一种钢铁工件磷化后免水洗的常温磷化液及其制备方法

摘要

本发明涉及钢铁表面处理试剂。一种钢铁工件磷化后免水洗的常温磷化液，它按照如下原料及质量百分比混合而成：85％磷酸12～25％；氧化锌2～6％；二水合钼酸钠1～2％；六水合硝酸镧0.5～5.0％；四水合硝酸锰0～6％；酒石酸0.1～0.8％；烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐0.1～0.2％；苯甲酸钠0.1～0.2％；70％植酸0.1～0.3％；30％双氧水0～0.5％；水余量。将氧化锌加入氧化锌质量2倍的水中搅成糊状，加入85％磷酸，搅拌至均匀透明，再依次边加入过搅拌：植酸和已溶于水的酒石酸，分别已溶于水的六水合硝酸镧、四水合硝酸锰，已溶于水的二水合钼酸钠；除苯甲酸钠外的剩余原料，已溶于热的水的苯甲酸钠；调节溶液pH值至2.0；加水至要求即可。

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁表面处理试剂，尤其涉及一种钢铁表面磷化处理剂。

背景技术

磷化工艺诞生至今已有160余年的历史，其是钢铁等金属工件在金属、铵的磷酸二氢盐、加速剂为主要成分的溶液中进行处理并在被处理的工件表面生成磷化膜的过程。磷化膜作为涂层的底层可明显提高涂层的附着力、耐蚀性及防护性能，广泛应用于汽车、机械、家电、军工等行业。磷化，按成膜阳离子可分为铁系、锌系、锌钙系、锰系、锌锰系等类型；按磷化处理温度，可分为高温、中温、低温、常(室)温磷化等类型。

钢铁浸入磷化液后，由于磷化液的作用，钢铁表面立即形成许多微阳极区和微阴极区。在微阳极区发生钢铁溶解，同时氢离子在微阴极区放电，析出氢气，使微阴极区附近的pH值升高，可溶性的磷酸二氢盐与溶液中的阳离子Fe2+、Zn2+、Ca2+、Mg2+等形成不溶性磷酸盐，沉积在金属表面形成磷化膜晶核。晶核长大成为磷化膜颗粒，无数个磷化膜颗粒紧密结合成为宏观的磷化膜。没有成为磷化膜的沉淀成为磷化沉渣。

需要喷涂的钢铁工件均应进行磷化处理。目前国内磷化技术普遍存在：磷化温度较高、磷化液使用寿命短，磷化后需要一道或多道水洗甚至去离子水水洗以清除工件表面上的含NO2-、NO3-、F-、SO42-及较高浓度的盐的残存磷化液，以避免磷化膜出锈蚀、严重挂灰。洗水量大，洗水中含有大量的P、N、Zn、COD、BOD等有害或造成水体富营养化的物质，排放前必须进行无害化处理，既增加环境治理的负担又消耗了水、磷酸盐等资源。

现有技术中磷化液常用亚硝酸钠或氯酸钠为促进剂，前者缺点是在酸性磷化液中不稳定，容易分解，容易影响磷化效果；而后者会还原成氯离子，造成钠离子在槽液中积累，若水洗不充分，会加快工件的腐蚀。

发明内容

本发明旨在解决上述缺陷，提供一种钢铁工件磷化后免水洗的常温磷化液。本发明的磷化液能在常温下使用、操作简单，克服了传统磷化的工艺复杂、磷化温度较高、有害废水多等问题。

为解决上述问题，一种钢铁工件磷化后免水洗的常温磷化液，它按照如下原料及质量百分比混合而成：

所述的一种钢铁工件磷化后免水洗的常温磷化液，它按照如下原料及质量百分比混合而成：

一种钢铁工件磷化后免水洗的常温磷化液的制备方法，包括：先将氧化锌加入氧化锌质量2倍的水中搅成糊状，加入85％磷酸，搅拌至均匀透明，再依次边加入过搅拌：植酸和已溶于水的酒石酸，分别已溶于水的六水合硝酸镧、四水合硝酸锰，已溶于水的二水合钼酸钠；除苯甲酸钠外的剩余原料，已溶于热的水的苯甲酸钠；用氨水调节溶液pH值至2.0；加水至要求。取样分析并放料包装。

