CN1768162A - 用于形成转化表面的方法和组合物 - Google Patents

Abstract

本发明概括地讲涉及金属转化表面领域，更具体地讲，涉及铁、铝部件以及能够形成转化表面的其他金属基材的磷酸盐－金属化学吸附层的形成。使含磷溶液与金属部件接触，以便形成转化表面。

Description

用于形成转化表面的方法和组合物

                    相关申请

本专利申请要求2003年1月31日提交的美国临时专利申请60/443,995和2003年6月23日提交的美国临时专利申请60/480,672的优先权，这两篇专利通过整体引用结合在本文中。

                    发明技术领域

本发明概括地讲涉及金属转化表面(conversion surface)领域，更具体地讲，涉及铁、铝部件以及能够形成转化表面的其他金属基材的磷酸盐-金属化学吸附层的形成。

                    发明背景

如所周知，形成铁-磷酸盐转化表面为形成这样一种表面，它除了其他的优点之外，还表现出高的干膜润滑性。设备的铁部件或铁零件上铁-磷酸盐转化表面的形成传统上通过磷化浴工艺完成。这种磷化浴还通常包括元素锌以优化磷酸盐在目标物件表面上的沉积过程。使用磷化浴工艺对于涂覆特定类型的零部件为实用的，也就是说，对于表面要暴露于这些元素的大部件，磷化浴工艺要求拆开需要处理的部件以进行涂覆。

授予DeFalco的美国专利5,540,788提出一种通过在润滑液中传送磷化处理化合物在铁基材上形成转化表面而形成铁-磷表面的方法。该方法包括在完工的机械发动机上形成铁/磷酸盐表面以形成转化表面。该组合物可以通过润滑油引入运转着的发动机中。公开的该组合物包含磷酸源、碱金属氢氧化物和活性NH₂基团的来源。值得注意的是，由于所描述的强放热反应使活性NH₂基团的来源形成活性NH₂基团。试验表明，在上述反应中作为活性NH₂基团的来源的相同化合物在不同的物理条件下不产生活性NH₂基团，因为在不同的物理条件下遵循不同的反应途径。DeFalco专利中产生的活性NH₂基团最好称作磷酰胺。这种特别的化合物得自DeFalco专利中描述的强放热反应。值得注意的还有，高pH的物理条件导致形成游离氨。当磷酰胺与润滑介质在发动机中循环时，形成这种组合物特定的磷酸盐-铁转化表面。

各种形式的含磷酸盐物质已被用来在铁和非铁金属上形成所需的转化表面，每种物质得到性能独特的特定表面。多数研究致力于含磷涂层铁基材上的沉积，包括锌的使用。最好形成成本合算的组合物，当它与金属基材或部件接触时会形成磷酸盐-金属转化表面。最好该组合物对铁表面的转化有用。最好该组合物对能够形成转化表面的非铁金属表面的转化有用。特别期望最好该组合物对铝(包括铝合金)表面的转化有用。最好形成的转化表面耐腐蚀，同时即使在干燥时也有高的润滑系数。最好包括一种将该组合物传送至待转化的部件而不必拆开需要涂覆的部件的方法。

除铁类金属部件之外，人们进行了各种努力产生改进的非铁金属部件，特别是铝部件。人们致力于铝合金组合物来产生改进的铝部件，例如摩托雪撬、割草机、修草机、助动车、舷外发动机、全地形车、泥土路摩托车、链锯等中常见的二冲程发动机，而不是致力于形成转化表面。例如美国专利6,419,769中公开了一种独特的硅-铝合金组合物。类似地，为了增加强度，人们已经在铝合金中加入稀土金属，例如美国专利5,284,532讨论的组合物。

由于其典型的用途，常常偶尔使用二冲程发动机。例如雪撬摩托在淡季停用。这就导致与凝结作用(coudensation)和由此导致的腐蚀相关的其他问题。为避免这类问题常常加入缓蚀剂。

铝合金发动机用润滑油来润滑发动机。选择高的膜强度的润滑油以减小摩损。这能防止金属-金属间的接触，保护活塞不被磨损。当工作温度高时，二冲程发动机的功率和扭距被损耗。铝活塞因热膨胀，引起摩擦的增加。各种专有的润滑油已经进入市场以改善在高工作温度下的性能。采用ASTM D-4863二冲程发动机润滑试验测量在350℃(662°F)的扭距输出，作为性能的基准。

