CN106868492A - 一种钢材的磷化处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢材的磷化处理工艺，属于钢材加工技术领域，具体包括如下步骤：（1）脱脂处理、（2）打磨处理、（3）水洗处理、（4）磷化处理、（5）干燥处理。本发明磷化处理工艺能有效增强钢材界面的粘结强度，可提升20%以上，更利于表面粘涂技术的进行，且工艺整体的处理时长缩短了60%以上，显著提升了加工的效率，有很好的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于钢材加工技术领域，具体涉及一种钢材的磷化处理工艺。
背景技术
表面粘涂技术是以高分子聚合物与特殊填料组成的复合材料胶粘剂涂覆于零件表面实现某种用途的新技术。提高界面粘结强度的方法主要分两个方面，第一是改变复合材料用的粘结剂的成分，通过对粘结剂改性达到提高其粘结力的效果。第二是对金属基体进行表面预处理，这也是影响粘结剂/金属界面粘结强度的重要因素。在粘结之前，对金属表面进行一系列处理以去除金属表面氧化层和灰尘等，形成新的表面，可以提高金属界面粘结的强度。金属表面的处理方法大致可分为机械法和化学法两种。其中化学法因处理方式较为简单而被广泛采用。磷化法是现有处理钢材表面的方法之一，但其存在着磷化膜本身较为粗大不致密，附着性低，且处理时间较长、处理效果无法达到人们理想目标的问题。
发明内容
本发明旨在提供一种钢材的磷化处理工艺。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种钢材的磷化处理工艺，包括如下步骤：
（1）脱脂处理：
先将待加工的钢材放入脱脂液中进行脱脂处理，完成后取出备用；
（2）打磨处理：
先用80目的砂纸对步骤（1）处理后的钢材进行打磨处理，再用320目的砂纸进行二次打磨处理；
（3）水洗处理：
用去离子水洗去步骤（2）处理后钢材表面的碎屑等杂质后，再将其置于温度为80~85℃的条件下干燥处理后备用；
（4）磷化处理：
a.按对应重量份称取物质配制成磷化处理液备用；所述磷化处理液中各物质的质量分数为：2~3%磷酸二氢钠、0.3~0.5%磷酸、0.2~0.4%硝酸钠、0.1~0.3%硝酸锌、0.05~0.15%柠檬酸、0.1~0.2%亚硝酸钠、0.1~0.2%间硝酸苯磺酸钠、0.15~0.25%钼酸钠、1~2%二氧化钛，余量为水；添加的二氧化钛能有效协助磷酸盐在钢材表面不同的粗糙度部位进行成核，促进了整体成膜的致密性和粘结强度，对二氧化钛进行的适度颗粒分级进一步促进了此效果的发挥；
b.将步骤（3）处理后的钢材浸放入操作a所得的磷化处理液中，加热保持处理液的温度为42~45℃，同时以500~600转/分钟的转速不断搅拌处理，20~ 25min后将钢材取出备用；不断的搅拌处理利于磷化处理的均匀性和高效性；
（5）干燥处理：
用去离子水对步骤（4）处理后的钢材冲洗干净后，再将其置于温度为65~70℃的条件下烘干后即可。
进一步的，步骤（4）操作a中所述的二氧化钛先经过粉碎处理，具体操作是先取其总质量的78~83%，将其粉碎成粒径大小为1~10μm，将剩余重量的二氧化钛粉碎成粒径大小为300~ 500nm，最后将两种颗粒成分混合均匀即可。
进一步的，步骤（4）操作b中所述的钢材与磷化处理液的体积比为1：3~4。
本发明具有如下有益效果：
本发明对于现有磷化处理工艺的缺陷问题进行了改进处理，其中合理搭配的磷化处理液有效保证了磷化处理的快速高效进行，添加的二氧化钛颗粒成分有助于磷化处理时磷酸盐的成核，利于其形成更为复杂、交联的放射状磷化膜，提高了整体的致密性和附着性，进而提高了钢板的表面积，又利于粘结剂渗入磷化膜内，从而改善了钢材界面的粘结强度，对二氧化钛颗粒进行特殊的分级搭配处理，进一步提升了其作用效果。最终本发明磷化处理工艺能有效增强钢材界面的粘结强度，可提升20%以上，更利于表面粘涂技术的进行，且工艺整体的处理时长缩短了60%以上，显著提升了加工的效率，有很好的经济效益。
具体实施方式
实施例1
一种钢材的磷化处理工艺，包括如下步骤：
（1）脱脂处理：
先将待加工的钢材放入脱脂液中进行脱脂处理，完成后取出备用；
（2）打磨处理：
先用80目的砂纸对步骤（1）处理后的钢材进行打磨处理，再用320目的砂纸进行二次打磨处理；
（3）水洗处理：
用去离子水洗去步骤（2）处理后钢材表面的碎屑等杂质后，再将其置于温度为80℃的条件下干燥处理后备用；
（4）磷化处理：
a.按对应重量份称取物质配制成磷化处理液备用；所述磷化处理液中各物质的质量分数为：2%磷酸二氢钠、0.3%磷酸、0.2%硝酸钠、0.1%硝酸锌、0.05%柠檬酸、0.1%亚硝酸钠、0.1%间硝酸苯磺酸钠、0.15%钼酸钠、1%二氧化钛，余量为水；
b.将步骤（3）处理后的钢材浸放入操作a所得的磷化处理液中，加热保持处理液的温度为42℃，同时以500转/分钟的转速不断搅拌处理，20min后将钢材取出备用；
