CN107313041B - 一种hl系列常温多功能磷化液 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种HL系列常温多功能磷化液，配方的质量百分比为：磷酸10%‑30%；乙二胺四乙酸盐1%‑20%；氧化锌1%‑20%；亚铁氰化钾1%‑15%；磷酸二氢锌1%‑15%；氟硼酸钠0.5%‑15%；亚硝酸钠0.01%‑0.1%；氢氟酸0.05%‑15%；双氧水1%‑10%；水10%‑80%；本发明在施工中不用加热可以在常温下（15～35℃）进行磷化，被处理工件置于磷化液中浸渍10‑40min即可形成较好的膜层，工序间工件存放2～3天不会生锈，操作中无毒，无刺激性气味，能使电镀层均匀，附着力强而防腐蚀性好。它可以广泛应用于黑色金属制品的防锈。

Description

一种HL系列常温多功能磷化液
技术领域
本发明涉及一种HL系列常温多功能磷化液，属于金属表面处理及防腐领域,广泛应用于黑色金属表面镀前进行预处理。
背景技术
磷化处理工艺技术系喷漆工艺必须具备的工艺技术，广泛应用于汽车工业、机械工业、家用电器及武器装备制造等领域，经过多年的发展已取得许多新的成就，特别是磷化的工业应用领域得到大大的拓展，使得其成为钢铁工件加工、防腐、防保、装饰等不可缺少的重要工艺技术。磷化膜层作为涂装的底层对整个膜层的性能有很大的影响，磷化膜的厚薄不均，在磷化膜绝缘状态下，直接影响粉末喷涂的静电吸附。因此，要求磷化膜层具有优良的耐蚀性以及与油漆膜层和喷塑膜层具有良好的结合力等；现有技术中“酸洗”工艺和目前国内所谓先进的“四合一”等类型磷化体系，均是以盐酸为主体构成，磷化处理过程极易使钢铁工件产生氢脆和过度腐蚀。现有技术中的磷化液大部分为锌-钙系，它需加热到80℃以上，且磷化时间较长，因而造成大量的酸性气体蒸发，严重污染了环境，并造成对槽体的腐蚀，消耗了大量的能源，尤其在停产时工件会大量锈蚀等。
2014年10月29日，中国发明专利申请公布号CN104120418A，公开了一种常温快速磷化液及其制备方法。本发明磷化液包括以下原料：氧化锌25～40g/L、磷酸30～50ml/L、硝酸20～35ml/L、磷酸三钠1.5～2.5g/L、多聚磷酸钠8.0～12.0g/L、硝酸镍5.0～8.0g/L、硝酸锰0.6～1.5g/L、硝酸钠3.0～5.0g/L、促进剂3.5～8.0g/L、络合剂12.0～18.0g/L。该发明在室温下，可以对钢铁工件浸渍磷化1.5～3min，能够形成良好的膜层，耐腐蚀性强。但是， 使用该磷化液磷化后，由于在工件的死角、孔隙、屏蔽处有留存现象，依然需要经过多次水洗，工序繁琐、大量用水，废水、废液、废渣排放，严重污染环境，造成公害。这方面，国外生产的磷化液也大致相同，如日本帕卡濑精株式会社生产的老牌系列磷化液也是如此，根本不存有优化环境、保护环境的实际效应。
发明内容
针对上述问题，本发明专利的目的是提供一种在施工中不用加热，操作时无毒、无刺激味、工序间停产2～3天工件不会生锈，磷化后无需要经过反复水洗的HL系列常温多功能磷化液。
为达到上述目的，本发明采取了如下措施，
一种HL系列常温多功能磷化液，配方的质量百分比为：磷酸10%-30%；乙二胺四乙酸盐 1%-20%；氧化锌1%-20%；亚铁氰化钾1%-15%；磷酸二氢锌1%-15%；氟硼酸钠0.5%-15%；亚硝酸钠0.01%-0.1%；氢氟酸0.05%-15%；双氧水1%-10%；水10%-80%；
制备操作步骤如下：
（1）称取氧化锌，用一部分水调成糊状后加入磷酸，待完全溶解后加入氟硼酸钠，标记为A溶液；