润滑剂技术领域的特点在于不断地寻求改进的润滑剂和添加剂。基本满足现代发动机润滑剂性能的添加剂发挥多种作用，包括提供去垢力、抗氧化性、污染物悬浮等。为了改善润滑性，已经研究了各种合成油和添加剂。为增加润滑性，已经测试了合成酯的多种组合。还建议了其他添加剂以降低磨损。一个实例为美国专利6,242,394公开的二冲程润滑剂。美国专利6,172,013公开的润滑油组合物通过使用钼和脂族或芳族二羧酸的二酯的添加剂增强(enhanced)摩擦系数和耐磨性能。乙醛酸和苯酚的加成物为人所共知的。例如在美国专利5,281,346中Adams公开一种二冲程发动机润滑剂，所述润滑剂包含芳族羧酸的碱金属或碱土金属盐。

为了形成所需的润滑剂或表面，人们研究了各种形式的含磷酸盐物质，每种含磷酸盐物质得到具有独特特征的特定的表面组合物。人们大多致力于含磷涂层在铁基材上的沉积以及锌的应用。最好形成成本合算的在非铁金属表面上形成磷酸盐-金属转化表面的组合物。最好在铝合金发动机上形成磷酸盐-金属转化表面。最好在运转的同时在发动机或部件上形成转化表面。最好在铝合金发动机上形成能够改善干膜润滑性、效率、强度和/或排放(emission)控制的转化表面。最好包括一种将该组合物传送至待转化的部件而不必拆开需要涂覆的部件的方法。最好形成一种不需要锌的组合物和方法。

                        发明概述

本发明包括用于在金属部件上形成含磷转化表面的组合物和方法。本发明的组合物用于在金属表面上形成薄层。

本发明包括含磷溶液，所述含磷溶液包含作为中间溶液各组份的[Y]H₂PO₄、[Y]₂HPO₄和水或其他溶剂，其中Y为阳离子，[Y]H₂PO₄、[Y]₂HPO₄以及本文中讨论的其他盐也称作盐组分。盐组分的阳离子部分可以为任何阳离子，钾为优选的阳离子。在这种情况下，优选的组份为KH₂PO₄、K₂HPO₄和水。将中间溶液与载体液体混合。载体液体为能使所述盐在载体液体中保持至少部分分散状态的任何液体。随后将用于中间溶液中的大部分水或其他溶剂除去，使得盐在载体液体中保持至少部分分散状态和/或部分溶解状态，以形成含磷的溶液。当得到的含磷溶液与金属基材接触时，可在金属基材上形成磷酸盐-金属层。

所述盐的优选阳离子为碱金属或IA族元素。除了上述的正磷酸外，本发明还包括焦磷酸，它为正磷酸的缩合类似物，所以为正磷酸的衍生物和等价物。应注意的是，通过将正磷酸缩合为焦磷酸的方法，PO₄ ^3-变成P₂O₇ ^2-或其他缩合的磷酸盐。因此[Y]H₂PO₄、[Y]₂HPO₄和[NH₄]₂HPO₄为焦磷酸的前体。因此使用焦磷酸形式包含在正磷酸盐形式的定义之内，它可以表达为[Y]H₂PO₄、[Y]₂HPO₄和[NH₄]₂HPO₄及类似的形式。

最好所述含磷溶液基本不含锌。虽然在所述溶液中可存在一定量的锌，例如锌存在与原材料中，但是不添加或不存在有利于涂敷的数量的锌。因此，认为所述含磷溶液基本不含锌。最好该溶液也基本不含卤素。

所述含磷溶液的另一个优选的实施方案包括往[Y]H₂PO₄、[Y]₂HPO₄和水或其他溶剂的中间溶液中加入[NR₄]₂HPO₄。[NR₄]中的R可以为烷基、氢或其组合。因此包含了磷酸的铵盐及胺盐。当所述溶液用铵化合物或胺化合物制备时，溶液中的氮基本上都为铵或胺离子的形式。至多存在可忽略不计的游离氨，使得所述溶液基本不含氨。

