实施例1在超声和不超声条件下所得的磷化膜在模拟地热水中进行电化学测试的动电位极化曲线图。极化曲线测量采用三电极系统，辅助电极为铂电极，参比电极为饱和甘汞电极(SCE)，工作电极即为所测量的碳钢基底或磷化样片，测量介质为模拟地热水，成分如表3所示。由图3可知，本发明的磷化工艺生成的磷化膜相对于碳钢基底来说，腐蚀电流都有一定程度的降低，腐蚀电位都有所升高，表现出良好的抗腐蚀性能。而对比超声和不超声的磷化工艺条件，可以发现超声条件下生成的磷化膜的腐蚀电流相比于碳钢基底，可降低2个数量级，不超声条件下只能降低不到1个数量级，由此可知，超声处理对磷化工艺有非常大的促进作用，能够显著提高磷化膜的抗腐蚀性能。
表3模拟地热水的主要成分
将本磷化处理碳钢基底样片浸没于模拟地热水污垢液系统中，考察其防垢性能。将上述实施例1所得的磷化膜以及碳钢基底分别进行挂片实验。实验介质为模拟污垢液，污垢液的成分如表4所示。实验周期为7天，每隔1天取出，观察表面污垢生成状况并进行拍摄记录。实验初期，间隔12h取出，拍摄照片。图4(b)为实施例1磷化膜在模拟地热水污垢液中进行挂片实验所得的拍照图像。由图4(a)可以看出，碳钢基底在浸入12h后表面就变黑，这是由于碳钢基底腐蚀的结果。由图4(b)可以看出磷化试样表面在浸入污垢液中168h后仍看不到腐蚀。忽略腐蚀，只看结垢，表面上的白色垢点为CaCO3垢。对比图4(a)和图4(b)中84h和168h的碳钢基底样片和磷化处理后的碳钢基底试样，发现碳钢基底表面上的垢点明显多于磷化后的试样，由此证明，本发明的磷化工艺不仅能提高磷化膜的耐腐蚀性，同时也能够在一定程度上提高碳钢基底的防垢性能。
表4模拟污垢液的主要成分

Claims (10)

