CN110863229A - 新型金属材料无酸电解磷化工艺 - Google Patents

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范艳宾
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    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/36—Phosphatising

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Abstract

本发明公开了新型金属材料无酸电解磷化工艺，所述金属材料为不锈钢线材或碳素钢线材，包括以下步骤：线材放线—弯曲剥壳矫直—砂皮机除锈—超声波清洗—电解磷化—在线皂化—烘干—拉拔收线；此发明采用弯曲剥壳矫直、砂皮机除锈和超声波清洗结合的方式清理钢铁线材，代替了现有技术中的酸洗工艺，且可以完全杜绝材料表面的粉末被带入到电解磷化工艺；超声波清洗的水基清洗剂无须更换，过滤之后可以循环使用，过程中产生的残余物经过回收处理后可以再次利用。

Description

新型金属材料无酸电解磷化工艺
技术领域
本发明涉及金属材料表面处理技术领域，尤其涉及新型金属材料无酸电解磷化工艺。
背景技术
磷化是金属制品业应用最广泛的表面涂层方式，它是金属与稀磷酸或酸性磷酸盐通过化学反应形成的磷酸盐保护膜。该膜与金属基体结合牢固，既是工件继续深加工所需要的润滑剂的有效载体，又是防腐蚀的保护膜。
金属制品磷化是将钢铁线材表面清洗干净，然后使用磷化液进行表面处理，使钢铁线材表面形成所需要的磷化膜的过程，即为钢铁线材磷化处理技术。磷化处理钢铁线材拉拔后具有均匀的通条性能，良好的韧性以及冷加工性能。
现有磷化工艺流程为酸洗—水洗—浸泡式磷化—水洗—皂化，酸洗过程中产生大量含酸、含磷废液，磷化渣危废及铅尘等危废。
发明内容
本发明的目的在于提供新型金属材料无酸电解磷化工艺，解决了上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：新型金属材料无酸电解磷化工艺，所述金属材料为不锈钢线材或碳素钢线材，包括以下步骤：
(1)线材放线
将原材料钢铁线材装载上料架后，通过旋转的方式使线材供应到设备中；
(2)弯曲剥壳矫直
利用弯曲装置将钢铁线材弯曲，在弯曲的过程中，线材表面的铁锈将会有部分脱落，再讲弯曲后的线材通过矫直装置矫直；
(3)砂皮机除锈
利用砂皮机进一步去除线材表面的铁锈；
(4)超声波清洗
经过砂皮机除锈后的线材直接经过超声波清洗机对线材表面进行清洗；
(5)电解磷化
经过超声波清洗后的线材直接进入电解磷化池进行电解磷化，所述电解磷化池中配置有电解磷化液，电解磷化温度为10-40℃，电解磷化过程中钢铁线材全部浸泡在溶液中，且距离液面2cm以下的深度；
(6)在线皂化
钢铁线材经过电解磷化后直接进入皂化装置中进行皂化，皂化液与第(4)步所形成的表面保护膜结合成更加稳定的保护层；
(7)烘干
使用高压热风对钢铁线材进行烘干；
(8)拉拔收线
使用倒立式拔丝机进行拉拔收线。
进一步的，所述步骤(4)中超声波清洗的清洗介质是水基清洗剂。
进一步的，所述步骤(5)中的电解磷化液是由氧化锌、磷酸、硝酸、硝酸镍、柠檬酸和水组成的混合溶液，每升电解磷化液中各组分的含量为：氧化锌75-115g、磷酸130-200g、硝酸100-150g、硝酸镍3.5-4g、柠檬酸3.5-4g，余量为水。
进一步的，所述步骤(6)中的皂化液的主要成分为硬质酸钠，所述硬质酸钠与磷化膜结合生成的具有防腐和拉拔润滑作用的硬脂酸锌牢牢地粘附在钢丝表面并随着钢丝被带入拉拔机。
进一步的，所述步骤(2)、(3)和(4)中的残余物进行回收处理。
本发明具有的有益效果为：
(1)此发明采用弯曲剥壳矫直、砂皮机除锈和超声波清洗结合的方式清理钢铁线材，代替了现有技术中的酸洗工艺，且可以完全杜绝材料表面的粉末被带入到电解磷化工艺；超声波清洗的水基清洗剂无须更换，过滤之后可以循环使用，过程中产生的残余物经过回收处理后可以再次利用。
(2)在较低的温度下即可以进行电解磷化，能量消耗低，生产效率高，整个过程中不产生废液、废渣和废气，不需要清洗。
(3)此发明仅对单根线材金属进行电解磷化，形成的保护膜膜层均匀，膜体细腻光滑，附着力强，经冷成型后不易脱落，对工件和模具的保护性高。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