另一个实施方案包括加入[X]C₂H₃O₂，其中C₂H₃O₂ ^-离子为醋酸根，使得所述中间溶液至少包含[Y]H₂PO₄、[Y]₂HPO₄、[X]C₂H₃O₂和水或其他溶剂。优选的实施方案包括以NH₄或K或其他IA族元素作为X。[NR₄]₂HPO₄，其中R为氢、烷基或其组合，也可加入这种混合物中。将该中间溶液与载体液体混合，除去大部分水或其他溶剂以形成含磷溶液。优选所述溶剂(例如醇)具有足够的挥发性，可通过加热从与载体液体混合的中间溶液中除去，虽然这并不是要求的特征。当用铵化合物制备含磷溶液时，铵化合物定义为那些含有NHx基团的化合物，含磷溶液中的氮基本上都为铵离子的形式。这里也包含了胺离子。至多存在可忽略不计的游离氨。此外，最好在不产生过量的热(即没有进行强放热反应)下形成所述混合物。

在一个优选的实施方案中，所述含磷溶液的pH在约6.0至8.0之间。

本发明的含磷溶液可用于各种条件下，诸如含水条件或亲水条件。在亲水条件下，最好包含载体液体和促进与载体液体中的分散的分散剂。所述载体液体可以为与金属部件或金属基材接触的润滑液，或者在一个优选的实施方案中，所述载体液体为与润滑液(例如马达油)高度混溶的单独的亲水液体。所述载体液体的一个特征为含磷溶液的盐在载体液体中至少部分可溶。

在某些情况下，所述载体液体的量等于目标液体的量，如润滑液。目标液体为用于将含磷溶液与待处理的金属接触的大多数液体。所述含磷溶液可以通过使用物理混合(例如高速剪切混合器或其他方法)分散在目标液体中。在这些情况下，所述目标液体作为载体液体。

本发明包括一种使用含磷溶液在一个体系中在金属部件或金属基材上形成转化表面的方法。该体系可为如与含磷溶液接触的金属部件的简单体系，或者该体系可为如发动机中的复杂的一系列部件，其中含磷溶液与该体系的至少一部分接触。在该部件与含磷溶液或包含含磷溶液的目标液体至少部分接触的地方，形成磷酸盐-金属层表面，得到转化的金属基材，在与含磷溶液接触的金属基材的表面具有磷酸盐-金属层或转化表面。所用的含磷溶液的量为能有效形成转化表面的量。接触该部分的目标液体的优选实施方案包括润滑液或磷化浴。由该方法形成的转化表面的特点和组成具体取决于金属部件所含金属和含磷溶液。当金属部件包含铁时，在铁的表面上形成磷酸盐-铁表面。当金属部件包含铝时，形成铝-磷酸盐表面。当金属含镍时，形成磷酸盐-镍表面。铬和钼有类似的结果。

除了可用于铁类金属部件之外，本发明包括可用于在非铁部件(如铝二冲程发动机)上形成含磷转化表面的组合物和方法。本发明的组合物可用于在金属表面形成薄层。

一个优选的实施方案包括润滑组合物或润滑剂，所述润滑组合物或润滑剂含有大量具有润滑粘度的油。将一定量的含磷溶液加入油中形成润滑组合物，当其与金属部件接触时能在金属部件上形成转化表面。

本发明另一个实施方案包括一种在非铁金属部件上形成非铁金属-磷酸盐转化表面的方法，所述方法通过在接触区将非铁金属部件与活性磷溶液接触以在接触区上形成非铁金属-磷酸盐转化表面。接触区可限于金属部件表面的一部分，或者可以包括整个金属部件。活性磷溶液的制备方法如下：在设计形成强放热反应的条件下将含磷的酸与碱金属氢氧化物盐以及铵/胺化合物混合以制备活性磷溶液。铵/胺化合物为要么含铵要么含胺并在放热反应中相互作用的活性化合物。氢氧化铵和仲钨酸铵为这类化合物的两个实例。

                        发明详述

虽然公开了所述活性磷溶液可用于铁上形成转化表面，新的研究表明，当在适当的载体中将活性磷溶液传送至铝表面上可用来在铝上形成转化表面。

尽管许多发动机为铁的，但是倾向于用铝制造二冲程发动机。本发明也可用于在这样的发动机上形成转化表面。本发明的含磷溶液可以通过循环至各部件的任何液体引至运转的发动机中。

