本发明专利技术提供一种可以在６０秒，优选３０秒或更短时间内形成适用于冷锻基的膜的磷化工艺。该工艺使用这样一种处理浴，其是由将锌溶解在磷酸中制备的磷酸盐离子溶液（Ｈ↓［２］ＰＯ↓［４］↑［－］＋Ｚｎ↑［２＋］）形成的，含磷酸（Ｈ↓［２］ＰＯ↓［４］）、磷酸根离子、锌离子和硝酸根离子，并可以含选自镍离子、钴离子、铜离子、锰离子和铁离子中的至少一种金属离子，还包含０．５ｇ／ｌ或更少的除成膜组分以外的金属离子。该工艺包括通过在作为正极的金属和作为负极的处理过的制品之间施加电压进行的电解处理并在处理过的制品的表面上形成磷酸盐膜。通过将锌溶解在磷酸（Ｈ↓［２］ＰＯ↓［４］↑［－］＋Ｚｎ↑［２＋］）中制备的磷酸盐离子溶液是通过将８质量份到最大溶解度的锌溶解在１００质量份的磷酸中获得的溶液。
【技术实现步骤摘要】
电解磷化工艺
本专利技术涉及一种用于在处理过的制品表面上形成主要由磷酸锌构成的磷酸盐膜的电解磷化工艺(electrolytic phosphating process)。更具体地，本专利技术涉及一种在具有电导性的金属材料的表面上形成膜的方法。
技术介绍
磷化工艺是一种用于涂覆钢材的基础处理、冷锻润滑处理等的处理技术。目前主要的磷化是一种非电解处理，但是为了得到更有效的磷化处理，已经检验了多种电解磷化工艺。例如，日本未审专利公开(Kokai)No.2000-234200描述了电解磷化的现有技术，并描述了当实施电解磷化时使用电极和电源的基本方法。该参考文献提到与处理浴相关的酸的离解状态，并描述了该浴不含离解高于磷酸的酸(例如，硝酸)。此外，日本未审专利公开(Kokai)No.2002-322593描述了对连续实施电解磷化工艺来说必要的措施，并且还描述了必须去除在中间反应过程中形成的中间产物如N2O4气体。然而，这些现有技术要求2分钟或更长的处理时间并且没有获得进一步缩短用于形状复杂的处理过的制品的电解磷化工艺的方法。另一方面，在过去已将电解工艺用于钢丝，并且也研究了缩短处理时间。日本未审专利公开(Kokai)No.2000-80497公开了一种新的方法和一种新的装置，它们用于在低碳钢、高碳钢和低合金钢的钢丝上形成具有更好性能的、作为润滑基的磷酸盐膜，比现有技术快并且不产生任何残渣。在此参考文献中，如图1所示，在每一步骤中顺序处理该线材。这种处理模式限于线材。该材料具有恒定的杆状形状，其形状对于表面电解化来说是有利的。润滑处理(磷酸盐膜)的目的是拉拔钢丝材料(从大的丝直径处理成小的丝直径)并且是限定的塑性加工。此目的与本专利技术的目的根本不同，即，处理过的制品如具有包括凸凹形状的复杂形状且要求高的加工精度的元件的冷锻处理不适用于这种制品。另一方面，可以理解的是，日本专利No.3,479,609旨在防止残渣并加快处理，估计可适用于元件机加工，因为其实施例使用了测试板而并非线材。然而，因为在该参考文献中向处理浴中加入了硝酸(HNO3)，所以该处理浴是使用了具有高于磷酸离解度的酸的处理浴。该参考文献还描述了膜的覆盖率为50％，并且，当在仅由磷酸、硝酸和碳酸锌组成的处理溶液中实施阴极电解处理10秒时，这并不充分。向该处理浴中加入亚硝酸钠等以实现100％的覆盖率。换句话说，为了改善膜成型，该参考文献需要一种含不与磷酸盐膜一样析出的可溶性离子的添加剂。
技术实现思路
