CN112853333A - 一种微渣磷化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于磷化剂技术领域,更具体的涉及一种微渣磷化剂及其制备方法。一种微渣磷化剂,制备原料包括磷酸、硝酸、锰盐、络合剂、氧化锌、铁粉、助剂。本发明的磷化剂采用硝酸、锰盐、乙酸、络合剂、磷酸、有机含P化合物之间的相互作用,形成包覆型结构,可以对本体系中的铁粉起到充分络合的作用,控制磷化液中亚铁离子的含量,避免了磷酸铁沉渣的生成,从而也避免了金属发生氢脆的危险。
Description
技术领域
本发明属于磷化剂技术领域,更具体的涉及一种微渣磷化剂及其制备方法。
背景技术
磷化剂是一种广泛应用于专业喷涂厂的前处理的一种化学药品,通过本身和基体反应后在基体表面生成一层致密的化学转化膜,从而起到保护基体的作用。
市面上磷化剂有多种,比如含镍磷化剂,虽然其附着力和耐腐蚀效果较好,但因镍的使用,现在越来越被替代;当前市面上存在的磷化剂会产生较多磷化渣,不仅污染环境,而且影响对基材的保护作用。如何提升磷化剂的使用价值,也是研究者们比较关心的问题。
申请号为CN110735134A的发明专利公开了一种常温锌系无渣磷化剂,通过对锌系磷化剂配方的改进,提供了一种常温使用的无渣磷化剂。但是公开专利中采用了以含镍化合物、含铜化合物、亚硝酸盐等作为促进剂,以表面活性剂提升稳定性的方法,此方法制备的磷化剂的应用范围相对较小,并且因为含铜化合物的使用,需要严格控制其加入量,制备条件严苛。为了进一步解决当前磷化剂面临的环保要求的现状和对磷化剂腐蚀性的要求,开发一种磷化渣少、不含镍、可操作性能优异、耐蚀性能优良的磷化剂成为一项重要任务。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明的第一方面提供了一种微渣磷化剂,制备原料包括磷酸、硝酸、锰盐、络合剂、氧化锌、铁粉、助剂。
作为一种优选的技术方案,所述的助剂选自乙酸、含P化合物、含氟化合物、无机碱。
作为一种优选的技术方案,所述的含P化合物包括有机含P化合物和/或无机含P化合物。
作为一种优选的技术方案,制备原料还包括水。
作为一种优选的技术方案,制备原料按重量百分比计,包括:磷酸15-25%、硝酸0.5-5%、锰盐1-2%、络合剂0.5-2%、氧化锌2-10%、铁粉0.001-0.02%、乙酸0.5-2%、含P化合物2-3%、含氟化合物0.01-0.1%、无机碱1-3%、水补充余量至100%。
作为一种优选的技术方案,制备原料按重量百分比计,包括:磷酸21%、硝酸1.5%、锰盐1.5%、络合剂1%、氧化锌6.5%、铁粉0.01%、乙酸1.5%、含P化合物2.505%、含氟化合物0.02%、无机碱1.5%、水补充余量至100%。
作为一种优选的技术方案,所述的磷酸的质量浓度为80-90%。
作为一种优选的技术方案,所述的锰盐选自硝酸锰、磷酸锰、碳酸锰、硫酸锰、硼酸锰中的至少一种。
本发明的第二方面提供了一种微渣磷化剂的制备方法,包括以下步骤:
S1:向反应容器中加入硝酸、锰盐、乙酸、络合剂、磷酸、有机含P化合物,搅拌,加热至50-70℃,混合36-70小时,得到混合物A;
S2:向S1步骤得到的混合物A中加入氧化锌、铁粉,混合,然后依次加入乙酸、无机含P化合物、含氟化合物、无机碱,混合,得到混合物B;
S3:向S2步骤得到的混合物B中加入水混合,即得。
作为一种优选的技术方案,S1步骤加热至63℃。
有益效果:经本发明制备的微渣磷化剂具有以下优点:
1.本发明的磷化剂制备原料安全环保,对环境和实验工作者均无危害;
2.本发明的磷化剂产生的磷化渣少、不含镍,耐腐蚀性能优越,可以广泛应用于喷涂领域使用;
3.本发明的磷化剂采用硝酸、锰盐、乙酸、络合剂、磷酸、有机含P化合物之间的相互作用,形成包覆型结构,可以对本体系中的铁粉起到充分络合的作用,控制磷化液中亚铁离子的含量,避免了磷酸铁沉渣的生成,从而也避免了金属发生氢脆的危险。
具体实施方式
参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定,本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时,以本说明书中的定义为准。