当铝部件或发动机与本发明的含磷溶液或活性磷溶液接触时形成铝-磷酸盐转化表面。两种溶液的任何一种都能以浸液式(bath)方法或原位形成转化表面。与浸液式的传统电沉积不同，本发明的含磷溶液不用锌。通过使用目标液体可传送含磷溶液，与铝部件接触从而在铝部件上形成铝转化表面。优选的目标液体的一个实例为作为机动车或其他设备的一部分的二冲程铝发动机中的润滑油。含磷溶液与润滑油结合形成润滑组合物。所述润滑组合物包含大量具有润滑粘度的油和一定量的能在铝部件或金属部件上形成转化表面的含磷原溶液(primary solution)。如含磷溶液一样，活性磷溶液也可通过活性磷溶液与铝发动机接触(优选通过使用目标液体传送来接触)在铝部件上形成转化表面。

对于润滑组合物，在试验中润滑组合物中的磷占润滑组合物重量的约0.01％至约0.5％。一个优选的实施方案包含0.3％重量的磷。增加磷的量也同样有效。值得注意的是，用低重量百分数的磷可制备成本非常合算的溶液。

虽然因其带来的好处所述含磷溶液用来在发动机上形成转化表面，但是本发明的方法包括在任何金属部件或金属基材上用本发明的含磷溶液形成转化表面。例如飞机的部件通常由铝制造。转化表面在飞机部件上的应用能够降低摩擦系数。摩托艇发动机、割草机或包括金属马达或金属部件的其他设备都可受益于本发明的转化表面。通过形成转化表面这种成本合算的方法，应用于各种各样的设备在经济上是可行的。该方法还可用活性磷溶液在非铁金属部件上应用。

将部件或组件的铝合金与一定量的能够形成转化表面的含磷溶液或活性磷溶液接触，结果形成转化表面。使用含磷溶液得到的转化表面包含磷酸铝和氧化铝。将含磷溶液加至铝表面形成作为铝部件上的转化表面的反应产物AlPO₄(磷酸铝)和Al₂O₃(氧化铝)。用红外和X射线试验技术证实了这些物质的存在。根据铝表面铝合金的成分和副反应，也会形成其他的含铝物质。在一个优选的实施方案中，乙酸盐化合物用来控制溶液的pH值。

                            实施例1

优选制剂的一个实施例包括下列量的含磷溶液：

1.597摩尔的KH₂PO₄

0.693摩尔的K₂HPO₄

0.315摩尔的[NH₄]₂HPO₄

和水

在本实施例中，将上述盐混合并溶解于水中，水量足以至少部分溶解这些盐。上述试验使用了55.6摩尔的水。这样形成了中间溶液，该中间溶液包含2.9％摩尔的KH₂PO₄、1.2％摩尔的K₂HPO₄、0.5％摩尔的[NH₄]₂HPO₄和95.3％摩尔的水。然后将该中间溶液与载体液体混合。然后加热从中间溶液与载体液体的混合物中除去水以制备本发明的含磷溶液。本发明得到的含磷溶液是指由于残留在溶液中的水可忽略不计，因此为基本干燥或无水的含磷溶液。优选除去水份至这样的水平，水占该含磷溶液的约0.1％重量。值得注意的是，可以有更多的水残留在溶液中而不改变含磷溶液的功能，但是0.1％重量被选为优选的产品规格。

评价了含0.16至16％摩尔的钾或其他阳离子的含磷溶液。超出这个范围的溶液虽然成本或效率有所变化，但也为有效的。

含磷溶液的pH可以通过控制各组分的比率来控制。控制得到的H₂PO₄ ^-和HPO₄ ^2-离子的比率，可以形成pH值在优选的约6.0至约8.0范围内的含磷溶液。例如该比率约为15.8时，则pH为6。该比率约为0.0158时，则pH为8。试验结果控制在pH为7，虽然整个范围被认为为中性的并因而为优选的。通过模拟，以该比率作为控制pH的唯一手段，下列用量预期能达到所示的pH值。

pH	各种盐组分(摩尔)		各种盐组分(重量g)
					KH2PO4，摩尔	K2HPO4，摩尔	KH2PO4(重量g)	K2HPO4(重量g)
	6.0	41.5	13	5706.25					2293.2
6.5					17.7	29	2433.75	5115.6
	7.0	7.5	40	1031.25					7056
7.5					3	46.5	412.5	8202.6
	8.0	1.5	48	206.25					8467.2

