CN111733408A - 一种钢绞线磷化促进剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及磷化促进技术领域，尤其是一种钢绞线磷化促进剂及其制备方法，经亚硝酸钠与氧化铝微粉配制成磷化促进剂，使得亚硝酸钠作为氧化剂添加，氧化铝微粉作为结晶成核助剂添加，促进磷化膜在金属线材表面形成，加快成膜速率和成膜效果，满足在低温、短时间接触下，能够获得较厚的磷化膜，提高在线磷化处理工序的效率，保障了磷化膜成膜效果，缩短了处理时间，降低了能耗和成本。

Description

一种钢绞线磷化促进剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及磷化促进技术领域，尤其是一种钢绞线磷化促进剂及其制备方法。
背景技术
锌系磷化膜，其基本成分是每升溶液中含磷酸5-10g，磷酸二氢锌晶体35-55g，硝酸锌晶体60-70g，其能够与拉丝粉中的硬脂酸、硬脂酸钙等结合生成具有形变性能的锌皂，被广泛应用于金属线材冷加工变形工艺中。据相关研究可知，对于金属线材表面成膜性能，与对金属线材进行磷化成膜处理工艺中的各工艺步骤以及前处理、磷化液成分有着紧密的关系。而磷化工艺目前主要包括：浸渍磷化、在线连续磷化和电解磷化。浸渍磷化是将金属线材置于磷化液中浸渍处理；在线连续磷化处理是将金属线材穿过磷化液，在拉拔或者金属线材加工过程中，使得与磷化液接触磷化；电解磷化是将金属线材经磷化液中通电电解处理。
据相关研究者研究得出，例如：戴峭峰等在金属制品，2012年4月第38卷第二期的《钢丝磷化工艺技术研究》所公开的内容，在线磷化时，随着磷化液温度升高，将会加速林化反应速度，提高磷化膜的牢固程度，缩短磷化时间，但是温度过高又导致部分磷化锌直接沉淀，而温度过低，将导致磷化反应速度较慢，磷化成膜效果不理想，因此需要将磷化液温度控制在合适的温度范围。可是，对于在线磷化成膜过程的温度控制难度较大，而且长期保持温度，所需要的能耗较高。故而，有研究者研究了采用较低温度(40℃)下在线磷化处理，而且由于在线磷化过程的磷化处理时间(≤15min)较短，采用磷化促进剂添加，以保障磷化成膜速率和磷化成膜品质的研究。
磷化促进剂是在磷化液中添加某种能够参加氧化还原反应的氧化剂或者形核形成或者其他作用，促使金属线材表面形成磷化膜成分，以改善金属线材表面磷化膜质量的目的，可是，磷化促进剂的成分以及添加量，均会影响金属线材在磷化液表面的成膜效果和成膜效率，不合理的磷化促进剂添加，将会导致金属线材在磷化液中成膜效果和效率不理想，致使在线磷化处理工艺处理金属线材拉拔产品的品质较差。
基于此，本研究者在本领域相关技术人员研究基础上，利用现有研究方法，开展对磷化促进剂原料成分进行选取和配制，将其用于添加在磷化液中，应用于77MnA钢盘条进行在线磷化处理拉拔成高强度钢绞线的拉拔工艺中，以改善拉拔性能目的，进而为金属线材磷化处理方面提供了新型的磷化促进剂。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种钢绞线磷化促进剂及其制备方法。
具体是通过以下技术方案得以实现的：
本发明创造的目的之一是提供钢绞线磷化促进剂，由亚硝酸钠和氧化铝微粉配制而成。
优选，所述的氧化铝微粉是经电解法制备所得。
具体，所述的亚硝酸钠和氧化铝微粉质量比为4-8:1。更优选，所述的亚硝酸钠和氧化铝微粉质量比为5:1。
本发明创造的目的之二是提供上述的钢绞线磷化促进剂在对金属线材在线磷化工艺中的应用。
应用时，在金属线材在线磷化工艺中，添加在磷化液中搅拌均匀后，再使得金属线材通过磷化液槽，使得金属线材与磷化液接触磷化。
应用方法是：按照每升磷化液中添加0.05g磷化促进剂的方式添加使用。
与现有技术相比，本发明创造的技术效果体现在：
经亚硝酸钠与氧化铝微粉配制成磷化促进剂，使得亚硝酸钠作为氧化剂添加，氧化铝微粉作为结晶成核助剂添加，促进磷化膜在金属线材表面形成，加快成膜速率和成膜效果，满足在低温、短时间接触下，能够获得较厚的磷化膜，提高在线磷化处理工序的效率，保障了磷化膜成膜效果，缩短了处理时间，降低了能耗和成本。