如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形,意在覆盖非排它性的包括。例如,包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素,而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中,此短语将使权利要求为封闭式,使其不包含除那些描述的材料以外的材料,但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时,其仅限定在该子句中描述的要素;其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时,这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围,而不论该范围是否单独公开了。例如,当公开了范围“1至5”时,所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时,除非另外说明,否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
单数形式包括复数讨论对象,除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生,而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量,表示本发明并不限定于该具体数量,还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的,用“大约”、“约”等修饰一个数值,意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中,近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中,范围限定可以组合和/或互换,如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。
此外,本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个,并且单数形式的要素或组分也包括复数形式,除非所述数量明显旨指单数形式。
为了解决上述问题,本发明的第一方面提供了一种微渣磷化剂,制备原料包括磷酸、硝酸、锰盐、络合剂、氧化锌、铁粉、助剂。
在一些优选的实施方式中,所述的助剂选自乙酸、含P化合物、含氟化合物、无机碱。
在一些优选的实施方式中,所述的含P化合物包括有机含P化合物和/或无机含P化合物。
在一些优选的实施方式中,制备原料还包括水。
在一些优选的实施方式中,制备原料按重量百分比计,包括:磷酸15-25%、硝酸0.5-5%、锰盐1-2%、络合剂0.5-2%、氧化锌2-10%、铁粉0.001-0.02%、乙酸0.5-2%、含P化合物2-3%、含氟化合物0.01-0.1%、无机碱1-3%、水补充余量至100%。
在一些优选的实施方式中,所述的有机含P化合物选自乙烷-1-羟基-1,1-二磷酸(CAS:2809-21-4)。
在一些优选的实施方式中,所述的乙烷-1-羟基-1,1-二磷酸的重量百分比为0.001-0.01。
在一些优选的实施方式中,所述的乙烷-1-羟基-1,1-二磷酸的重量百分比为0.005%。
在一些优选的实施方式中,所述的无机含P化合物选自磷酸二氢锰。
在本申请中所述的“含P化合物”指的是含有磷元素的化合物。
在一些优选的实施方式中,所述的磷酸二氢锰的重量百分比为1-2.6%。
在一些优选的实施方式中,所述的磷酸二氢锰的重量百分比为2.5%。
在一些优选的实施方式中,所述的无机碱选自氢氧化钾、氢氧化钠中的至少一种。
在一些优选的实施方式中,所述的含氟化合物选自氟化钠、氟化钾、氟硅酸中的至少一种。
在一些优选的实施方式中,所述的络合剂选自乙二胺四乙酸四钠盐、柠檬酸钠、乙二胺四丙酸二钠盐中的至少一种。
