CN104357818A - 一种用于钢铁磷化的组合物及其制备方法 - Google Patents

一种用于钢铁磷化的组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于钢铁磷化的组合物及其制备方法，该组合物由以下质量份数的组分组成：硝酸钠2-6份、柠檬酸钠2-4份、磷酸二氢锰铁盐15-25份、氧化镁5-10份、硝酸镍10-20份、硫酸铜2-5份、磺基水杨酸1-3份、聚乙二醇2-5份、去离子水500-900份。制备方法：a、按照质量份数称取组分；b、将柠檬酸钠、磺基水杨酸和聚乙二醇加入到另一份去离子水中；c、将步骤a和步骤b得到的溶液混合均匀。本发明制备的用于钢铁磷化的组合物8-10分钟即可完成磷化，磷化速度快、磷化所需时间短，并且磷化后钢铁表面色泽光亮。

Description

一种用于钢铁磷化的组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及钢铁表面处理技术领域，特别涉及一种用于钢铁磷化的组合物及其制备方法。
背景技术
钢铁是现代应用最广泛的结构材料，为了使其能够承受大气中氧和水的腐蚀，通常对钢铁材料进行表面处理，在表面形成能保护金属不易受水和其他腐蚀介质影响的膜层。例如，可以对钢铁材料表面进行磷化处理。
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之为磷化膜。磷化的目的主要如下：一、给基体金属提供保护，在一定程度上防止金属被腐蚀；二、用于涂漆前打底，提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力；三、在金属冷加工工艺中起减摩润滑使用。
磷化通常包括首先清洗金属表面，然后在特定的条件下，通过浸渍、刷涂、喷淋、喷浸结合等工艺方法，与磷化液进行接触，通过化学或电化学反应在金属表面生成稳定、难溶于水、且表面粗糙的磷化膜。
但目前用于钢铁材料磷化处理的磷化液仍有很多缺陷，磷化液的各方面性能仍有待改进。申请号为201310352940.2的专利公开了一种用于钢铁表面磷化黑化的处理液，该处理液由下述质量配比的原料组成：磷酸二氢锌30份～35份，五水硫酸铜0.2份～0.4份，硝酸锌45份～50份，亚硝酸钠0.5份～1.0份，磺基水杨酸0.1份～0.3份，硝酸镍1.0份～2.0份，钼酸铵6.0份～8.0份，硫代硫酸钠2.0份～4.0份，柠檬酸2.0份～4.0份，聚丙烯酸10份～20份，蒸馏水700份～1000份。该磷化液磷化钢铁材料速度慢，磷化所需时间长。
申请号为201210096112.2的专利公开了一种用于钢铁磷化的组合物，该磷化组合物同样存在磷化钢铁材料速度慢，磷化所需时间长的问题，并且生成的磷化膜呈灰色至黑色，色泽不够光亮。
发明内容
本发明的目的是为了克服以上现有技术的不足而提供一种磷化速度快、磷化所需时间短，并且磷化后钢铁表面色泽光亮的用于钢铁磷化的组合物及其制备方法。
本发明的一种用于钢铁磷化的组合物由以下质量份数的组分组成：硝酸钠2-6份、柠檬酸钠2-4份、磷酸二氢锰铁盐15-25份、氧化镁5-10份、硝酸镍10-20份、硫酸铜2-5份、磺基水杨酸1-3份、聚乙二醇2-5份、去离子水500-900份。
优选的，一种用于钢铁磷化的组合物由以下质量份数的组分组成：硝酸钠3-5份、柠檬酸钠2-3份、磷酸二氢锰铁盐18-22份、氧化镁6-9份、硝酸镍12-18份、硫酸铜3-5份、磺基水杨酸2-3份、聚乙二醇3-4份、去离子水700-900份。
更优选的，一种用于钢铁磷化的组合物由以下质量份数的组分组成：硝酸钠4份、柠檬酸钠2.5份、磷酸二氢锰铁盐20份、氧化镁8份、硝酸镍15份、硫酸铜4份、磺基水杨酸2.5份、聚乙二醇3.5份、去离子水800份。
一种用于钢铁磷化的组合物的制备方法，包括以下步骤：
a、按照质量份数称取组分，将去离子水均分为两份，然后先将硝酸钠、硫酸铜、磷酸二氢锰铁盐、硝酸镍和氧化镁加入到其中一份去离子水中，搅拌3-6分钟至完全溶解，控制搅拌速度为40-60转/min；
b、将柠檬酸钠、磺基水杨酸和聚乙二醇加入到另一份去离子水中，搅拌5-10分钟至完全溶解，控制搅拌速度为30-50转/min；
c、将步骤a和步骤b得到的溶液混合均匀，反应10-25分钟后即得用于钢铁磷化的组合物。
优选的，步骤a中所述的搅拌4-5分钟至完全溶解。
优选的，步骤a中所述的控制搅拌速度为50转/min。
优选的，步骤b中所述的搅拌6-8分钟至完全溶解。
优选的，步骤b中所述的控制搅拌速度为40转/min。
优选的，步骤c中所述的反应15分钟。
有益效果：
使用本发明制备的用于钢铁磷化的组合物8-10分钟即可完成磷化，磷化速度快、磷化所需时间短，并且磷化后钢铁表面色泽光亮。
本发明提供的用于钢铁磷化的组合物与现有技术的磷化液相比较，具体如下：
1、本发明通过引入铜离子，能够生成氧化铜，可以覆盖在上面作为一层保护层，从而提高磷化膜的防腐蚀性能。