因为电解磷化工艺通过将处理过的制品与外接直流电源直接连接来提供电解能量(电流/电压)，所以电解反应的效率比现有技术的非电解处理更令人满意。因此，这种方法与现有技术的非电解系统相比可以缩短处理时间(电解时间)。在根据现有技术的非电解系统中，磷化工艺所需的时间，对于加工涂覆基(coating foundation)来说通常为120秒，对于加工冷锻用基(foundation for coldforging)来说为5-10分钟。冷锻基需要比涂覆基厚的膜厚度，处理时间也变得更长。因此，冷锻基需要缩短处理时间。本专利技术的一个目的是提供一种能够在60秒或更短，优选30秒或更短的短时间内形成适用于冷锻的膜的磷化工艺。当可以缩短处理时间时，就可以减小处理设备的尺寸，并可以构建专门的机器。这种减小对更小的安装面积、传输线构建、中间原料的减少以及节约人力和能量等是有效的，这些是在元件加工的实际应用中将要达到的目标。在上述日本未审专利公开(Kokai)NO.2000-234200中描述了一种通过由处理浴(溶液)的电解来形成含磷酸盐的膜的系统。本专利技术使用该参考文献的系统作为基础，并通过进一步开发该系统，而形成主要由磷酸锌(晶体)构成的膜。为了达到上述目的，本专利技术提供以下专利技术：(1)一种电解磷化工艺，其使用这样一种处理浴，该处理浴是由通过将锌溶解在磷酸中制备的磷酸盐离子溶液形成的，含磷酸、磷酸根离子、锌离子和硝酸根离子，可以含选自镍离子、钴离子、铜离子、锰离子和铁离子中的至少一种金属离子，还含0.5g/l或更少的除所述成膜组分以外的金属离子，该工艺包括通过在作为正极的金属和作为负极的处理过的制品之间施加电压进行电解处理和在处理过的制品的表面上形成磷酸盐膜的步骤。(2)如(1)所述的电解磷化工艺，其中通过使用其pH值调整为1.5-2.5并且其ORP(氧化-还原电位)保持在90-450mV(银/氯化银电极电位)的处理浴进行电解处理。(3)如(1)或(2)所述的电解磷化工艺，其中所述处理浴含至少15g/l的磷酸和磷酸根离子、至少15g/l的锌离子、至少12.5g/l的硝酸根离子和0-3g/l的选自镍离子、钴离子、铜离子、锰离子和铁离子中的至少一种金属离子。(4)如(1)至(3)中任一项所述的电解磷化工艺，其中正极选自锌或铁。(5)如(1)至(4)中任一项所述的电解磷化工艺，其中在通过使用所述处理过的制品作为正极且锌或铁作为负极实施阳极电解后，通过使用所述处理过的制品作为负极且锌或铁作为正极实施阴极电解。(6)如(1)至(5)中任一项所述的电解磷化工艺，其中通过连接直流电源施加不高于6V的电压。(7)如(1)至(6)中任一项所述的电解磷化工艺，其中通过将锌溶解在磷酸中制备的所述磷酸盐离子溶液(H2PO4-+Zn2+)是通过将8质量份至最大溶解度的锌溶解在100质量份的磷酸中制备的溶液。(8)如(1)至(7)中任一项所述的电解磷化工艺，其中通过将锌溶解在磷酸中制备的所述磷酸盐离子溶液(H2PO4-+Zn2+)是通过将15-25质量份的锌溶解在100质量份的磷酸中制备的溶液。(9)如(1)至(8)中任一项所述的电解磷化工艺，其中通过将锌溶解在磷酸中制备的磷酸盐离子溶液(H2PO4-+Zn2+)是通过在磷酸盐离子溶液中溶解氧化锌、氢氧化锌或金属锌制备的溶液。(10)如(1)至(9)中任一项所述的电解磷化工艺，其中所述电解处理浴中的磷酸盐离子溶液(H2PO4-+Zn2+)与磷酸(H3PO4)之比由关系式[锌溶解于其中的磷酸盐离子溶液(H2PO4-+Zn2+)]/[锌溶解其中的磷酸盐离子溶液(H2PO4-+Zn2+)+磷酸(H3PO4)]表示，为0.4-1。