在一些优选的实施方式中,乙二胺四乙酸四钠盐和柠檬酸钠的重量比为1:0.5-2。
在一些优选的实施方式中,乙二胺四乙酸四钠盐和柠檬酸钠的重量比为1:1。
在一些优选的实施方式中,所述的磷酸的质量浓度为80-90%。
在一些优选的实施方式中,所述的磷酸的质量浓度为85%。
在一些优选的实施方式中,所述的锰盐选自硝酸锰、磷酸锰、碳酸锰、硫酸锰、硼酸锰中的至少一种。
在一些优选的实施方式中,所述的锰盐选自硝酸锰。
在一些优选的实施方式中,制备原料按重量百分比计,包括:磷酸21%、硝酸1.5%、锰盐1.5%、络合剂1%、氧化锌6.5%、铁粉0.01%、乙酸1.5%、含P化合物2.505%、含氟化合物0.02%、无机碱1.5%、水补充余量至100%。
在一些优选的实施方式中,制备原料按重量百分比计,包括:磷酸21%、硝酸1.5%、硝酸锰1.5%、乙二胺四乙酸四钠盐0.5%、氧化锌6.5%、铁粉0.01%、乙酸1.5%、柠檬酸钠0.5%、磷酸二氢锰2.5%、氟化钠0.02%、乙烷-1-羟基-1,1-二磷酸0.005%、氢氧化钾1.5%、水补充余量至100%。
经过申请人大量创造性实验探究得到,本发明的磷化剂制备原料安全环保,对环境和实验工作者均无危害;本发明的磷化剂产生的磷化渣少、不含镍,耐腐蚀性能优越,可以广泛应用于喷涂领域使用;本发明的磷化剂采用硝酸、锰盐、乙酸、络合剂、磷酸、有机含P化合物之间的相互作用,形成包覆型结构,可以对本体系中的铁粉起到充分络合的作用,控制磷化液中亚铁离子的含量,避免了磷酸铁沉渣的生成,从而也避免了金属发生氢脆的危险。
本发明的第二方面提供了一种微渣磷化剂的制备方法,包括以下步骤:
S1:向反应容器中加入硝酸、锰盐、乙酸、络合剂、磷酸、有机含P化合物,搅拌,加热至50-70℃,混合36-70小时,得到混合物A;
S2:向S1步骤得到的混合物A中加入氧化锌、铁粉,混合,然后依次加入乙酸、无机含P化合物、含氟化合物、无机碱,混合,得到混合物B;
S3:向S2步骤得到的混合物B中加入水混合,即得。
在一些优选的实施方式中,S1步骤加热至63℃。
下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是,以下实施例只用于对本发明的作进一步说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整,仍属于本发明的保护范围。
另外,如果没有其它说明,所用原料都是市售得到的。
实施例
实施例1
一种微渣磷化剂,制备原料按重量百分比计,包括:磷酸21%、硝酸1.5%、硝酸锰1.5%、乙二胺四乙酸四钠盐0.5%、氧化锌6.5%、铁粉0.01%、乙酸1.5%、柠檬酸钠0.5%、磷酸二氢锰2.5%、氟化钠0.02%、乙烷-1-羟基-1,1-二磷酸0.005%、氢氧化钾1.5%、水补充余量至100%。
磷酸的质量浓度为85%;
乙烷-1-羟基-1,1-二磷酸(CAS:2809-21-4);
一种微渣磷化剂的制备方法,包括以下步骤:
S1:向反应容器中加入硝酸、硝酸锰、乙酸、乙二胺四乙酸四钠盐、磷酸、乙烷-1-羟基-1,1-二磷酸,搅拌,加热至63℃,混合48小时,得到混合物A;
S2:向S1步骤得到的混合物A中加入氧化锌、铁粉,混合,然后依次加入乙酸、柠檬酸钠、磷酸二氢锰、氟化钠、氢氧化钾,混合,得到混合物B;
S3:向S2步骤得到的混合物B中加入水混合,即得。
实施例2
一种微渣磷化剂,制备原料按重量百分比计,包括:磷酸21%、硝酸1.5%、硝酸锰1.5%、乙二胺四乙酸四钠盐0.5%、氧化锌6.5%、铁粉0.01%、乙酸1.5%、柠檬酸钠0.5%、磷酸二氢锰2.5%、氟化钠0.02%、乙烷-1-羟基-1,1-二磷酸0.005%、氢氧化钾1.5%、水补充余量至100%。
磷酸的质量浓度为35%;
乙烷-1-羟基-1,1-二磷酸(CAS:2809-21-4);
一种微渣磷化剂的制备方法参照实施例1。
实施例3