新型金属材料无酸电解磷化工艺，所述金属材料为不锈钢线材或碳素钢线材，包括以下步骤：
(1)线材放线
将原材料钢铁线材装载上料架后，通过旋转的方式使线材供应到设备中；
(2)弯曲剥壳矫直
利用弯曲装置将钢铁线材弯曲，在弯曲的过程中，线材表面的铁锈将会有部分脱落，再讲弯曲后的线材通过矫直装置矫直；
(3)砂皮机除锈
利用砂皮机进一步去除线材表面的铁锈；
(4)超声波清洗
经过砂皮机除锈后的线材直接经过超声波清洗机对线材表面进行清洗，所述超声波清洗的清洗介质是水基清洗剂，钢铁线材经过步骤(2)和(3)处理后，表面仍有少量的四氧化三铁细小颗粒，用超声波清洗后可以彻底去除四氧化三铁细小颗粒；
(5)电解磷化
经过超声波清洗后的线材直接进入电解磷化池进行电解磷化，所述电解磷化池中配置有电解磷化液，电解磷化液是由氧化锌、磷酸、硝酸、硝酸镍、柠檬酸和水组成的混合溶液，每升电解磷化液中各组分的含量为：氧化锌75-115g、磷酸130-200g、硝酸100-150g、硝酸镍3.5-4g、柠檬酸3.5-4g，余量为水，电解磷化温度为10-40℃，电解磷化过程中钢铁线材全部浸泡在溶液中，且距离液面2cm以下的深度，电解磷化过程中无需加温，不产生任何副产物；
(6)在线皂化
钢铁线材经过电解磷化后直接进入皂化装置中进行皂化，皂化液与第(4)步所形成的表面保护膜结合成更加稳定的保护层，皂化液的主要成分为硬质酸钠，所述硬质酸钠与磷化膜结合生成的具有防腐和拉拔润滑作用的硬脂酸锌牢牢地粘附在钢丝表面并随着钢丝被带入拉拔机；
(7)烘干
使用高压热风对钢铁线材进行烘干；
(8)拉拔收线
使用倒立式拔丝机进行拉拔收线。
此发明通过弯曲剥壳矫直、砂皮机除锈和超声波清洗彻底去除钢铁线材表面的氧化成，代替酸洗工艺，且可以完全杜绝材料表面的粉末被带入到电解磷化工艺；超声波清洗的水基清洗剂无须更换，过滤之后可以循环使用，过程中产生的残余物经过回收处理后可以再次利用；再通过在线电解磷化使电解质发生阴阳离子交换吸附，从而达到在钢铁线材表面产生一层细腻富有延展能力，且耐挤压的润滑载体。由于电解磷化时间短，温度低，使用过程中无废弃物排放，符合环保生产要求。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.新型金属材料无酸电解磷化工艺，其特征在于，所述金属材料为不锈钢线材或碳素钢线材，包括以下步骤：
(1)线材放线
将原材料钢铁线材装载上料架后，通过旋转的方式使线材供应到设备中；
(2)弯曲剥壳矫直
利用弯曲装置将钢铁线材弯曲，在弯曲的过程中，线材表面的铁锈将会有部分脱落，再讲弯曲后的线材通过矫直装置矫直；
(3)砂皮机除锈
利用砂皮机进一步去除线材表面的铁锈；
(4)超声波清洗
经过砂皮机除锈后的线材直接经过超声波清洗机对线材表面进行清洗；
(5)电解磷化
经过超声波清洗后的线材直接进入电解磷化池进行电解磷化，所述电解磷化池中配置有电解磷化液，电解磷化温度为10-40℃，电解磷化过程中钢铁线材全部浸泡在溶液中，且距离液面2cm以下的深度；
(6)在线皂化
钢铁线材经过电解磷化后直接进入皂化装置中进行皂化，皂化液与第(4)步所形成的表面保护膜结合成更加稳定的保护层；
(7)烘干
使用高压热风对钢铁线材进行烘干；
(8)拉拔收线
使用倒立式拔丝机进行拉拔收线。
2.如权利要求1所述的新型金属材料无酸电解磷化工艺，其特征在于：所述步骤(4)中超声波清洗的清洗介质是水基清洗剂。
3.如权利要求1所述的新型金属材料无酸电解磷化工艺，其特征在于：所述步骤(5)中的电解磷化液是由氧化锌、磷酸、硝酸、硝酸镍、柠檬酸和水组成的混合溶液，每升电解磷化液中各组分的含量为：氧化锌75-115g、磷酸130-200g、硝酸100-150g、硝酸镍3.5-4g、柠檬酸3.5-4g，余量为水。
4.如权利要求1所述的新型金属材料无酸电解磷化工艺，其特征在于：所述步骤(6)中的皂化液的主要成分为硬质酸钠，所述硬质酸钠与磷化膜结合生成的具有防腐和拉拔润滑作用的硬脂酸锌牢牢地粘附在钢丝表面并随着钢丝被带入拉拔机。
5.如权利要求1所述的新型金属材料无酸电解磷化工艺，其特征在于：所述步骤(2)、(3)和(4)中的残余物进行回收处理。
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