（2）称取乙二胺四乙酸盐加双氧水搅拌，标记为B溶液；
（3）将B溶液加入到A溶液中，并加入亚铁氰化钾，磷酸二氢锌，亚硝酸钠，氢氟酸、余水搅拌均匀，即为HL系列常温多功能磷化液。
本发明所述乙二胺四乙酸盐为乙二胺四乙酸二钠。
本发明所用化学原料均为分析纯。
本发明中磷酸、乙二胺四乙酸盐、磷酸二氢锌、亚硝酸钠及氢氟酸为基础液的组成部分；亚铁氰化钾为转化剂；氧化锌、氟硼酸钠和双氧水组成催化组分；其中基础液部分的磷酸和磷酸二氢锌起防锈和磷化作用；催化组分中的氟硼酸钠起络合剂作用，对锌、铁离子起络合的作用并对维持体系的稳定起到一定的作用；催化组分中的氧化锌和双氧水起促进剂作用；本发明磷化液中含有氟硼酸钠络合剂、亚铁氰化钾转化剂会迅速与空气中的氧分子化合形成酯类胶质膜；
本发明中磷酸、乙二胺四乙酸盐、磷酸二氢锌、亚硝酸钠及氢氟酸为基础液的组成部分；亚铁氰化钾为转化剂；氧化锌、氟硼酸钠和双氧水组成催化组分；其中基础液部分的磷酸和磷酸二氢锌起防锈和磷化作用；催化组分中的氟硼酸钠起络合剂作用，对锌、铁离子起络合的作用并对维持体系的稳定起到一定的作用；催化组分中的氧化锌和双氧水起促进剂作用；本发明磷化液中含有氟硼酸钠络合剂、亚铁氰化钾转化剂会迅速与空气中的氧分子化合形成酯类胶质膜。
本发明和已有技术相比，其主要优点为不用加热可以在常温下（15～35℃）进行磷化，被处理工件置于磷化液中浸渍10-40min即可形成较好的膜层，工序间工件存放2～3天不会生锈，操作中无毒，无刺激性气味，能使电镀层均匀，附着力强而防腐蚀性好。它可以广泛应用于黑色金属制品的防锈。例如：电镀、电刷镀、静电喷涂技术等，可以作为一种促进涂层。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作详细阐述。
实施例
一种HL系列常温多功能磷化液，配方的质量百分比为：磷酸15%；乙二胺四乙酸二钠5%；氧化锌8%；亚铁氰化钾 10%；磷酸二氢锌7%；氟硼酸钠5%；亚硝酸钠0.08%；氢氟酸0.92%；双氧水9%；水40%；
制备操作步骤如下：
（1）称取氧化锌，用一部分水调成糊状后加入磷酸，待完全溶解后加入氟硼酸钠，标记为A溶液；
（2）称取乙二胺四乙酸二钠腐蚀剂加双氧水搅拌，标记为B溶液；
（3）将B溶液加入到A溶液中，并加入亚铁氰化钾，磷酸二氢锌，亚硝酸钠，氢氟酸、余水搅拌均匀，即为HL系列常温多功能磷化液。
本实施例所用化学原料均为分析纯。
使用本实施例，待磷化工件直接入槽进行常温浸泡，在待磷化工件与磷化液的接触面上，磷酸和磷酸二氢锌的浓度不断的增加，当它们达到过饱和时即结晶沉积在金属表面上，晶粒继续增长，直至生成不溶于水的磷化膜。随着磷化膜的生成，使工件表面与溶液隔离；根据槽液中的氢气泡的多少，可以判断磷化膜的生成过程是否完结。从磷化膜的生成过程知道它是磷酸根和金属铁的相互作用的结果，氧化锌、氟硼酸钠和双氧水起催化作用，而氢氟酸中的氢氟酸根在工件的表面上夺取铁的电子，促使金属表面氧化而加速了铁的溶解；由于氢氟酸根的作用加速了铁的溶解，金属铁与溶液的接触面上铁离子的浓度的增加，使结晶核心增多，加快了磷化反应速度。使生成的磷化膜细密而牢固，硝酸根的存在，能不断的将亚铁离子氧化为正铁离子。
本实施例采用一步自循环水清洗工件表面，磷化膜中的部分氟硼酸钠络合物会重新溶解于清洗水中，显露出膜层孔隙；利用乙二胺四乙酸二钠腐蚀剂对膜层孔隙进行活化处理，乙二胺四乙酸二钠腐蚀剂在“中和”磷化膜表面酸分子的同时，产生氟化络离子活化填孔，科学有效地完善磷化膜的形成；本发明清洗水回收重新配制磷化液。