一种微渣磷化剂,制备原料按重量百分比计,包括:磷酸21%、硝酸1.5%、硝酸锰1.5%、乙二胺四乙酸四钠盐0.5%、氧化锌6.5%、铁粉0.01%、乙酸1.5%、柠檬酸钠0.5%、磷酸二氢锰2.5%、氟化钠0.02%、乙烷-1-羟基-1,1-二磷酸0.005%、氢氧化钾1.5%、水补充余量至100%。
磷酸的质量浓度为55%;
乙烷-1-羟基-1,1-二磷酸(CAS:2809-21-4);
一种微渣磷化剂的制备方法参照实施例1。
实施例4
一种微渣磷化剂,其具体实施方式同实施例1,与实施例1不同的是制备原料中包含硝酸铜0.05%。
实施例5
一种微渣磷化剂,制备原料按重量百分比计,包括:磷酸21%、硝酸1.5%、硝酸锰1.5%、乙二胺四乙酸四钠盐0.5%、氧化锌6.5%、铁粉0.01%、乙酸1.5%、柠檬酸钠0.5%、磷酸二氢锰2.5%、氟化钠0.02%、乙烷-1-羟基-1,1-二磷酸0.005%、氢氧化钾1.5%、水补充余量至100%。
磷酸的质量浓度为85%;
乙烷-1-羟基-1,1-二磷酸(CAS:2809-21-4);
一种微渣磷化剂的制备方法,包括以下步骤:
S1:向反应容器中加入硝酸、磷酸、氧化锌,搅拌,混合48小时,得到混合物A;
S2:向S1步骤得到的混合物A中加入硝酸锰、乙酸、乙二胺四乙酸四钠盐、铁粉,混合,然后依次加入乙酸、柠檬酸钠、磷酸二氢锰、氟化钠、氢氧化钾,混合,得到混合物B;
S3:向S2步骤得到的混合物B中加入水混合,即得。
性能测试:
1.磷化膜重测试:将实施例1-5制备的磷化剂加水配置成质量浓度为7.5%的工作液,参照GB/T6807对金属表面进行处理,然后参照GB/T9792进行膜重测试,并将测试结果统计于下表。
2.耐蚀性测试:将实施例1-5制备的磷化剂加水配置成质量浓度为7.5%的工作液,涂饰金属表面进行耐蚀性测试,测试方法参照GB/T1771-79,规定无任何变化记为A级、表面出现轻微变色记为B级、变色严重出现点蚀记为C级,并将测试结果统计于下表。
需要说明的是,实施例4制备的磷化剂无法在金属表面形成完整膜层,无法达到磷化要求,导致金属的耐蚀性能大大减弱。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种微渣磷化剂,其特征在于,制备原料包括磷酸、硝酸、锰盐、络合剂、氧化锌、铁粉、助剂。
2.根据权利要求1所述的微渣磷化剂,其特征在于,所述的助剂选自乙酸、含P化合物、含氟化合物、无机碱。
3.根据权利要求2所述的微渣磷化剂,其特征在于,所述的含P化合物包括有机含P化合物和/或无机含P化合物。
4.根据权利要求3所述的微渣磷化剂,其特征在于,制备原料还包括水。
5.根据权利要求4所述的微渣磷化剂,其特征在于,制备原料按重量百分比计,包括:磷酸15-25%、硝酸0.5-5%、锰盐1-2%、络合剂0.5-2%、氧化锌2-10%、铁粉0.001-0.02%、乙酸0.5-2%、含P化合物2-3%、含氟化合物0.01-0.1%、无机碱1-3%、水补充余量至100%。
6.根据权利要求5所述的微渣磷化剂,其特征在于,制备原料按重量百分比计,包括:磷酸21%、硝酸1.5%、锰盐1.5%、络合剂1%、氧化锌6.5%、铁粉0.01%、乙酸1.5%、含P化合物2.505%、含氟化合物0.02%、无机碱1.5%、水补充余量至100%。
7.根据权利要求1所述的微渣磷化剂,其特征在于,所述的磷酸的质量浓度为80-90%。
8.根据权利要求1所述的微渣磷化剂,其特征在于,所述的锰盐选自硝酸锰、磷酸锰、碳酸锰、硫酸锰、硼酸锰中的至少一种。
9.一种根据权利要求4所述的微渣磷化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:向反应容器中加入硝酸、锰盐、乙酸、络合剂、磷酸、有机含P化合物,搅拌,加热至50-70℃,混合36-70小时,得到混合物A;
S2:向S1步骤得到的混合物A中加入氧化锌、铁粉,混合,然后依次加入乙酸、无机含P化合物、含氟化合物、无机碱,混合,得到混合物B;
S3:向S2步骤得到的混合物B中加入水混合,即得。
10.根据权利要求9所述的微渣磷化剂的制备方法,其特征在于,S1步骤加热至63℃。
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