1.一种碳钢超声磷化液，以重量份计，其特征在于由以下原料制成：
ZnO：5-20g/L，以质量百分比计为85﹪的H3PO4：50-80g/L，硫酸羟胺：2-14g/L，NaNO3：20-50g/L，以质量百分比计为50﹪的Mn(NO3)2：2-12g/L。
2.根据权利要求1所述的碳钢超声磷化液，其特征在于各原料以重量份计的配比为：ZnO：9-16g/L，85﹪H3PO4：50-70g/L，硫酸羟胺：6-12g/L，NaNO3：25-40g/L，50﹪Mn(NO3)2：4-12g/L。
3.根据权利要求1所述的碳钢超声磷化液，其特征在于各原料以重量份计的配比为：ZnO：12-16g/L，硫酸羟胺：8-12g/L，NaNO3：30-40g/L。
4.一种碳钢超声磷化液的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：
(1)将ZnO用水溶解调成糊状，然后将以质量百分比计为85﹪的H3PO4加入，搅拌并陈化24h以上；
(2)在步骤(1)所得的溶液中依次加入以质量百分比计为50﹪的Mn(NO3)2、NaNO3、硫酸羟胺，搅拌均匀，加蒸馏水定容制得磷化液；所述的磷化液中各组分以重量份计的配比为：
ZnO：5-20g/L，以质量百分比计为85﹪的H3PO4：50-80g/L，硫酸羟胺：2-14g/L，NaNO3：20-50g/L，以质量百分比计为50﹪的Mn(NO3)2：2-12g/L；
(3)在磷化液中滴加NaOH溶液，调节磷化液的PH到2-3。
5.根据权利要求4所述的碳钢超声磷化液的制备方法，其特征在于：所述的步骤(2)中的磷化液中的各原料以重量份计的配比为：ZnO：9-16g/L，85﹪H3PO4：50-70g/L，硫酸羟胺：6-12g/L，NaNO3：25-40g/L，50﹪Mn(NO3)2：4-12g/L。
6.根据权利要求4所述的碳钢超声磷化液的制备方法，其特征在于：所述的步骤(2)中的磷化液中的各原料以重量份计的配比为：ZnO：12-16g/L，硫酸羟胺：8-12g/L，NaNO3：30-40g/L；所述的步骤(3)中的磷化液的PH值为2.4-2.8。
7.一种采用磷化液对碳钢磷化的方法，其特征在于：它包括以下步骤：
(1)对碳钢基底样片进行清洗预处理；
(2)将清洗干净的碳钢基底样片浸渍到PH值为2-3的磷化液中，超声磷化15-30min；
(3)超声磷化结束后，取出样片，蒸馏水冲洗，自然晾干；
所述的磷化液以重量份计，包括以下组分：
ZnO：5-20g/L，以质量百分比计为85﹪的H3PO4：50-80g/L，硫酸羟胺：2-14g/L，NaNO3：20-50g/L，以质量百分比计为50﹪的Mn(NO3)2：2-12g/L。
8.根据权利要求7所述的采用磷化液对碳钢磷化的方法，其特征在于：清洗预处理的步骤为：(a)在NaOH为4-12g/L和Na2SiO3为2-8g/L的溶液中超声清洗碳钢基底5-10min，去除基底表面的部分油脂；(b)将碳钢基底浸入质量百分比为95﹪的乙醇溶液中超声清洗3-5min：(c)在蒸馏水中超声清洗碳钢基底3-5min；(d)室温晾干；
所述的磷化液的PH值为2.4-2.8。
9.根据权利要求8所述的采用磷化液对碳钢磷化的方法，其特征在于：所述的磷化液中的各原料以重量份计的配比为：ZnO：9-16g/L，85﹪H3PO4：50-70g/L，硫酸羟胺：6-12g/L，NaNO3：25-40g/L，50﹪Mn(NO3)2：4-12g/L。
10.根据权利要求8所述的采用磷化液对碳钢磷化的方法，其特征在于：所述的磷化液中的各原料以重量份计的配比为：ZnO：12-16g/L，硫酸羟胺：8-12g/L，NaNO3：30-40g/L。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107034455A (zh) * 2017-05-04 2017-08-11 广州洋源化工有限公司 一种化成剂及其制备方法和应用
CN109338346A (zh) * 2018-10-24 2019-02-15 江苏理工学院 一种钢铁常温磷化方法
CN114737179A (zh) * 2022-05-05 2022-07-12 东南大学 一种高温合金耐热磷化膜、其制备方法及应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1129961A (zh) * 1993-09-06 1996-08-28 汉克尔股份两合公司 无镍的磷酸盐化处理方法
CN101029386A (zh) * 2007-04-09 2007-09-05 湖南大学 用于钢板及镀锌板处理的含钙锌锰三元阳离子磷化液
CN101988194A (zh) * 2010-11-18 2011-03-23 平湖市供电局 电力系统钢铁件的现场除锈防腐方法
CN102560461A (zh) * 2012-01-18 2012-07-11 河北科技大学 一种锆及锆合金锌锰复合磷化液及其磷化方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1129961A (zh) * 1993-09-06 1996-08-28 汉克尔股份两合公司 无镍的磷酸盐化处理方法
CN101029386A (zh) * 2007-04-09 2007-09-05 湖南大学 用于钢板及镀锌板处理的含钙锌锰三元阳离子磷化液
CN101988194A (zh) * 2010-11-18 2011-03-23 平湖市供电局 电力系统钢铁件的现场除锈防腐方法
CN102560461A (zh) * 2012-01-18 2012-07-11 河北科技大学 一种锆及锆合金锌锰复合磷化液及其磷化方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DOMNIKOV L: "The effect of ultrasonics on the phosphating process", 《MET. FINISH》 *
YANG J K ET. AL.: "A study of the effect of ultrasonics on manganese phosphating of steel", 《THIN SOLID FILMS》 *
张圣麟: "《铝合金表面处理技术》", 30 September 2009 *
朱立群等: "超声波作用下常温磷化工艺的研究", 《航空学报》 *
王延相等: "《新编实用电镀工艺手册》", 30 November 2007 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107034455A (zh) * 2017-05-04 2017-08-11 广州洋源化工有限公司 一种化成剂及其制备方法和应用
CN107034455B (zh) * 2017-05-04 2019-01-01 广州洋源化工有限公司 一种化成剂及其制备方法和应用
CN109338346A (zh) * 2018-10-24 2019-02-15 江苏理工学院 一种钢铁常温磷化方法
CN114737179A (zh) * 2022-05-05 2022-07-12 东南大学 一种高温合金耐热磷化膜、其制备方法及应用

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