                    实施例2

制备包括在水中溶解的KH₂PO₄、K₂HPO₄和乙酸钾的制剂。在该实施例中不用铵盐，所以最终制剂中不含氨。

本步骤包括：依次往5加仑的塑料桶中加入51磅去离子水、17.6磅KH₂PO₄、14.2磅K₂HPO₄和2.2磅醋酸钾，然后再加16.4磅水，在快速机械搅拌下将盐加入水中，在加完所有盐之后加热混合物。KH₂PO₄的溶解稍有吸热，将物料的温度降低4至5℃。尽管无需完全溶解，但本实验包括加热该混合物至40℃以溶解剩余的盐。或者，如果要求完全溶解，可以另外加水。完全溶解后的pH在目标范围7.0-7.1内，所以不需要通过加入KOH或醋酸来调整pH。在最终稀释以至于没有盐从溶液中结晶之后，结果得到的P值约为65000ppm。

实施例3-5：形成下列中间混合物并进行试验：

                        实施例3

组分	使用的量mol	摩尔质量g/摩尔	使用的重量g
				KH2PO4	1.597	136.1	217.3
K2HPO4	1.008	174.2	175.6
				KOAc	0.289	98.1	28.4
45％KOH	1.256	56.1	156.6
				水	36.2	18.0	652.2
总计	40.3		1230.0

EF 1000P，摩尔/升＝2.61

EF 1000P，ppm＝65591

                            实施例4

组分	使用的量mol	摩尔质量g/摩尔	使用的重量g
				KH2PO4	1.597	136.1	217.3
K2HPO4	1.008	174.2	175.6
				45％KOH	1.545	56.1	192.6
水	35.8	18.0	644.5
				总计			1230.0

EF 1000P，摩尔/升＝2.61

EF 1000P，ppm＝65591

                            实施例5

组分	使用的量mol	摩尔质量g/摩尔	使用的重量g
				KH2PO4	58.7	136.1	7990.4
K2HPO4	37.0	174.2	6446.8
				KOAc	10.2	98.1	998.8
45％KOH	0.0	56.1	0.0
				水	1698.1	18.0	30599.6
总计			46035.6

在这些中间混合物中，KH₂PO₄占盐的38至55％摩尔，K₂HPO₄为盐的24至35％摩尔。盐用水稀释，使得每升中间溶液磷(P)的摩尔数为约2.61摩尔/升。将该中间溶液与载体液体混合。发现以较低的磷浓度制备含磷溶液也是有效的。

                            实施例6

1.597摩尔的KH₂PO₄

0.693摩尔的K₂HPO₄

0.315摩尔的[NH₄]₂HPO₄

0.289摩尔的[NH₄]C₂H₃O₂

和水

[NH₄]C₂H₃O₂也称作醋酸铵。

在一个优选的实施方案中，KH₂PO₄、K₂HPO₄、[NH₄]₂HPO₄和水形成中间溶液，然后将该中间溶液加入精制油载体液体中，并与分散剂混合以形成含磷溶液。示例性的分散剂包括烯基琥珀酰亚胺或相似类型的分散剂，包括早先上市的产品TFA 4690C。在一个优选的实施方案中，使用了总碱值为30至160的无油基的分散剂。优选中间溶液为含磷溶液的约8至12％重量，而精制油载体液体为得到的混合物的88至92％重量。在一个优选的实施方案中，将中间溶液以约10％重量的比例加至精制油载体中。加热所得的混合物以除去大量的水。所得的混合物表现出胶体或乳液的特征。当将中间混合物混合至润滑油中时，含磷溶液中磷的有效量很低，但仍然保持有效。优选的实施方案中的一个实施例在中间溶液中磷含量为0.3％重量。在加至润滑油中时，磷的含量可为5-100ppb并仍有效。含磷溶液中磷的优选范围为300-1250ppm。磷的其他优选范围为300-600ppm。磷的特别优选的范围为300-400ppm。如前面的实施例所示，更高的量也为有效的。

含磷溶液的可选择实施方案的一个实例包括在常温下将约2.6摩尔碱金属和铵阳离子的正磷酸盐混合，该含磷溶液在常温下pH为7。将测得体积的这种含磷水溶液悬浮在油-分散剂混合物中，加热除去大部分水，稀释至磷含量为约0.3％重量。最好该含磷溶液可以在发动机运转的同时与金属部件接触，不需要拆开发动机。