且经研究发现，对于在亚硝酸钠中添加氧化铝微粉，在磷化时间2min时，金属线材表面的膜重达到了5.7g/m2以上，而对于未添加氧化铝微粉，在磷化时间达到3min时，金属线材表面的膜重达到约5.6g/m2，可见，大幅度缩小了成膜时间，提高了成膜效率，有助于缩短在线磷化处理时间，保障金属线材拉拔性能与品质。
对磷化处理10min的盘条进行100N荷载磨损试验，并统计磨损时间与摩擦系数之间的关系可知，对于磨损时间在10min时，未添加氧化铝微粉组，其摩擦系数约0.34，而对于添加氧化铝微粉组，其摩擦系数维持在0.27，可见，该磷化促进剂加入到磷化液中后，能够大幅度改善金属线材表面磷化成膜质量，减摩效果显著。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
亚硝酸钠从市场上购买，氧化铝微粉从贵州博汇联润铝业有限公司购买，该氧化铝微粉是利用电解法制备所得，其粒径≤10μm。
实施例
亚硝酸钠与氧化铝微粉质量配比变化见表1所示。
表1
Figure BDA0002516443170000041
制备方法：将亚硝酸钠和氧化铝微粉直接混合搅拌均匀。
试验：2019年11月-12月在公司试验室开展磷化促进剂配制试验，并用于盘条磷化试验。
试验方法：选择77MnA钢盘条生产高强度钢绞线，使得盘条在生产线上从左向右移动，依次经过盐酸浓度为17％的盐酸溶液中，盘条与盐酸溶液接触时间为8min，再穿过水槽，使得盘条在水槽中经过水洗，水洗接触时间为约6min，再采用高压水冲洗3min，再将其穿过磷化液磷化成膜处理，磷化液温度控制为40℃，磷化时间为10min。
磷化液：每升溶液中含H3PO4 10g，Zn(H2PO4)2 42g，Zn(NO3)2 65g。
每组设计为3次试验取平均值。
测定膜重：测定方法是在活化、磷化之前，称取样品盘条重量W0，在活化、磷化成膜之后，烘干，称取重量W1，在计算膜重W2，满足：W2＝W1-W0。以盘条圆柱体上的单位表面积计重(g/m2)。
抗摩擦性能研究：采用100N荷载下，对各组处理样品进行磨损试验，磨损处理20min，统计摩擦系数随着时间变化情况。
试验组设计：以实施例1-9制备的磷化促进剂添加在磷化液中，添加量为0.05g/L。
试验结果：
(1)膜重测试结果
表2磷化膜重随时间变化情况(g/m2)
Figure BDA0002516443170000051
由表1、表2数据可以得知：本发明创造磷化促进剂，经氧化铝微粉加入，能够加快2min时间内的成膜效率，使得初始成膜效率大幅度提高，缩短在线磷化时间，保障磷化膜厚度。
(2)磨损试验结果
表3摩擦系数随时间变化情况
Figure BDA0002516443170000052
由表1、表3数据显示可知，对于本发明创造经过添加氧化铝微粉到亚硝酸钠中，作为磷化促进剂添加在磷化液中，使得金属线材在磷化液中磷化成膜处理之后，将其摩擦时，其摩擦系数随着磨损时间的延长，在10min左右的摩擦系数依然维持在0.27以下。
本发明创造其他未尽事宜参照现有技术或者本领域技术人员所普遍熟知的公知常识或者常规技术手段加以实现。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种钢绞线磷化促进剂，其特征在于，由亚硝酸钠和氧化铝微粉配制而成。
2.如权利要求1所述的钢绞线磷化促进剂，其特征在于，所述的氧化铝微粉是经电解法制备所得。
3.如权利要求1所述的钢绞线磷化促进剂，其特征在于，所述的亚硝酸钠和氧化铝微粉质量比为4-8:1。
4.如权利要求1或3所述的钢绞线磷化促进剂，其特征在于，所述的亚硝酸钠和氧化铝微粉质量比为5:1。
5.如权利要求1-4任一项所述的钢绞线磷化促进剂在对金属线材在线磷化工艺中的应用。
6.如权利要求5所述的应用，其特征在于，在金属线材在线磷化工艺中，添加在磷化液中搅拌均匀后，再使得金属线材通过磷化液槽，使得金属线材与磷化液接触磷化。
7.如权利要求5所述的应用，其特征在于，按照每升磷化液中添加0.05g磷化促进剂的方式添加使用。
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