一种常温铁系磷化液制造技术

本发明专利技术涉及一种环保型多方式、快速节能铁系磷化液。该磷化液各组分的含量范围为：磷酸盐及磷酸（以ＰＯ＃－［４］＃＋［３－］计）：１３．８～３２．０ｇ.Ｌ＃＋［－１］；硝酸盐（以ＮＯ＃－［３］＃＋［－］计）：０．１～２．０ｇ.Ｌ＃＋［－１］；钼酸盐（以ＭｏＯ＃－［４］＃＋［２－］计）：２．５～８．１ｇ.Ｌ＃＋［－１］；Ｃａ＃＋［２＋］：０．０～５．０ｇ.Ｌ＃＋［－１］；Ｎｉ＃＋［２＋］：０．０～３．５ｇ.Ｌ＃＋［－１］；钨酸盐（ＷＯ＃－［４］＃＋［２－］计）：０．０～６．１ｇ.Ｌ＃＋［－１］；非离子表面活性剂：０．０～１０．０ｇ.Ｌ＃＋［－１］；柠檬酸：０．０～３．２ｇ.Ｌ＃＋［－１］；植酸：０．０～５．１ｇ.Ｌ＃＋［－１］；ｐＨ值：３．０～５．８。该磷化液不含有毒害的Ｚｎ和Ｃｒ、Ｍｎ等重金属盐，磷化速度快，可在２～５０℃下以浸、喷、刷或其组合方式多方式磷化。磷化液稳定，磷化膜连续、均匀、致密，膜重为０．６～２．８ｇ.ｍ＃＋［－２］，喷漆后其附着力达１级，沉渣少，磷化后可无废水排放。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于钢铁表面喷涂前磷化处理
，涉及一种环保型多方式、快速节能铁系磷化液。磷化，按其处理温度，可分为高温磷化，中温磷化(45-65℃)，常(低、室)温磷化(15-45℃)；按其成膜阳离子，可分为锌系、锌钙系、锌锰系、锰系、铁系等。铁系磷化，是钢铁表面在碱金属(铵)磷酸盐为主的磷化液中受到腐蚀，生成可溶性的磷酸亚铁，被磷化液中的氧化剂或空气中氧气氧化成为磷化膜(主要为磷酸铁和氧化铁)的过程。目前喷涂前处理用的磷化液，主要是含有有害成膜阳离子Zn2+、Mn2+的锌系及锌钙系、锌锰系磷化；磷化温度基本上在15℃以上，冬天一般要加热；室温磷化液促进剂一般含有有毒的Ni(镍)及Cr(铬)和致癌并分解产生有毒气体氮氧化物(NOx)的亚硝酸盐(NO2-)、等；磷化过程中的沉渣较多，磷化1m2产生几克甚至更多的沉渣(磷化渣列入了国家危险性废渣目录)。铁系磷化，具有成本低、沉渣少、不需表面调整液等优点，但同样一般含有亚硝酸盐(NO2-)、Ni及Cr等有害物质及15℃以下要加热。铁系磷化的最大问题，是磷化膜的耐蚀性能太差，尽管添加有害的Ni(镍)及Cr(铬)改善，按GB 6807-86附录D的规定检验磷化膜耐硫酸铜溶液点滴的时间多数在30s以下，无法与室温磷化的磷化膜耐硫酸铜溶液点滴时间50s以上的锌系等相抗衡，很难用于工序间的短期防护。因此，铁系磷化，20世纪80年代前，国内外都研究不多，80年代后环保压力越来越大，人们才对铁系磷化表现出较大的兴趣。铁系磷化，不水洗时表面残存的磷化液继续与钢材反应成膜，烘干时能加快反应进行而提高膜的耐蚀性能。其主要反应(代表磷化液中的氧化剂和空气中的氧气) 钢铁表面生成的FePO4、Fe2O3、FeMoO4基本上构成磷化膜，溶液中生成的FePO4、Fe2O3构成沉渣。当磷化液pH值较低时还发生 目前磷化的研究发展方向，是无毒环保、低温低成本、高性能。无毒环保就是使磷化液中无Zn2+、NO2-，不含Ni、Cr、Mn等有害重金属，减少磷化废水与沉渣。低温，是尽量少加热，甚至不加热。高性能，主要是提高磷化膜的耐蚀等性能。解决本专利技术技术问题所采用的技术方案是该环保型多方式、快速节能铁系磷化液含有磷酸盐及磷酸、硝酸盐、钼酸盐，还可含有钙离子、钨酸盐、非离子表面活性剂、硝酸镍、柠檬酸、植酸，各组分的含量范围按照含弱氧化剂(如钼酸盐)浓度高、强氧化剂(如硝酸盐)浓度低的原则确定为磷酸盐及磷酸(以PO43-计)13.8～32.0g·L-1；硝酸盐(以NO3-计)0.1～2.0g·L-1；钼酸盐(以MoO42-计)2.5～8.1g·L-1； Ca2+0.0～5.0g·L-1；Ni2+0.0～3.5g·L-1；钨酸盐(以WO42-计)0.0～6.1g·L-1；非离子表面活性剂0.0～10.0g·L-1；柠檬酸0.0～3.2g·L-1；植酸0.0～5.1g·L-1；pH值3.0～5.8；磷酸盐、硝酸盐和钼酸盐指铵盐及钠盐。Ca2+，以氧化钙、碳酸钙或磷酸二氢钙等形式加入。Ni2+，以硝酸盐形式加入。非离子表面活性剂，如TX-10。磷化液应用时控制参数磷化时间30～900s(磷化时间延长至72h，磷化膜质量亦很好)；磷化温度2～50℃ 磷化方式为多方式即浸、喷、刷或其组合。物品磷化后主要干燥处理方式有以下几种①基本干燥后热水烫洗，再自然干燥；②(不水洗)自然干燥；③烘干等。