用KH₂PO₄、K₂HPO₄、[NH]₂HPO₄和水的含磷溶液作为添加剂进行了实验室试验，并显示出重要的改进。评估了在该制剂中钠用作阳离子的效果。优选的阳离子为IA族金属。其他的阳离子可包括有机化合物。选择阳离子考虑的因素包括成本和耐腐蚀性。

实验室测试已经公开了表面层的性质。在180°F下在1018碳钢上应用含磷溶液后进行了一系列分析试验。光学微观检查(20倍)清楚地显示在碳钢上应用本发明的含磷溶液得到相当均匀的表面层。在应用油基混合物中的含磷溶液之后钢表面的扫描电子显微镜(SEM)显出相当光滑的层。当今技术水平的表面分析仪器测量显示形成了薄表面转化层，根据不同的条件和浓度，层的厚度为15-80埃。该层的组成可变化并包含Fe、O、P、N和K。认为该层由混合物中的磷酸盐类物质与金属(Fe)的氧化物表面反应而形成，厚度最初为约25埃。由得到转化层的该化学反应形成的表面化合物似乎有简单的FePO₄至较复杂的磷酸盐，诸如NH₄Fe₂[PO₄]₂、K₃Fe₃[PO₄]₄·xH₂O、NH₄Fe₃[H₂PO₄]₆[HPO₄]₂·xH₂O、KFe₂[HPO₄]₂[PO₄]和相关化合物，这取决于操作条件。表面层中磷酸盐结构与表面金属(Fe)离子的配位被认为是这些表面化合物稳定性的根源。

具有润滑粘度的各种油包括天然和合成的润滑油及其混合物。这些润滑剂包括火花点火和压缩点火内燃机(包括汽车和卡车发动机、二冲程发动机、航空活塞发动机、船舶和铁路内燃机等)的曲轴箱润滑油。它们也被用于燃气发动机、固定功率发动机和汽轮机等。自动传输液、驱动桥润滑剂、齿轮润滑剂、金属加工润滑剂、液压液及其他的润滑油和润滑脂组合物也可受益于结合使用本发明的组合物。

磷酸、碱金属氢氧化物和活性NH₂基团的来源的混合物已经在美国专利5,540,788中探讨过，所述专利通过引用结合在本文中。这一称作磷酰胺的混合物被公开用来形成铁-磷酸盐转化表面。该方法通过化学反应形成磷酰胺混合物，而不是通过溶解。高放热反应的结果形成磷酰胺，得到磷酰胺混合物。用于形成铝转化表面的本活性磷溶液为与磷酰胺及其应用有关的公开的改进。

如本文所公开，磷酰胺混合物仍然有用并为进一步研究的主题。制备磷酰胺的两个特征为：放热反应和在高pH下游离氨的生成，除非在特殊情况下，否则可认为这两个特征是不需要的。本发明的含磷溶液通过将pH值保持在约6-8或者将pH值保持在低于生成氨的水平，从而避免了游离氨的形成和相关情况，并避免了强放热反应带来的后果和复杂性。

活性磷溶液的试验表明，活性磷溶液与非铁金属互相作用形成转化表面。上面讨论的示例性的非铁金属的实例为铝。活性磷溶液当跟铝接触时形成磷-铝转化表面。其他能够形成转化表面的非铁金属也能与活性磷溶液相互作用。

尽管本发明仅说明或描述了某些形式，但是对于本领域的技术人员而言，显然不限于这些，在不偏离本发明的范围内，还可以有各种变化。例如已具体讨论了铝和铁部件上的转化表面。在其他金属或金属部件上使用含磷溶液或活性磷溶液也包括在本发明中。合金也包含在金属的讨论中。

Claims (33)

1.一种含磷溶液，所述含磷溶液包含盐的混合物和载体液体，所述盐包含：

[Y]H₂PO₄；和

[Y]₂HPO₄，其中[Y]为阳离子，

所述载体液体能将所述盐以至少部分分散的状态保持在所述载体液体中，所述含磷溶液当与金属基材接触时能够在所述金属基材上形成磷酸盐-金属层，所述含磷溶液基本不含锌，在没有强放热反应下将形成所述含磷溶液的混合物混合。