(11)如(1)至(10)中任一项所述的电解磷化工艺，其中所述电解处理浴含锌溶解在磷酸中的磷酸盐离子溶液(H2PO4-+Zn2+)、磷酸(H3PO4)和硝酸锌，并可以含由选自硝酸镍、硝酸钴、硝酸铜和硝酸锰中的至少一种硝酸盐构成的金属硝酸盐。(12)如(1)至(11)中任一项所述的电解磷化工艺，其中在1-18A/dm2的阴极电解电流密度下进行电解处理以在处理过的制品的表面上形成磷酸盐膜。(13)如(1)至(12)中任一项所述的电解磷化工艺，其中在不存在任何可阻碍电流于正极和负极间流动的障碍的条件下进行电解处理以在处理过的制品的表面上形成磷酸盐膜。(14)如(1)至(13)中任一项所述的电解磷化工艺，其中通过将电解处理时间设定为60秒或更短来形成磷酸锌膜。(15)如(1)本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电解磷化工艺，其使用这样一种处理浴，该处理浴是由通过将锌溶解在磷酸中制备的磷酸盐离子溶液（Ｈ↓［２］ＰＯ↓［４］↑［－］＋Ｚｎ↑［２＋］）形成的，含磷酸（Ｈ↓［３］ＰＯ↓［４］）、磷酸根离子、锌离子和硝酸根离子，可以含选自镍离子、钴离子、铜离子、锰离子和铁离子中的至少一种金属离子，还含０．５ｇ／ｌ或更少的除所述成膜组分以外的金属离子，该工艺包括通过在作为正极的金属和作为负极的处理过的制品之间施加电压进行电解处理和在处理过的制品的表面上形成磷酸盐膜的步骤。
【技术特征摘要】
JP 2005-4-28 2005-1316001、一种电解磷化工艺，其使用这样一种处理浴，该处理浴是由通过将锌溶解在磷酸中制备的磷酸盐离子溶液(H2PO4-+Zn2+)形成的，含磷酸(H3PO4)、磷酸根离子、锌离子和硝酸根离子，可以含选自镍离子、钴离子、铜离子、锰离子和铁离子中的至少一种金属离子，还含0.5g/l或更少的除所述成膜组分以外的金属离子，该工艺包括通过在作为正极的金属和作为负极的处理过的制品之间施加电压进行电解处理和在处理过的制品的表面上形成磷酸盐膜的步骤。2、如权利要求1所述的电解磷化工艺，其中通过使用其pH值调整为1.5-2.5并且其ORP(氧化-还原电位)保持在90-450mV(银/氯化银电极电位)的处理浴进行电解处理。3、如权利要求1或2所述的电解磷化工艺，其中所述处理浴含至少15g/l的磷酸和磷酸根离子、至少15g/l的锌离子、至少12.5g/l的硝酸根离子和0-3g/l的选自镍离子、钴离子、铜离子、锰离子和铁离子中的至少一种金属离子。4、如权利要求1至3中任一项所述的电解磷化工艺，其中所述正极选自锌或铁。5、如权利要求1至4中任一项所述的电解磷化工艺，其中在通过使用所述处理过的制品作为正极且锌或铁作为负极实施阳极电解后，通过使用所述处理过的制品作为负极且锌或铁作为正极实施阴极电解。6、如权利要求1至5中任一项所述的电解磷化工艺，其中通过连接直流电源施加不高于6V的电压。7、如权利要求1至6中任一项所述的电解磷化工艺，其中通过将锌溶解在磷酸中制备的所述磷酸盐离子溶液(H2PO4-+Zn2+)是通过将8质量份至最大溶解度的锌溶解在100质量份的磷酸中制备的溶...
【专利技术属性】
技术研发人员：松田茂树，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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