本发明从配方来看，在系统中引入了镧盐：在采用锌、锰的磷酸盐作为成膜晶核的磷化体系中，镧盐的存在，可加速金属表面供磷化膜生产的“活性中心”的形成。该活性中心具有一定的能级、数量和表面分布，活性中心的能级决定晶核生成的难易程度，活性中心的数量和表面分布影响到晶核的数量和分布，晶核生成速率随活性中心数量而增加，同时作为供磷酸锌增长的晶核，使得金属表面与磷化液接触时，立即开始着膜，大大加速了磷化膜的初期成膜速度，进而缩短了磷化时间。同时，金属表面的活性点与磷化剂接触所形成的结晶核极细，既防止了大晶核的形成，也防止了形成磷酸铁蓝膜，所生成的磷化膜结晶细密，改善了磷化膜外观，增强了磷化膜与金属表面的结合牢度，提高了磷化膜的耐蚀性。

其次，本发明在系统中引入了烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐，提高了溶液的湿润性和渗透性，使磷化膜更加均匀附着力更强，磷化后工件表面磷化层溶液含量非常少，从而进一步减少磷化层酸的残留。

在此，本发明在系统中引入了植酸，植酸对绝大多数金属离子有极强络合能力，可使磷化膜形成稳定结构，在微量酸存在下起到良好的缓蚀作用，避免磷化膜被氧化破坏。

因此，本发明的磷化液是一种能在常温下使用、磷化前无表面调整工序、磷化后无工件水洗工序的绿色环保磷化液。

本发明的磷化液磷化工艺流程短，操作简单，磷化液使用寿命长，所生成的磷化膜作为涂层底层时涂层的附着力好，克服了传统磷化的工艺复杂、磷化温度较高、有害废水多等问题。本发明适用于黑色金属钢铁表面的涂装前的表面前处理，所生成的磷化膜用作涂层的底层。

本发明产品对钢铁表面处理推荐工艺流程：(1)对钢铁表面脱脂；(2)水洗；(3)脱脂除锈(表面无锈时可省略)；(4)水洗；(5)磷化；(6)干燥。

具体实施方式

一种钢铁工件磷化后免水洗的常温磷化液，它按照如下原料及质量百分比混合而成：

(1)实施例1

磷化液由如下原料及质量百分比混合构成：

85％磷酸22％、氧化锌4％、二水合钼酸钠1.2％、六水合硝酸镧2.5％、四水合硝酸锰2％、酒石酸0.2％、烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐0.1％、苯甲酸钠0.1％、70％植酸0.2％、30％双氧水0.2％、水余量。

制备方法：先将氧化锌加入氧化锌质量2倍的水中搅成糊状，加入85％磷酸，搅拌至均匀透明，再依次边加入过搅拌；①植酸和已溶于水的酒石酸，②分别已溶于水的六水合硝酸镧、四水合硝酸锰，③已溶于水的二水合钼酸钠；④除苯甲酸钠外的剩余原料，⑤已溶于热的水的苯甲酸钠；⑥用氨水调节溶液pH值至2.0；⑦加水至要求。取样分析并放料包装。

(2)实施例2

磷化液由如下原料及质量百分比混合构成：

85％磷酸22％、氧化锌2.5％、二水合钼酸钠1.5％、六水合硝酸镧2％、四水合硝酸锰3％、酒石酸0.3％、烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐0.1％、苯甲酸钠0.1％、70％植酸0.3％、30％双氧水0.2％、水余量。

制备方法：同实施例1。

(3)实施例3

磷化液由如下原料及质量百分比混合构成：

85％磷酸23％、氧化锌3％、二水合钼酸钠1.1％、六水合硝酸镧4.5％、酒石酸0.2％、烷基酚醚磺基琥珀酸酯钠盐0.2％、苯甲酸钠0.1％、70％植酸0.1％、30％双氧水0.2％、水余量。

制备方法：同实施例1。

使用本配方磷化能缩短磷化时间，且磷化后磷化膜完全达到或优于现有技术磷化后磷化膜的各项性能参数，磷化膜性能对照见表1。

表1磷化膜性能对照

*该行数据为三个实施例均值。