2、使用本发明制备的用于钢铁磷化的组合物进行磷化，8-10分钟即可完成磷化，磷化速度快、磷化所需时间短，工作效率高。
3、本发明用于钢铁磷化的组合物的制备方法简单，原料价格低廉，成本低。
4、本发明制备的用于钢铁磷化的组合物无毒，对操作人员健康和环境都无损害，并且压铸时零件与模具不会发生黏结，磷化效果好。
具体实施方式
实施例1
一种用于钢铁磷化的组合物由以下质量份数的组分组成：硝酸钠2份、柠檬酸钠2份、磷酸二氢锰铁盐15份、氧化镁5份、硝酸镍10份、硫酸铜2份、磺基水杨酸1份、聚乙二醇2份、去离子水500份。
一种用于钢铁磷化的组合物的制备方法，包括以下步骤：
a、按照质量份数称取组分，将去离子水均分为两份，然后先将硝酸钠、硫酸铜、磷酸二氢锰铁盐、硝酸镍和氧化镁加入到其中一份去离子水中，搅拌3分钟至完全溶解，控制搅拌速度为40转/min；
b、将柠檬酸钠、磺基水杨酸和聚乙二醇加入到另一份去离子水中，搅拌5分钟至完全溶解，控制搅拌速度为30转/min；
c、将步骤a和步骤b得到的溶液混合均匀，反应10分钟后即得用于钢铁磷化的组合物。
实施例2
一种用于钢铁磷化的组合物由以下质量份数的组分组成：硝酸钠6份、柠檬酸钠4份、磷酸二氢锰铁盐25份、氧化镁10份、硝酸镍20份、硫酸铜5份、磺基水杨酸3份、聚乙二醇5份、去离子水900份。
一种用于钢铁磷化的组合物的制备方法，包括以下步骤：
a、按照质量份数称取组分，将去离子水均分为两份，然后先将硝酸钠、硫酸铜、磷酸二氢锰铁盐、硝酸镍和氧化镁加入到其中一份去离子水中，搅拌4分钟至完全溶解，控制搅拌速度为45转/min；
b、将柠檬酸钠、磺基水杨酸和聚乙二醇加入到另一份去离子水中，搅拌6分钟至完全溶解，控制搅拌速度为35转/min；
c、将步骤a和步骤b得到的溶液混合均匀，反应12分钟后即得用于钢铁磷化的组合物。
实施例3
一种用于钢铁磷化的组合物由以下质量份数的组分组成：硝酸钠3份、柠檬酸钠2份、磷酸二氢锰铁盐18份、氧化镁6份、硝酸镍12份、硫酸铜3份、磺基水杨酸2份、聚乙二醇3份、去离子水700份。
一种用于钢铁磷化的组合物的制备方法，包括以下步骤：
a、按照质量份数称取组分，将去离子水均分为两份，然后先将硝酸钠、硫酸铜、磷酸二氢锰铁盐、硝酸镍和氧化镁加入到其中一份去离子水中，搅拌5分钟至完全溶解，控制搅拌速度为55转/min；
b、将柠檬酸钠、磺基水杨酸和聚乙二醇加入到另一份去离子水中，搅拌8分钟至完全溶解，控制搅拌速度为45转/min；
c、将步骤a和步骤b得到的溶液混合均匀，反应20分钟后即得用于钢铁磷化的组合物。
实施例4
一种用于钢铁磷化的组合物由以下质量份数的组分组成：硝酸钠5份、柠檬酸钠3份、磷酸二氢锰铁盐22份、氧化镁9份、硝酸镍18份、硫酸铜5份、磺基水杨酸3份、聚乙二醇4份、去离子水900份。
一种用于钢铁磷化的组合物的制备方法，包括以下步骤：
a、按照质量份数称取组分，将去离子水均分为两份，然后先将硝酸钠、硫酸铜、磷酸二氢锰铁盐、硝酸镍和氧化镁加入到其中一份去离子水中，搅拌6分钟至完全溶解，控制搅拌速度为60转/min；
b、将柠檬酸钠、磺基水杨酸和聚乙二醇加入到另一份去离子水中，搅拌10分钟至完全溶解，控制搅拌速度为50转/min；
c、将步骤a和步骤b得到的溶液混合均匀，反应25分钟后即得用于钢铁磷化的组合物。
实施例5
一种用于钢铁磷化的组合物由以下质量份数的组分组成：硝酸钠4份、柠檬酸钠2.5份、磷酸二氢锰铁盐20份、氧化镁8份、硝酸镍15份、硫酸铜4份、磺基水杨酸2.5份、聚乙二醇3.5份、去离子水800份。
一种用于钢铁磷化的组合物的制备方法，包括以下步骤：
a、按照质量份数称取组分，将去离子水均分为两份，然后先将硝酸钠、硫酸铜、磷酸二氢锰铁盐、硝酸镍和氧化镁加入到其中一份去离子水中，搅拌5分钟至完全溶解，控制搅拌速度为50转/min；
b、将柠檬酸钠、磺基水杨酸和聚乙二醇加入到另一份去离子水中，搅拌9分钟至完全溶解，控制搅拌速度为40转/min；
c、将步骤a和步骤b得到的溶液混合均匀，反应15分钟后即得用于钢铁磷化的组合物。
使用方法如下：
钢铁经过预处理后，用盐酸除锈活化后，浸泡在本发明制备的用于钢铁磷化的组合物中，浸泡8-10分钟，然后取出钢板用去离子水清洗、吹干即完成磷化处理。
对上述实施例磷化过程完成后形成的磷化膜进行检测，发现钢铁表面光亮，磷化膜层致密，膜重约5.9-6.3g/m2，经测试常温下在5％氯化钠溶液中浸泡，80-100小时才出现锈斑，磷化膜附着力达到一级。
对上述实施例制备的用于钢铁磷化的组合物进行磷化能力以及磷化所需时间进行测试，并与现有磷化液进行比较，记录试验数据，具体结果见表1。
表1
由表1可知，使用本发明制备的用于钢铁磷化的组合物进行磷化，8-10分钟即可完成磷化，磷化速度快、磷化所需时间短，而现有磷化液需要20分钟左右，并且本发明制备的用于钢铁磷化的组合物无毒，对操作人员健康和环境都无损害，同时磷化后钢铁表面色泽光亮，压铸时零件与模具不会发生黏结，磷化效果好。

