CN110205615A

CN110205615A - 中温锌系磷化液及其制备方法

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Publication number: CN110205615A
Application number: CN201910608997.1A
Authority: CN
Inventors: 季卫才; 季新春
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-07-08
Filing date: 2019-07-08
Publication date: 2019-09-06

Abstract

一种中温锌系磷化液及其制备方法，其是先将按质量百分数配比的氧化锌10‑12%投入盛有水并且配有搅拌装置的容器中搅拌，再向所述容器中依次加入按质量百分数配比的硝酸10‑13%及磷酸15‑22%并且继续搅拌，接着向所述容器内依次加入按质量百分数配比的硝酸锰1‑2%、钼酸钠0.5‑1%、葡萄糖酸钠1‑2.7%和氯酸钠0.1‑1%，继而搅拌并且控制继而搅拌的时间和控制所述搅拌装置的转速，得到中温锌系磷化液。体现环保及安全性；降低固废处理费用；体现经济性；使用广泛；极致的磷化效果；节约资源及降低磷化成本；工艺简练、无苛刻的设备及工艺要素。

Description

中温锌系磷化液及其制备方法

技术领域

本发明属于表面防锈处理液及其制备技术领域，具体涉及一种中温锌系磷化液，并且还涉及其制备方法。

背景技术

如业界所知，为了提高涂膜的附着力和耐腐蚀性能，磷化工艺在金属表面处理，尤其是金属表面涂装前的磷化处理、拉丝前的磷化处理、钢管冷拔和精轧以及钢管成品防锈磷化处理的应用十分广泛。进而如业界所知，磷化液的使用条件有常温型和高温型，常温型磷化液也叫低温磷化液，使用温度在30-45℃左右，长处是能耗低，但磷化时间长而难以满足产能大的要求。此外常温型磷化液还存在磷化膜薄以及沉渣多的欠缺；高温型磷化液的使用温度在80-90℃左右，长处是磷化时间相对较短，能满足工业化放大生产的工艺要求，欠缺在于能耗大，与目前全社会倡导的节约型节能型经济精神相悖。

据本申请人所知，已有技术中的常温型磷化液的配方体系中需依赖亚硝酸钠作为促进剂，而亚硝酸钠因含量大（即用量大），易产生大量沉渣，该沉渣主要为磷酸铁白色沉淀物，固废及废水处理成本高并且对环境影响大。尤其，亚硝酸钠为致癌物，对人体健康的危害较大。

在公开的中国专利文献中可不乏见诸关于磷化液以及制备方法的技术信息，如CN100443632C（一种低温锌系磷化液）、CN102703889B（低温单组份锌系磷化液及其制备方法）、CN104313557A（一种用于冷拔管的低温磷化液）、CN105951084B（一种超低温金属钝化磷化液及其制备方法）、CN108048826A（一种线材拉拔用除锈磷化液及其制备方法）、CN102628166A（磷化液及其对酸洗后的钢管的磷化方法）、CN103422082B（钕铁硼磁性材料锌系磷化液及其使用方法）、CN104313562B（一种常温磷化液及其制备方法）和CN104250742A（一种钢管冷轧加工前处理磷化液），等等。

并非限于上面例举的专利虽然各自具有相应的技术效果，但是存在配方择用原料多。工艺控制难度大并且有失安全环保以及有失经济廉价之类的通弊。为此本申请人作了持久而有益的探索，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本发明的任务在于提供一种有助于避免在配方中使用亚硝酸盐而得以体现环保及安全、有利于显著缩短磷化时间并且显著减少沉渣及废水而得以提高工效以及降低固废处理费用、有益于显著简化配方而得以体现经济性、有便于显著改善对不同钢种磷化的适应性而得以体现应用的广泛性、有助于显著增进磷化效果并且减少吨钢的用量而得以节约资源以及体现磷化成本的廉价性的中温锌系磷化液及其制备方法。

