CN108914103A - 一种钢圈车轮用表面磷化液 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢圈车轮用表面磷化液，涉及钢材处理技术领域，所述钢圈车轮用表面磷化液中含有其质量4‑6%的负载钙离子与海藻酸钠的纳米硅藻土，所述钢圈车轮用表面磷化液使用前需向钢圈车轮用表面磷化液中溶入一定量的臭氧；本发明制备的钢圈车轮用表面磷化液，能够在钢圈车轮表面形成一层致密均匀的磷化膜，成膜速度快，膜层均匀细腻，具有良好的耐腐蚀性，与钢圈车轮基体表面的附着力好，表面耐磨性高。
Description
技术领域
本发明属于钢材处理技术领域，具体涉及一种钢圈车轮用表面磷化液。
背景技术
钢圈车轮即轮毂，是轮胎内廓支撑轮胎的圆桶形的、中心装在轴上的金属部件，其使用环境跨度非常大，有的需要经常在恶劣的环境下长时间工作，因此需要对刚加工完成的钢圈车轮表面进行表面处理，从而提高钢圈车轮的表面机械性能，而现有的钢圈车轮表面处理工艺满足不了某些恶劣环境下长时间工作的需求。
磷化是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程，所形成的磷酸盐转化膜称为磷化膜。磷化具有良好的吸附能力、较好的抗腐蚀能力，额比广泛应用于钢铁零件的防护、涂漆底层等。当前所使用的表面磷化工艺所消耗的能源及磷化液较多，磷化膜成膜速度慢，磷化速度较慢，影响企业的生产效率低和经济效益。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种钢圈车轮用表面磷化液。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种钢圈车轮用表面磷化液，所述钢圈车轮用表面磷化液中含有其质量4-6%的负载钙离子与海藻酸钠的纳米硅藻土，所述钢圈车轮用表面磷化液使用前需向钢圈车轮用表面磷化液中溶入一定量的臭氧，按每100g钢圈车轮用表面磷化液中溶解0.0082g臭氧。
进一步的，所述负载钙离子与海藻酸钠的纳米硅藻土的制备方法为：
(1)将纳米硅藻土按120g：350mL的比例均匀分散到质量分数为9.5%的偶联剂溶液中，然后再在78℃水浴加热下保温搅拌40min，然后进行抽滤，采用去离子水对抽滤的纳米硅藻土进行清洗，然后烘干至恒重；
(2)将硝酸钙溶解于去离子水中，配制成质量分数为1.5-1.8%的钙盐溶液，将上述处理后的纳米硅藻土添加到钙盐溶液中，得到纳米硅藻土分散液，将纳米硅藻土分散液先加热至55℃，保温并以1800r/min转速搅拌2小时，然后再加热至85℃，保温并采用超声波进行一次处理20-30s，再添加纳米硅藻土质量4.5%的海藻酸钠，搅拌均匀后，调节温度至80℃，保温并采用超声波进行二次处理35-40s，然后进行抽滤，烘干至恒重，即得。
进一步的，所述纳米硅藻土粒度为100nm。
进一步的，所述偶联剂溶液为有机硅烷偶联剂溶液。
进一步的，所述钙盐溶液为硝酸钙溶液。
进一步的，所述一次处理的超声波功率为500W，频率为30kHz。
进一步的，所述二次处理的超声波功率为800W，频率为50kHz。
进一步的，所述钢圈车轮用表面磷化液还包括以下重量份组分：硫酸锌5、十二烷醇3、磷酸55、石油磺酸2.6、硝酸62、硝酸镍1.5、柠檬酸3、钼酸钠5、去离子水200。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明制备的钢圈车轮用表面磷化液，能够在钢圈车轮表面形成一层致密均匀的磷化膜，成膜速度快，膜层均匀细腻，具有良好的耐腐蚀性，与钢圈车轮基体表面的附着力好，表面耐磨性高；本发明钢圈车轮用表面磷化液对钢圈车轮表面进行磷化处理时，通过在一定量的臭氧存在下，负载钙离子与海藻酸钠的纳米硅藻土具有结构的特殊活性，易极化和变形，很容易吸附在钢圈车轮表面，同时提供了更多的活性点，形成了更多的晶核，加速了磷化过程，磷化膜形成速度快，并促使磷化结晶细化、致密而提高膜层的耐腐蚀性，磷化添加剂提高了磷化液中反应活化分子的百分含量以及反应分子的热运动，能够在常温下进行磷化处理，避免了温度过高引起磷化膜结晶粗大疏松、结合力变差的问题，得到的磷化膜重2.88g/m2，磷化膜均匀致密，耐磨性高。