当工件表面油脂、污物、锈蚀彻底干净后，出槽用0.5-0.8MPa净化压缩空气进行内外表面压力吹除，再人工干布清理工件，工艺完成。
本实施例使用自循环清洗水，无废水产生，无环境污染；所述净化压缩空气是经过油水分离，干燥净化的压缩空气。
本实施例技术特点：
1）产品不含盐酸、硫酸、硝酸三大强酸；
2）运用化学转化机理，多道工序一步完成，使用周期＞6个月；
3）设置一道水洗，清洗废水可回收配制本型号磷化液，节约用水，利用中性络离子的特点，废渣快速沉淀，表面膜层洁净均匀；
4）常温操作，无需任何热能，节能降耗；
5）无废水产生，无环境污染，废液可再生循环使用，废渣可再造资源，生产兰色络合颜料，变废为宝，实现零排放；
6）无过蚀，不产生氢脆，对钢铁制件无内载隐患存在。
本实施例产品技术性能指标：
1）外观：呈兰色水状液体（搅拌情况下）；
2）pH值：0.8-2.5（普通pH试纸）；
3）总酸度：＞120，游离酸度＞80，根据不同使用要求具体调整；
4）密度：1.1-1.5（水比值）；
5）化学特性：强酸性，不燃、不爆；
6）贮存期效：三年。
产品使用技术性能指标：
1）处理温度：常温，可低温使用；
2）处理时间：10-40min；（40min是指重锈或Fe3O4镀件的处理）；
3）处理量：＞10m2/kg(综合评定）；
4、膜层厚度：2.5-5μm；
5）覆膜余量：0g/m2；
6）膜层附着力：0级（划圈法，最高级）；
7）膜层抗冲击强度：＞50kg/cm2；
8）膜层耐候性：＞500h（室内）（磷化膜用硫酸铜滴定试验为白色）。

Claims (2)

1.一种HL系列常温多功能磷化液，其特征在于：配方的质量百分比为：磷酸10%-30%；乙二胺四乙酸盐 1%-20%；氧化锌1%-20%；亚铁氰化钾1%-15%；磷酸二氢锌1%-15%；氟硼酸钠0.5%-15%；亚硝酸钠0.01%-0.1%；氢氟酸0.05%-15%；双氧水1%-10%；水10%-80%；
制备操作步骤如下：
（1）称取氧化锌，用一部分水调成糊状后加入磷酸，待完全溶解后加入氟硼酸钠，标记为A溶液；
（2）称取乙二胺四乙酸盐加双氧水搅拌，标记为B溶液；
（3）将B溶液加入到A溶液中，并加入亚铁氰化钾，磷酸二氢锌，亚硝酸钠，氢氟酸、余水搅拌均匀，即为HL系列常温多功能磷化液；
所述乙二胺四乙酸盐为乙二胺四乙酸二钠；
使用时，待磷化工件直接入槽进行常温浸泡，在待磷化工件与磷化液的接触面上，磷酸和磷酸二氢锌的浓度不断的增加，当它们达到过饱和时即结晶沉积在金属表面上，晶粒继续增长，直至生成不溶于水的磷化膜；随着磷化膜的生成，使工件表面与溶液隔离；根据槽液中的氢气泡的多少，可以判断磷化膜的生成过程是否完结；
所述使用时，采用一步自循环水清洗工件表面，当工件表面油脂、污物、锈蚀彻底干净后，出槽用0.5-0.8MPa净化压缩空气进行内外表面压力吹除，再人工干布清理工件，工艺完成；
所述氟硼酸钠、亚铁氰化钾会迅速与空气中的氧分子化合形成酯类胶质膜；
所述采用一步自循环水清洗工件表面，磷化膜中的部分氟硼酸钠会重新溶解于清洗水中，显露出膜层孔隙；利用乙二胺四乙酸二钠对膜层孔隙进行活化处理，乙二胺四乙酸二钠在“中和”磷化膜表面酸分子的同时，产生氟化络离子活化填孔，完善磷化膜的形成；上述清洗水回收重新配制磷化液。
2.根据权利要求1所述的一种HL系列常温多功能磷化液，其特征还在于：所述净化压缩空气是经过油水分离，干燥净化的压缩空气。
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