本发明的另一任务在于提供一种中温锌系磷化液的制备方法，该方法工艺步骤简短、无苛刻的制备工艺要素并且得到的中温锌系磷化液能全面地体现所述的技术效果。

为体现完成本发明的首要任务，本发明提供的技术方案是：一种中温锌系磷化液，其化学组成按质量百分数配比为：磷酸15-20%、氧化锌10-12%、硝酸10-13%、硝酸锰1-2%、钼酸钠0.5-1%、葡萄糖酸钠1-2.7%和氯酸钠0.1-1%，余为水。

一种中温锌系磷化液，其化学组成按质量百分数配比为：磷酸22%、氧化锌10%、硝酸11.5%、硝酸锰2%、钼酸钠1%、葡萄糖酸钠1%和氯酸钠0.1%，余为水。

一种中温锌系磷化液，其化学组成按质量百分数配比为：磷酸18%、氧化锌12%、硝酸10%、硝酸锰1.5%、钼酸钠0.7%、葡萄糖酸钠2.7%和氯酸钠0.6%，余为水。

一种中温锌系磷化液，其化学组成按质量百分数配比为：磷酸15%、氧化锌11%、硝酸13%、硝酸锰1%、钼酸钠0.5%、葡萄糖酸钠1.4%和氯酸钠1%，余为水。

为体现完成本发明的另一任务，本发明提供的技术方案是：一种中温锌系磷化液的制备方法，其是先将按质量百分数配比的氧化锌10-12%投入盛有水并且配有搅拌装置的容器中搅拌，再向所述容器中依次加入按质量百分数配比的硝酸10-13%及磷酸15-22%并且继续搅拌，接着向所述容器内依次加入按质量百分数配比的硝酸锰1-2%、钼酸钠0.5-1%、葡萄糖酸钠1-2.7%和氯酸钠0.1-1%，继而搅拌并且控制继而搅拌的时间和控制所述搅拌装置的转速，得到中温锌系磷化液。

在本发明的一个具体的实施例中，所述的搅拌的时间为10-20min，所述搅拌装置的转速为80-100rpm。

在本发明的另一个具体的实施例中，所述继续搅拌的时间为20-30min，所述搅拌装置的转速为80-100rpm。

在本发明的又一个具体的实施例中，所述的控制继而搅拌的时间和控制搅拌装置的转速是将继而搅拌的时间控制为20-30min，将搅拌装置的转速控制为80-100rpm。

本发明提供的中温锌系磷化液的技术效果之一，由于在配方中摒弃了亚硝酸盐，因而能体现环保及安全性；之二，由于在配方中加入了合理量的氯酸钠，由氯酸钠快速去除磷化过程中生产的副产物如Fe⁺²，因而能加快反应而缩短磷化时间，又由于在配方中含有葡萄糖酸钠，葡萄糖酸钠对Fe⁺³，具有良好的螯合作用，不仅有助于形成致密、牢固及细小的磷化晶体，而且能够起到封闭、防锈和阻垢的理想作用，由于相对于使用亚硝酸钠促进剂可减少沉渣90%以上，因而能显著减少磷化铁的沉淀，降低固废处理费用；之三，由于配方择用原料少并且廉价易得，因而能体现理想的经济性；之四，由于能适用于钢管冷拔、精轧、拉丝、涂装磷化及钢管成品防锈磷化，因而具有对不同钢材品种进行磷化的适应性，体现良好的使用广泛性；之五，在金属表面形成的磷化膜呈青灰色并且显微镜下观察呈密集型松针状晶体、表面光滑、细腻，硫酸铜点滴试验时间可达5min，盐雾试验大于24h，磷化膜厚度10-15μm时的漆膜附着力达0级，因而具有极致的磷化效果；之六，由于吨钢磷化液的用量为3-4公斤，因而得以节约资源以及降低磷化成本；之七，由于提供的制备方法工艺简练、无苛刻的设备及工艺要素，因而不仅能保障前述技术效果得以全面体现，而且能满足工业化放大生产要求。