2.权利要求1的含磷溶液，所述含磷溶液还包含[NR₄]₂HPO₄，其中R选自氢、烷基及其组合。

3.权利要求1或2的含磷溶液，其中基本不存在游离氨。

4.上述权利要求中任一项的含磷溶液，其中所述含磷溶液还包含[X]C₂H₃O₂，其中C₂H₃O₂为醋酸根，[X]为阳离子。

5.权利要求4的含磷溶液，其中[X]选自钾、NH₄及其组合。

6.上述权利要求中任一项的含磷溶液，其中所述含磷溶液的pH在约6.0至8.0之间。

7.上述权利要求中任一项的含磷溶液，其中[Y]H₂PO₄中的Y为钾。

8.上述权利要求中任一项的含磷溶液，其中[Y]₂HPO₄中的Y为钾。

9.上述权利要求中任一项的含磷溶液，其中[Y]H₂PO₄和[Y]₂HPO₄中的Y选自碱金属。

10.上述权利要求中任一项的含磷溶液，所述含磷溶液还包含分散剂。

11.上述权利要求中任一项的含磷溶液，所述含磷溶液还包含目标液体，使得所述目标液体能使所述含磷溶液与金属接触。

12.权利要求11的含磷溶液，其中所述目标液体为润滑液。

13.上述权利要求中任一项的含磷溶液，其中所述金属基材包含发动机的至少一部分。

14.一种在金属基材上形成磷酸盐-金属层的方法，其中所述金属基材与目标液体至少部分接触，所述方法包括往所述目标液体中加入能有效形成所述磷酸盐-金属层的量的权利要求1的含磷溶液，使与所述含磷溶液混合的所述目标液体与所述金属基材接触，使得在所述金属基材上得到所述磷酸盐-金属层。

15.权利要求14的方法，其中所述含磷溶液还包含[NR₄]₂HPO₄，其中R选自氢、烷基及其组合。

16.权利要求14或15的方法，其中所述含磷溶液还包含NH₄C₂H₃O₂，其中C₂H₃O₂为醋酸根。

17.权利要求16的方法，其中所述含磷溶液的pH在约6.0至8.0之间。

18.权利要求14、15、16或17的方法，其中所述含磷溶液的[Y]H₂PO₄中的Y为钾。

19.权利要求14、15、16、17或18的方法，其中所述含磷溶液的[Y]₂HPO₄中的Y为钾。

20.权利要求14、15、16、17、18或19的方法，其中所述目标液体选自润滑液或磷化浴。

21.一种转化金属基材，所述转化金属基材包含采用权利要求14的方法在金属基材上形成转化表面形成的磷酸盐-金属层。

22.权利要求21的转化金属基材，所述金属基材包含铁。

23.权利要求21的转化金属基材，其中金属基材包含非铁金属。

24.权利要求23的转化金属基材，其中所述非铁金属为铝。

25.权利要求20、21、22或23的转化金属基材，其中所述金属基材为发动机的至少一部分。

26.一种润滑组合物，所述润滑组合物包含：

大量具有润滑粘度的油和一定量的权利要求1的含磷溶液，所述含磷溶液与金属部件接触时能在所述金属部件上形成磷酸盐-金属层。

27.权利要求26的润滑组合物，其中磷在所述润滑组合物中的存在量为约300ppm至1250ppm之间。

28.一种润滑内燃机的方法，所述方法包括为所述发动机提供权利要求26的润滑组合物。

29.一种在非铁金属部件上形成非铁金属-磷酸盐转化表面的方法，所述方法包括以下步骤：

制备活性磷溶液：将含磷的酸与碱金属氢氧化物盐以及铵/胺化合物混合，发生放热反应从而制备所述活性磷溶液；和

在所述非铁金属部件上的接触区使所述非铁金属部件与所述活性磷溶液接触，以在所述接触区形成所述非铁金属-磷酸盐转化表面。

30.权利要求29的方法，其中所述非铁金属部件包含铝。

31.权利要求29或30的方法，其中所述非铁金属部件包含发动机的至少一部分。

32.权利要求29、30或31中的方法，其中用润滑液传送所述活性磷溶液从而与润滑环境中的所述非铁金属接触。

33.一种用于铝部件的磷酸盐-金属层，所述表面包含：

磷酸铝；和

氧化铝，所述磷酸铝和氧化铝在铝部件上形成所述磷酸盐-金属层，所述铝部件与一定量的权利要求1的能形成所述磷酸盐-金属层的含磷溶液接触，从而形成所述磷酸盐-金属层。