本专利技术产品的制作方法是将以上所述工业盐如磷酸盐、硝酸盐和钼酸盐，或酸溶于定量的自来水，及氧化钙、碳酸钙溶于定量的磷酸，搅匀后用工业磷酸或氨水调整pH值至要求，再加入TX-10。经本专利技术磷化液处理后产品上的磷化膜质量①磷化膜连续、均匀、致密，无质量缺陷，外观略呈灰-彩色；②磷化膜耐蚀时间(耐硫酸铜点滴液时间，按GB 6807-86附录D的规定配液与检测)为50～350s(秒)。③按GB 6807-86附录A的规定检验磷化膜的膜重为0.5～2.8g·m-2。④与漆膜的配套性能按GB 1720-79《漆膜附着力测定法》的规定测定，均达1级。本专利技术磷化液配方的设计思想体现为高浓度弱氧化剂(如钼酸盐)、低浓度强氧化剂(如硝酸盐)、低消耗、操作方便，磷化快速、高质量和环保，能取代锌系磷化。本专利技术产品对钢铁表面处理参考工艺流程对钢铁表面脱脂、水洗、脱脂除锈、水洗、磷化、干燥处理。本专利技术产品具有以下技术效果(1)具有生产工艺简单，磷化工艺控制范围宽，使用方便，磷化液不含Zn离子等优点。(2)使用时不需加热磷化温度可在2℃下进行磷化，真正做到了磷化不必加热。节省了能源和升温时间。(3)磷化质量有较大的提高，磷化方式多磷化膜耐蚀性能和膜重有所突破，超过GB6807-86规定的喷涂前磷化质量要求。可采用刷、浸、喷的所有磷化方式进行磷化，即多方式；可以同时除油并生成优良的薄型磷化膜。(4)环保a)磷化液及后处理液中，不含对环境有害的成膜阳离子Zn2+、氧化剂NO2-，不含对环境有害的改善磷化膜质量的Mn、Ni、Cr等重金属，甚至不含Ni。b)沉渣少。沉渣是磷化过程的必然副产物，本专利技术采用减少接触时间(快速磷化)、降低磷化温度、适宜的氧化剂、成膜助剂控制Fe2+、Fe3+的产生量。c)废水少。无表面调整废水，磷化及磷化后可以无废水。(1)实施例1磷化液配方磷酸二氢钠(NaH2PO4·2H2O)9.2g·L-1(以PO43-计)；磷酸二氢铵14.0g·L-1(以PO43-计)；NO3-(硝酸铵和硝酸镍)2.0g·L-1(以NO3-计)；七钼酸铵7.1g·L-1(以MoO42-计)；TX-10乳化剂1.0g·L-1；Ni2+(硝酸镍)1.1g·L-1(以Ni计)；pH值5.0。磷化情况及结果用工作液在试片上刷涂一遍，8～9℃室温下基本干燥后(见不到水迹)，再在120℃烘10min，30min后检验耐蚀时间为270s，12h(小时)后为305s；膜重1.72g·m-2；附着力达1级。(2)实施例2磷化液配方磷酸二氢钠23.3g·L-1(以PO43-计)；NO3-(硝酸铵和硝酸镍)2.0g·L-1；七钼酸铵7.1g·L-1(以MoO42-计)；TX-10乳化剂10.0g·L-1；Ni2+(硝酸镍)1.30g·L-1；pH值5.0。磷化情况及结果室温15～18℃，用工作液在试片(已除尽锈后，保持表面有6.5g·M-2机油)上刷涂一遍，过5min再刷一遍，基本干燥后用自来水冲洗，任其自干。12h后检验耐蚀时间为85s，附着力达1级。(3)实施例3磷化液配方磷酸二氢钠2.3g·L-1(以PO43-计)；磷酸二氢铵12.1g·L-1(以PO43-计)；硝酸铵1.2g·L-1(以NO3-计)；钼酸钠(NaMoO4)5.4g·L-1(以MoO42-计)；TX-10乳化剂0.8g·L-1；pH值4.0。磷化情况及结果室温2℃，将试片浸于磷化工作液中，15min后取出任其自干，过15h检验耐蚀时间为61s，附着力达1级。(4)实施例4磷化液配方磷酸二氢钠8.0g·L-1(以PO43-计)；磷酸氢二铵10.0g·L-1(以PO43-计)；硝酸铵1.2g·L-1(以NO3-计)；七钼酸铵6.9g·L-1(以MoO42-计)；TX-10乳化剂0.8g·L本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环保型多方式、快速节能铁系磷化液，其特征在于含有磷酸盐及磷酸、硝酸盐、钼酸盐，各组分的含量范围按照含弱氧化剂浓度高、强氧化剂浓度低的原则确定为：磷酸盐及磷酸（以ＰＯ↓［４］↑［３－］计）：１３．８～３２．０ｇ.Ｌ↑［－１］；硝酸 盐（以ＮＯ↓［３］↑［－］计）：０．１～２．０ｇ.Ｌ↑［－１］；钼酸盐（以ＭｏＯ↓［４］↑［２－］计）：２．５～８．１ｇ.Ｌ↑［－１］。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：余取民，
申请(专利权)人：余取民，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]