附图说明

图1为本发明的中温锌系磷化液对成品钢管磷化处理后在放大镜下观察到的磷化膜的照片图。

具体实施方式

实施例1：

一种中温锌系磷化液的制备方法，其是先将按质量百分数配比的氧化锌10%，投入盛有水并且配有搅拌装置的容器如反应釜中搅拌10min，搅拌装置的转速为100rpm，再向前述容器中依次加入按质量百分数配比的硝酸11.5%及磷酸22%并且继续搅拌30min，继续搅拌时的搅拌装置的转速为80rpm，接着向前述容器内依次加入按质量百分数配比的硝酸锰2%、钼酸钠1%、葡萄糖酸钠1%和氯酸钠0.1%，继而搅拌25min，继而搅拌时的搅拌装置的转速控制为90rpm，在完成继而搅拌后，溶液呈澄清状，从而得到中温锌系磷化液。由此可见，本实施例中的水为52.4%。

实施例2：

一种中温锌系磷化液的制备方法，其是先将按质量百分数配比的氧化锌12%，投入盛有水并且配有搅拌装置的容器如反应釜中搅拌20min，搅拌装置的转速为90rpm，再向前述容器中依次加入按质量百分数配比的硝酸10%及磷酸18%并且继续搅拌20min，继续搅拌时的搅拌装置的转速为100rpm，接着向前述容器内依次加入按质量百分数配比的硝酸锰1.5%、钼酸钠0.7%、葡萄糖酸钠2.7%和氯酸钠0.6%，继而搅拌30min，继而搅拌时的搅拌装置的转速控制为80rpm，在完成继而搅拌后，溶液呈澄清状，从而得到中温锌系磷化液。由此可见，本实施例中的水为54.5%。

实施例3：

一种中温锌系磷化液的制备方法，其是先将按质量百分数配比的氧化锌11%，投入盛有水并且配有搅拌装置的容器如反应釜中搅拌15min，搅拌装置的转速为80rpm，再向前述容器中依次加入按质量百分数配比的硝酸13%及磷酸15%并且继续搅拌25min，继续搅拌时的搅拌装置的转速为90rpm，接着向前述容器内依次加入按质量百分数配比的硝酸锰1%、钼酸钠0.5%、葡萄糖酸钠1.4%和氯酸钠1%，继而搅拌20min，继而搅拌时的搅拌装置的转速控制为100rpm，在完成继而搅拌后，溶液呈澄清状，从而得到中温锌系磷化液。由此可见，本实施例中的水为57.1%。

实施例4：

一种中温锌系磷化液的制备方法，其是先将按质量百分数配比的氧化锌10.5%，投入盛有水并且配有搅拌装置的容器如反应釜中搅拌10min，搅拌装置的转速为85rpm，再向前述容器中依次加入按质量百分数配比的硝酸10.5%及磷酸16%并且继续搅拌21min，继续搅拌时的搅拌装置的转速为94rpm，接着向前述容器内依次加入按质量百分数配比的硝酸锰1.8%、钼酸钠0.6%、葡萄糖酸钠1.2%和氯酸钠0.8%，继而搅拌21min，继而搅拌时的搅拌装置的转速控制为95rpm，在完成继而搅拌后，溶液呈澄清状，从而得到中温锌系磷化液。由此可见，本实施例中的水为58.6%。

实施例5：

一种中温锌系磷化液的制备方法，其是先将按质量百分数配比的氧化锌11.5%，投入盛有水并且配有搅拌装置的容器如反应釜中搅拌20min，搅拌装置的转速为95rpm，再向前述容器中依次加入按质量百分数配比的硝酸12.5%及磷酸20%并且继续搅拌28min，继续搅拌时的搅拌装置的转速为98rpm，接着向前述容器内依次加入按质量百分数配比的硝酸锰1.2%、钼酸钠0.8%、葡萄糖酸钠2.4%和氯酸钠0.4%，继而搅拌28min，继而搅拌时的搅拌装置的转速控制为85rpm，在完成继而搅拌后，溶液呈澄清状，从而得到中温锌系磷化液。由此可见，本实施例中的水为50.2%。