具体实施方式
实施例1
一种钢圈车轮用表面磷化液，所述钢圈车轮用表面磷化液中含有其质量4%的负载钙离子与海藻酸钠的纳米硅藻土，所述钢圈车轮用表面磷化液使用前需向钢圈车轮用表面磷化液中溶入一定量的臭氧，按每100g钢圈车轮用表面磷化液中溶解0.0082g臭氧。
进一步的，所述负载钙离子与海藻酸钠的纳米硅藻土的制备方法为：
(1)将纳米硅藻土按120g：350mL的比例均匀分散到质量分数为9.5%的偶联剂溶液中，然后再在78℃水浴加热下保温搅拌40min，然后进行抽滤，采用去离子水对抽滤的纳米硅藻土进行清洗，然后烘干至恒重；
(2)将硝酸钙溶解于去离子水中，配制成质量分数为1.5%的钙盐溶液，将上述处理后的纳米硅藻土添加到钙盐溶液中，得到纳米硅藻土分散液，将纳米硅藻土分散液先加热至55℃，保温并以1800r/min转速搅拌2小时，然后再加热至85℃，保温并采用超声波进行一次处理20s，再添加纳米硅藻土质量4.5%的海藻酸钠，搅拌均匀后，调节温度至80℃，保温并采用超声波进行二次处理35s，然后进行抽滤，烘干至恒重，即得。
进一步的，所述纳米硅藻土粒度为100nm。
进一步的，所述偶联剂溶液为有机硅烷偶联剂溶液。
进一步的，所述钙盐溶液为硝酸钙溶液。
进一步的，所述一次处理的超声波功率为500W，频率为30kHz。
进一步的，所述二次处理的超声波功率为800W，频率为50kHz。
进一步的，所述钢圈车轮用表面磷化液还包括以下重量份组分：硫酸锌5、十二烷醇3、磷酸55、石油磺酸2.6、硝酸62、硝酸镍1.5、柠檬酸3、钼酸钠5、去离子水200。
实施例2
一种钢圈车轮用表面磷化液，所述钢圈车轮用表面磷化液中含有其质量6%的负载钙离子与海藻酸钠的纳米硅藻土，所述钢圈车轮用表面磷化液使用前需向钢圈车轮用表面磷化液中溶入一定量的臭氧，按每100g钢圈车轮用表面磷化液中溶解0.0082g臭氧。
进一步的，所述负载钙离子与海藻酸钠的纳米硅藻土的制备方法为：
(1)将纳米硅藻土按120g：350mL的比例均匀分散到质量分数为9.5%的偶联剂溶液中，然后再在78℃水浴加热下保温搅拌40min，然后进行抽滤，采用去离子水对抽滤的纳米硅藻土进行清洗，然后烘干至恒重；
(2)将硝酸钙溶解于去离子水中，配制成质量分数为1.8%的钙盐溶液，将上述处理后的纳米硅藻土添加到钙盐溶液中，得到纳米硅藻土分散液，将纳米硅藻土分散液先加热至55℃，保温并以1800r/min转速搅拌2小时，然后再加热至85℃，保温并采用超声波进行一次处理30s，再添加纳米硅藻土质量4.5%的海藻酸钠，搅拌均匀后，调节温度至80℃，保温并采用超声波进行二次处理40s，然后进行抽滤，烘干至恒重，即得。
进一步的，所述纳米硅藻土粒度为100nm。
进一步的，所述偶联剂溶液为有机硅烷偶联剂溶液。
进一步的，所述钙盐溶液为硝酸钙溶液。
进一步的，所述一次处理的超声波功率为500W，频率为30kHz。
进一步的，所述二次处理的超声波功率为800W，频率为50kHz。
进一步的，所述钢圈车轮用表面磷化液还包括以下重量份组分：硫酸锌5、十二烷醇3、磷酸55、石油磺酸2.6、硝酸62、硝酸镍1.5、柠檬酸3、钼酸钠5、去离子水200。
实施例3
一种钢圈车轮用表面磷化液，所述钢圈车轮用表面磷化液中含有其质量5%的负载钙离子与海藻酸钠的纳米硅藻土，所述钢圈车轮用表面磷化液使用前需向钢圈车轮用表面磷化液中溶入一定量的臭氧，按每100g钢圈车轮用表面磷化液中溶解0.0082g臭氧。
进一步的，所述负载钙离子与海藻酸钠的纳米硅藻土的制备方法为：
(1)将纳米硅藻土按120g：350mL的比例均匀分散到质量分数为9.5%的偶联剂溶液中，然后再在78℃水浴加热下保温搅拌40min，然后进行抽滤，采用去离子水对抽滤的纳米硅藻土进行清洗，然后烘干至恒重；
