CN106148974A - 一种钢铁除锈磷化剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢铁除锈磷化剂，所述钢铁除锈磷化剂由以下组分按重量份组成：磷酸二氢盐10～40份、硝酸盐2～25份、碳酸盐1～9份、磷酸10～20份、氧化剂1～7份、加速剂0.5～5份、表面活性剂3～16份、去离子水20～50份。本发明属于低温磷化液，不仅具有比高温磷化更佳的效果，而且可在低温下进行磷化，有效节省了能耗，同时，所述钢铁除锈磷化剂制备工艺简单，磷化时间短，处理后的金属表面具有较好的稳定性、耐腐蚀性、耐久性。

Description

一种钢铁除锈磷化剂
技术领域
本发明涉及磷化剂的技术领域，尤其涉及一种用于钢铁表面涂装工艺中使用的钢铁除锈磷化剂。
背景技术
金属在喷涂在涂装前都必须对其表面进行转化处理，使其生成转化膜。转化膜具有多孔性、均匀细致，涂料渗入到孔隙中可有效增加喷涂涂层的附着力，从而提高金属的耐蚀性。转化膜包括磷化膜、钝化膜、有机膜、稀土转化膜以及溶胶硅烷膜等，其中磷化膜是把金属零部件浸入到含有Zn，Ni，Mn，Fe等特定的酸式磷酸盐为主体的盐溶液中，同时加入各种复合添加剂，经过化学处理，在金属零部件的表面生成具有一定厚度难溶于水的磷酸盐转化膜，满足涂装生产的需要。但仍然不同程度地存在着磷化效果不甚理想、磷化剂的使用有许多限制条件、对使用环境的温度要求高、耗能高的问题；而且基本上都有很多废渣排放，存在需解决二次排放废渣带来的污染问题。上述问题都直接影响着涂装生产的质量、产量或成本。
CN 104073792 A公开的一种用于黑色金属制作表面的除锈磷化剂，该用于黑色金属制作表面的除锈磷化剂对人体无害，在常温下对黑色金属能简单易行的除锈磷化处理，又能保证彻底除锈磷化，也同样能够达到处理后的制作，并且在着漆后，无反绣，不起皮、保证着漆质量的除锈磷化效果。但是该工艺配方复杂，成本较高，不适于大批量生产。CN102363881 A公开了一种钢铝组合炮弹弹体喷涂涂装前通用磷化剂及制备方法，该方法通过对阴离子的性质及H+以外其他阳离子的浓度等加以控制，使各组分相互作用，可同时满足钢铝两种电位截然不同的金属在溶液中能发生相近似的微电池腐蚀溶解，从而保证了在钢铝两种金属表面上同时生成一层与金属基体牢固结合的磷化膜层，但是该方法存在磷化时间长、耗能高的问题，同时，还需解决二次排放废渣带来的污染问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种钢铁除锈磷化剂，所述钢铁除锈磷化剂制备工艺简单，磷化时间短，处理后的金属表面具有较好的稳定性、耐腐蚀性、耐久性。
本发明可以通过以下技术方案来实现：
一种钢铁除锈磷化剂，所述钢铁除锈磷化剂由以下组分按重量份组成：磷酸二氢盐10～40份、硝酸盐2～25份、碳酸盐1～9份、磷酸10～20份、氧化剂1～7份、加速剂0.5～5份、表面活性剂3～16份、去离子水20～50份；
所述磷酸二氢盐是磷酸二氢锰、磷酸二氢锌、磷酸二氢钾的一种或几种混合，在磷化液中，Mn2+的加入能使镀锌钢表面形成类磷叶石的结晶，提高磷化膜的防护性；氟硅酸络合铁离子，减少磷化沉渣，增强对钢的氧化性；
所述硝酸盐是硝酸铁、硝酸锌、硝酸铜、硝酸镍或硝酸钙中的一种或几种混合，Ni2+金属阳离子，能细化结晶、提高磷化膜的抗蚀性；所述碳酸盐是碳酸钠、碳酸锰、碳酸钙或碳酸钾中的一种或几种混合；所述氧化剂是氧化锌、双氧水或次氯酸钠中的一种；
所述加速剂是亚硝酸盐、氟化钾、氟氢化钾中的一种或几种混合，加速剂能促进磷化效果，以获得均匀致密的磷化膜，使用亚硝酸盐作为钢件、镀锌钢的加速剂，成本低、低温氧化作用强、磷化促进效果显著，中低温条件下均可获得均匀致密的磷化膜。如果用量不足，磷化速度慢，不能在规定时间内生成连续的磷化膜，磷化膜易发黄；如果用量过多，磷化膜呈蓝黑色，抗蚀性能下降，磷化残渣增多，加剧了磷化药剂的消耗量，最佳使用量为0.2～0.4g/L；
使用氟化钾、氟化氢钾复配作为铝及合金的磷化促进剂，F-的含量应控制适当，含量太低，酸度大，磷化成膜速率慢，含量太高，磷化液的pH值太高，易导致磷化膜层粉化，使工件表面挂灰，涂层的附着力下降，磷化液寿命缩短，磷化沉渣增多，同时，对水有严重污染，使废水处理变得复杂，最佳使用量为0.1～0.3g/L；
所述表面活性剂是脂肪醇聚氧乙烯醚、异丙醇、聚丙烯酸钠、甜菜碱中的一种，用于对金属表面进行清洗。
本发明一种钢铁除锈磷化剂，具有如下的有益效果：