由上述实施例1至5得到的中温锌系磷化液经检测的理化指标为：游离酸≥100点，总酸度≥530，比重≥1.34，H₃PO₄18-22%，Zn²⁺ 8-9.6%，HNO₃ 10-13%，Mn²⁺0.15-0.3%。

使用本发明的中温锌系磷化液时，先在磷化处理槽内加入水，并将磷化处理槽内的水加热至70-75℃，再加入本发明的中温锌系磷化液，加入为量为60-90Kg/m³，在将本发明的中温锌系磷化液加入盛有水并经加热至70-75℃的磷化处理槽内后，经搅拌取样化验，测试游离酸3-6点，总酸度25-35点，早期游离酸会偏高，但随着磷化吊数（吊入磷化处理槽内的钢材的次数）的增加，游离酸会下降。对于冷拔、精轧钢管总酸度控制在25-45点为宜，钢管成品防锈磷化总酸度在30-45点，游离酸控制在1-3点，磷化时间为10-30min。

槽液维持，在磷化过程中，游离酸低于1点，总酸底低于25点时，则需添加本要明中温锌系磷化液，加入量为每立方槽液中加入30Kg，使总酸度提高至10点左右，游离酸提高1点左右。当总酸度大于45点并且游离酸小于2点时，则可加水稀释磷化液，以降低总酸度含量。

由上述实施例1至5得到的中温锌系磷化液对成品钢管磷化处理后利用高倍放大镜观察的照片由图1所示，表面形成的磷化膜呈密集型松针状晶体，光滑且细腻。当用相对锐利的器物在表面划过后会留下一条明显的且不易擦除的白色划痕，因而表明磷化效果极致。

综上所述，本发明提供的技术方案弥补了已有技术中的缺憾，顺利地完成了发明任务，如实地兑现了申请人在上面的技术效果栏中载述的技术效果。

Claims

1.一种中温锌系磷化液，其特征在于其化学组成按质量百分数配比为：磷酸15-20%、氧化锌10-12%、硝酸10-13%、硝酸锰1-2%、钼酸钠0.5-1%、葡萄糖酸钠1-2.7%和氯酸钠0.1-1%，余为水。

2.种中温锌系磷化液，其特征在于其化学组成按质量百分数配比为：磷酸22%、氧化锌10%、硝酸11.5%、硝酸锰2%、钼酸钠1%、葡萄糖酸钠1%和氯酸钠0.1%，余为水。

3.种中温锌系磷化液，其特征在于其化学组成按质量百分数配比为：磷酸18%、氧化锌12%、硝酸10%、硝酸锰1.5%、钼酸钠0.7%、葡萄糖酸钠2.7%和氯酸钠0.6%，余为水。

4.种中温锌系磷化液，其特征在于其化学组成按质量百分数配比为：磷酸15%、氧化锌11%、硝酸13%、硝酸锰1%、钼酸钠0.5%、葡萄糖酸钠1.4%和氯酸钠1%，余为水。

5.种如权利要求1所述的中温锌系磷化液的制备方法，其特征在于其是先将按质量百分数配比的氧化锌10-12%投入盛有水并且配有搅拌装置的容器中搅拌，再向所述容器中依次加入按质量百分数配比的硝酸10-13%及磷酸15-22%并且继续搅拌，接着向所述容器内依次加入按质量百分数配比的硝酸锰1-2%、钼酸钠0.5-1%、葡萄糖酸钠1-2.7%和氯酸钠0.1-1%，继而搅拌并且控制继而搅拌的时间和控制所述搅拌装置的转速，得到中温锌系磷化液。

6.据权利要求5所述的中温锌系磷化液的制备方法，其特征在于所述的搅拌的时间为10-20min，所述搅拌装置的转速为80-100rpm。

7.据权利要求5所述的中温锌系磷化液的制备方法，其特征在于所述继续搅拌的时间为20-30min，所述搅拌装置的转速为80-100rpm。

8.据权利要求5所述的中温锌系磷化液的制备方法，其特征在于所述的控制继而搅拌的时间和控制搅拌装置的转速是将继而搅拌的时间控制为20-30min，将搅拌装置的转速控制为80-100rpm。