Claims (9)

1.一种用于钢铁磷化的组合物，其特征在于由以下质量份数的组分组成：硝酸钠2-6份、柠檬酸钠2-4份、磷酸二氢锰铁盐15-25份、氧化镁5-10份、硝酸镍10-20份、硫酸铜2-5份、磺基水杨酸1-3份、聚乙二醇2-5份、去离子水500-900份。
2.根据权利要求1所述的一种用于钢铁磷化的组合物，其特征在于由以下质量份数的组分组成：硝酸钠3-5份、柠檬酸钠2-3份、磷酸二氢锰铁盐18-22份、氧化镁6-9份、硝酸镍12-18份、硫酸铜3-5份、磺基水杨酸2-3份、聚乙二醇3-4份、去离子水700-900份。
3.根据权利要求1所述的一种用于钢铁磷化的组合物，其特征在于由以下质量份数的组分组成：十二烷基磺酸钠3份、三乙胺醇3份、月桂醇聚氧乙烯醚4份、磷酸二氢锌6份、氯化镁4份、硅酸钠5份、磷酸15份、氢氧化铜6份、硝酸镍2份、活性炭7份、去离子水48份。
4.一种如权利要求1至3任一项所述的用于钢铁磷化的组合物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
a、按照质量份数称取组分，将去离子水均分为两份，然后先将硝酸钠、硫酸铜、磷酸二氢锰铁盐、硝酸镍和氧化镁加入到其中一份去离子水中，搅拌3-6分钟至完全溶解，控制搅拌速度为40-60转/min；
b、将柠檬酸钠、磺基水杨酸和聚乙二醇加入到另一份去离子水中，搅拌5-10分钟至完全溶解，控制搅拌速度为30-50转/min；
c、将步骤a和步骤b得到的溶液混合均匀，反应10-25分钟后即得用于钢铁磷化的组合物。
5.根据权利要求4所述的一种用于钢铁磷化的组合物的制备方法，其特征在于步骤a中所述的搅拌4-5分钟至完全溶解。
6.根据权利要求4所述的一种用于钢铁磷化的组合物的制备方法，其特征在于步骤a中所述的控制搅拌速度为50转/min。
7.根据权利要求4所述的一种用于钢铁磷化的组合物的制备方法，其特征在于步骤b中所述的搅拌6-8分钟至完全溶解。
8.根据权利要求4所述的一种用于钢铁磷化的组合物的制备方法，其特征在于步骤b中所述的控制搅拌速度为40转/min。
9.根据权利要求4所述的一种用于钢铁磷化的组合物的制备方法，其特征在于步骤c中所述的反应15分钟。
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