第一、本发明的原料组分简单易得、制备工艺简单，成本低，在铸造铝合金工件表面上能生成细结晶、吸附性极强的磷化膜，磷化膜层质量达到标准要求，可提高工件的耐磨性、耐蚀性及润滑性，使产品合格率得以提高。
第二、本发明的磷化液在20～30℃下，对铁、锌、铝以及各种合金等金属进行磷化处理，所得磷化膜的耐硫酸铜时间在10分钟以上，磷化面积可达100～120m2/kg，膜重可达4.5～5g/m2，本发明属于低温磷化液，不仅具有比高温磷化更佳的效果，而且可在低温下进行磷化，有效节省了能耗。并且，比缩短了磷化的时间。
第三、对金属制件进行处理，能简单易行的除锈磷化处理，又能保证彻底除锈磷化，同时，配方中的表面活性剂能金属对表面进行清洗，处理后的金属表面具有较好的稳定性、耐腐蚀性、耐久性。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步详细的说明。
实施例1
配方：一种钢铁除锈磷化剂，所述钢铁除锈磷化剂由以下组分按重量份组成：磷酸二氢锰12份、硝酸铁和硝酸锌共4份、碳酸钙2份、磷酸10份、双氧水2份、亚硝酸盐1份、聚丙烯酸钠4份、去离子水25份。
实施例2
配方：一种钢铁除锈磷化剂，所述钢铁除锈磷化剂由以下组分按重量份组成：磷酸二氢钾15份、硝酸镍5份、碳酸钾3份、磷酸13份、氧化锌4份、氟氢化钾0.8份、甜菜碱8份、去离子水30份。
实施例3
配方：一种钢铁除锈磷化剂，所述钢铁除锈磷化剂由以下组分按重量份组成：磷酸二氢锌18份、硝酸锌和硝酸铜共10份、碳酸锰5份、磷酸14份、次氯酸钠3份、氟化钾1.5份、脂肪醇聚氧乙烯醚6份、去离子水30份。
实施例4
配方：一种钢铁除锈磷化剂，所述钢铁除锈磷化剂由以下组分按重量份组成：磷酸二氢钾20份、硝酸铁和硝酸铜共12份、碳酸锰和碳酸钾共5份、磷酸15份、氧化锌3份、亚硝酸盐2份、聚丙烯酸钠8份、去离子水35份。
实施例5
配方：一种钢铁除锈磷化剂，所述钢铁除锈磷化剂由以下组分按重量份组成：磷酸二氢锰30份、硝酸镍和硝酸铜共16份、碳酸钙和碳酸钾共6份、磷酸17份、双氧水5份、氟氢化钾2.5份、异丙醇10份、去离子水35份。
性能测试：
将本发明实施例1，2所得磷化剂按20％加入配制工作液，总酸度60～75pt，游离酸度8～10pt，温度20～30℃，磷化3～5min即可。实施例3～5所得磷化剂原液直接使用，现将钢铁工件用30～40℃的二氯甲烷脱脂15～20S，待表面干燥后浸入本发明实施例3～5的磷化剂中，在30～40℃的条件下，磷化60～120S即可。
上述实施例1～5的磷化剂实验结果：磷化膜层外观、膜层厚度，膜层质量，膜层的耐腐蚀性，喷涂涂装漆层的干性结合力、冲击试验、杯突试验、弯曲试验、柔韧性试验、耐霉菌试验、耐侯性试验、耐湿热试验以及耐盐雾试验全部通过WJ536-2007，WJ1536-2007以及GB/T9792-2003标准规定的技术条件要求。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钢铁除锈磷化剂，其特征在于，所述钢铁除锈磷化剂由以下组分按重量份组成：磷酸二氢盐10～40份、硝酸盐2～25份、碳酸盐1～9份、磷酸10～20份、氧化剂1～7份、加速剂0.5～5份、表面活性剂3～16份、去离子水20～50份。
2.根据权利要求1所述的钢铁除锈磷化剂，其特征在于，所述磷酸二氢盐是磷酸二氢锰、磷酸二氢锌、磷酸二氢钾的一种或几种混合。
3.根据权利要求1或2所述的钢铁除锈磷化剂，其特征在于，所述硝酸盐是硝酸铁、硝酸锌、硝酸铜、硝酸镍或硝酸钙中的一种或几种混合。
4.根据权利要求1或2所述的钢铁除锈磷化剂，其特征在于，所述碳酸盐是碳酸钠、碳酸锰、碳酸钙或碳酸钾中的一种或几种混合。
5.根据权利要求4所述的钢铁除锈磷化剂，其特征在于，所述氧化剂是氧化锌、双氧水或次氯酸钠中的一种。
6.根据权利要求5所述的钢铁除锈磷化剂，其特征在于，所述加速剂是亚硝酸盐、氟化钾、氟氢化钾中的一种或几种混合。
7.根据权利要求6所述的钢铁除锈磷化剂，其特征在于，所述加速剂中使用亚硝酸盐的用量为0.2～0.4g/L。
8.根据权利要求7所述的钢铁除锈磷化剂，其特征在于，所述加速剂中使用氟化钾或氟氢化钾的用量为0.1～0.3g/L。
9.根据权利要求8所述的钢铁除锈磷化剂，其特征在于，所述磷化剂总酸度60～80pt，游离酸度8～10pt，加速剂浓度2～5pt。
10.根据权利要求9所述的钢铁除锈磷化剂，其特征在于，所述表面活性剂是脂肪醇聚氧乙烯醚、异丙醇、聚丙烯酸钠、甜菜碱中的一种。
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