（5）干燥处理：
用去离子水对步骤（4）处理后的钢材冲洗干净后，再将其置于温度为65℃的条件下烘干后即可。
进一步的，步骤（4）操作a中所述的二氧化钛先经过粉碎处理，具体操作是先取其总质量的78%，将其粉碎成粒径大小为1~10μm，将剩余重量的二氧化钛粉碎成粒径大小为300~ 500nm，最后将两种颗粒成分混合均匀即可。
进一步的，步骤（4）操作b中所述的钢材与磷化处理液的体积比为1：3。
实施例2
一种钢材的磷化处理工艺，包括如下步骤：
（1）脱脂处理：
先将待加工的钢材放入脱脂液中进行脱脂处理，完成后取出备用；
（2）打磨处理：
先用80目的砂纸对步骤（1）处理后的钢材进行打磨处理，再用320目的砂纸进行二次打磨处理；
（3）水洗处理：
用去离子水洗去步骤（2）处理后钢材表面的碎屑等杂质后，再将其置于温度为85℃的条件下干燥处理后备用；
（4）磷化处理：
a.按对应重量份称取物质配制成磷化处理液备用；所述磷化处理液中各物质的质量分数为：3%磷酸二氢钠、0.5%磷酸、0.4%硝酸钠、0.3%硝酸锌、0.15%柠檬酸、0.2%亚硝酸钠、0.2%间硝酸苯磺酸钠、0.25%钼酸钠、2%二氧化钛，余量为水；
b.将步骤（3）处理后的钢材浸放入操作a所得的磷化处理液中，加热保持处理液的温度为45℃，同时以600转/分钟的转速不断搅拌处理，25min后将钢材取出备用；
（5）干燥处理：
用去离子水对步骤（4）处理后的钢材冲洗干净后，再将其置于温度为70℃的条件下烘干后即可。
进一步的，步骤（4）操作a中所述的二氧化钛先经过粉碎处理，具体操作是先取其总质量的83%，将其粉碎成粒径大小为1~10μm，将剩余重量的二氧化钛粉碎成粒径大小为300~ 500nm，最后将两种颗粒成分混合均匀即可。
进一步的，步骤（4）操作b中所述的钢材与磷化处理液的体积比为1：4。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例1相比，不对二氧化钛做特殊的粉碎处理操作，即用等质量份的常规市售二氧化钛进行取代，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，所述磷化处理液中不含有二氧化钛成分，除此外的方法步骤均相同。
对照组
现有的钢材表面磷化处理方法。
为了对比本发明效果， 选用同一批钢材和胶黏剂，采用《GB7124-86胶粘剂拉伸剪切强度测定方法(金属对金属)》制备拉伸剪切试样，测试上述五组方法对应的拉伸剪切强度，其中的加载速度为6mm/min，具体对比数据如下表1所示：
表1
| 粘结强度（MPa） | 磷化处理时长（min） | |
| 实施例1 | 8.6 | 20 |
| 实施例2 | 8.8 | 25 |
| 对比实施例1 | 8.0 | 20 |
| 对比实施例2 | 7.3 | 25 |
| 对照组 | 6.5 | 60 |
由上表1可以看出，本发明处理方法能有效提高钢材的表面特性，增强了粘结的强度，缩短了工艺时长，经济效益较高。
Claims (3)
1.一种钢材的磷化处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）脱脂处理：
先将待加工的钢材放入脱脂液中进行脱脂处理，完成后取出备用；
（2）打磨处理：
先用80目的砂纸对步骤（1）处理后的钢材进行打磨处理，再用320目的砂纸进行二次打磨处理；
（3）水洗处理：
用去离子水洗去步骤（2）处理后钢材表面的碎屑等杂质后，再将其置于温度为80~85℃的条件下干燥处理后备用；
（4）磷化处理：
a.按对应重量份称取物质配制成磷化处理液备用；所述磷化处理液中各物质的质量分数为：2~3%磷酸二氢钠、0.3~0.5%磷酸、0.2~0.4%硝酸钠、0.1~0.3%硝酸锌、0.05~0.15%柠檬酸、0.1~0.2%亚硝酸钠、0.1~0.2%间硝酸苯磺酸钠、0.15~0.25%钼酸钠、1~2%二氧化钛，余量为水；
b.将步骤（3）处理后的钢材浸放入操作a所得的磷化处理液中，加热保持处理液的温度为42~45℃，同时以500~600转/分钟的转速不断搅拌处理，20~25min后将钢材取出备用；
（5）干燥处理：
用去离子水对步骤（4）处理后的钢材冲洗干净后，再将其置于温度为65~70℃的条件下烘干后即可。
2.根据权利要求1所述的一种钢材的磷化处理工艺，其特征在于，步骤（4）操作a中所述的二氧化钛先经过粉碎处理，具体操作是先取其总质量的78~83%，将其粉碎成粒径大小为1~10μm，将剩余重量的二氧化钛粉碎成粒径大小为300~ 500nm，最后将两种颗粒成分混合均匀即可。
3.根据权利要求1所述的一种钢材的磷化处理工艺，其特征在于，步骤（4）操作b中所述的钢材与磷化处理液的体积比为1：3~4。
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