(2)将硝酸钙溶解于去离子水中，配制成质量分数为1.6%的钙盐溶液，将上述处理后的纳米硅藻土添加到钙盐溶液中，得到纳米硅藻土分散液，将纳米硅藻土分散液先加热至55℃，保温并以1800r/min转速搅拌2小时，然后再加热至85℃，保温并采用超声波进行一次处理25s，再添加纳米硅藻土质量4.5%的海藻酸钠，搅拌均匀后，调节温度至80℃，保温并采用超声波进行二次处理38s，然后进行抽滤，烘干至恒重，即得。
进一步的，所述纳米硅藻土粒度为100nm。
进一步的，所述偶联剂溶液为有机硅烷偶联剂溶液。
进一步的，所述钙盐溶液为硝酸钙溶液。
进一步的，所述一次处理的超声波功率为500W，频率为30kHz。
进一步的，所述二次处理的超声波功率为800W，频率为50kHz。
进一步的，所述钢圈车轮用表面磷化液还包括以下重量份组分：硫酸锌5、十二烷醇3、磷酸55、石油磺酸2.6、硝酸62、硝酸镍1.5、柠檬酸3、钼酸钠5、去离子水200。
对比例1：与实施例1区别仅在于负载钙离子与海藻酸钠的纳米硅藻土替换为未处理的纳米硅藻土。
对比例2：与实施例1区别仅在于负载钙离子与海藻酸钠的纳米硅藻土替换为负载海藻酸钠的纳米硅藻土。
对比例3：与实施例1区别仅在于负载钙离子与海藻酸钠的纳米硅藻土替换为负载钙离子的纳米硅藻土。
对比例4：与实施例1区别仅在于负载钙离子与海藻酸钠的纳米硅藻土替换为负载钙离子与海藻酸钠的纳米膨润土，制备方法不变。
试验
将实施例与对比例磷化液分别对同一批相同规格的钢圈车轮等量常温下进行磷化处理，处理时间一致，对比表面磷化膜附着力：
表1
由表1可以看出，本发明制备的钢圈车轮用表面磷化液在钢圈车轮表面形成的磷化膜具有较高的附着力。
耐磨性：在1kg压力下，将上述试验中经过磷化处理的实施例与对比例钢圈车轮试样分别在1000目18cm长砂纸上往复40次打磨后测量其磨损量，作为耐磨性评定依据：
表2
由表2可以看出，本发明磷化液在钢圈车轮表面形成的磷化膜具有较高的耐磨性。
Claims (8)
1.一种钢圈车轮用表面磷化液，其特征在于，所述钢圈车轮用表面磷化液中含有其质量4-6%的负载钙离子与海藻酸钠的纳米硅藻土，所述钢圈车轮用表面磷化液使用前需向钢圈车轮用表面磷化液中溶入一定量的臭氧，按每100g钢圈车轮用表面磷化液中溶解0.0082g臭氧。
2.根据权利要求1所述的一种钢圈车轮用表面磷化液，其特征在于，所述负载钙离子与海藻酸钠的纳米硅藻土的制备方法为：
(1)将纳米硅藻土按120g：350mL的比例均匀分散到质量分数为9.5%的偶联剂溶液中，然后再在78℃水浴加热下保温搅拌40min，然后进行抽滤，采用去离子水对抽滤的纳米硅藻土进行清洗，然后烘干至恒重；
(2)将硝酸钙溶解于去离子水中，配制成质量分数为1.5-1.8%的钙盐溶液，将上述处理后的纳米硅藻土添加到钙盐溶液中，得到纳米硅藻土分散液，将纳米硅藻土分散液先加热至55℃，保温并以1800r/min转速搅拌2小时，然后再加热至85℃，保温并采用超声波进行一次处理20-30s，再添加纳米硅藻土质量4.5%的海藻酸钠，搅拌均匀后，调节温度至80℃，保温并采用超声波进行二次处理35-40s，然后进行抽滤，烘干至恒重，即得。
3.根据权利要求1或2所述的一种钢圈车轮用表面磷化液，其特征在于，所述纳米硅藻土粒度为100nm。
4.根据权利要求2所述的一种钢圈车轮用表面磷化液，其特征在于，所述偶联剂溶液为有机硅烷偶联剂溶液。
5.根据权利要求2所述的一种钢圈车轮用表面磷化液，其特征在于，所述钙盐溶液为硝酸钙溶液。
6.根据权利要求2所述的一种钢圈车轮用表面磷化液，其特征在于，所述一次处理的超声波功率为500W，频率为30kHz。
7.根据权利要求2所述的一种钢圈车轮用表面磷化液，其特征在于，所述二次处理的超声波功率为800W，频率为50kHz。
8.根据权利要求1所述的一种钢圈车轮用表面磷化液，其特征在于，所述钢圈车轮用表面磷化液还包括以下重量份组分：硫酸锌5、十二烷醇3、磷酸55、石油磺酸2.6、硝酸62、硝酸镍1.5、柠檬酸3、钼酸钠5、去离子水200。
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