一种碳钢表面的磷化处理方法技术

本发明专利技术公开了一种碳钢表面的磷化处理方法，本发明专利技术属于磷化处理技术领域，本发明专利技术公开的磷化处理属于低温磷化，利用溅射腐蚀进行清洁处理，克服了高温防锈磷化所存在的槽液变化快，磷化膜厚度难以控制的缺陷和低温磷化液调整复杂等缺点而研发生产的中温防锈磷化液，具有上膜速度快，使用易操作，磷化膜防锈效果好等优点，可广泛用于汽车零件、碳钢部件、标准件的防锈磷化处理。

A phosphating method for carbon steel surface

【技术实现步骤摘要】
一种碳钢表面的磷化处理方法
本专利技术属于磷化处理
，具体涉及一种碳钢表面的磷化处理方法。
技术介绍
钢铁件在含有锰、铁、锌的多聚磷酸盐溶液中经化学处理表面生成一层难溶于水的多聚磷酸盐保护膜，这种化学处理方法称为磷化。磷化膜呈暗灰色或黑色，具有微孔结构，经填充、浸油或涂漆处理具有较好的抗腐蚀性。由于它具有良好的吸附能力和润滑性，磷化膜广泛用作涂料底层和零件冷敏、冷挤时的润滑层，减少表面的拉伤和裂纹。磷化膜还可作为矽钢片的电绝缘层，防止零件黏附低熔点的熔融金属，避免压铸零件与模具黏结。磷化分类一般是按其处理时磷化液温度不同，而分为高、中、常温磷化三种。随着现代科技的进步，磷化工艺进一步得到发展，现在对磷化膜的要求，已由原来的粗糙结晶厚膜型改变为微晶薄膜型，磷化液也由高浓度向低浓度转化，磷化温度由高、中温向常温、低温转化，同时使用磷化、氧化综合表面处理工艺，磷化处理方式有浸渍法(半浸式和全浸式)、喷淋法、浸渍-喷淋组合法以及刷涂法等。但脱脂剂中所含的磷酸二氢盐、三聚磷酸盐等磷物质，在与金属离子结合时产生化学反应，生成不溶于水或难溶于水的大量磷酸盐沉淀，会形成堵塞屏蔽，影响脱脂效果，影响皮膜生成，例如CN2017109907963公开的一种用于暖气片的环保磷化液，并且磷化处理前的清洁处理，常采用强酸强碱或洗涤剂进行脱脂清洁，强酸强碱先对碳钢表面造成了腐蚀破坏，而传统磷化液中的磷酸锌、磷酸铁、磷酸钙、磷酸锰等磷酸盐，在金属工件上形成磷化膜的同时，产生大量沉淀，引起皮膜挂灰，槽液沉渣繁多，降低槽液稳定性，缩短槽液寿命，例如中国专利CN2010102480861公开了的防锈磷化液。作为本领域技术人员，亟待开发出一种碳钢表面的磷化处理方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的问题，提供了一种碳钢表面的磷化处理方法。本专利技术通过以下技术方案实现：一种碳钢表面的磷化处理方法，包括磷化处理液的配制步骤、溅射腐蚀、磷化处理步骤：（1）磷化处理液的配制：以质量份数计，将有机多膦酸6~8份、亚硝基铁氰化钠7~10份、多聚磷酸4.5~6份、有机酸锌1.2~1.4份、异丙苯基过氧化氢0.05~0.5份、稳定剂0.1~0.5份、pH缓冲剂6~8份、水80~100份的原料组分投入反应釜中，升温至20~40℃，控制搅拌速度在400~500转/分钟，机械搅拌10~15分钟后出釜，得磷化处理液；多聚磷酸有腐蚀性，是四个正磷酸的缩聚合物，又叫四聚磷酸。亚硝基铁氰化钠又叫硝普钠，分子式Na2Fe(CN)5NO·2H2O，含有亚硝基，有机多膦酸具备了一定的表面活性，具有的一定的络合能力，具有毒性小，工艺性能好，合成简单，原料丰富等特点，例如羟基乙叉二膦酸显强酸性，pH为2~3，具有腐蚀性。异丙苯基过氧化氢常用作自由基聚合引发剂。（2）溅射腐蚀：用Ar等离子体，将碳钢置放在地极板，激发频率为40kHz，当射频功率为650W~850W、气体压力为130mT~150mT时，洁净溅射腐蚀处理600~900s的得清洁碳钢试件；溅射腐蚀是利用等离子体中的正离子在电场获得能量去轰击碳钢表面，撞击移去表面子片段和原子，使污染物从表面去除，并能够使表面在分子级范围改变微观形态粗糙化，从而改善表面的粘结性能。氩气是惰性气体，等离子态的氩气并不和表面发生反应，氩等离子通过物理溅射使表面清洁，不会产生氧化副作用，保持被清洗物的化学纯洁性，腐蚀作用各向异性。（3）磷化处理：将配制的磷化处理液放入磷化池内，使磷化处理的温度升至5~10℃，然后将清洁碳钢试件浸入其中，浸泡处理25~30分钟，用水冲净晾干，即得。进一步的，所述的pH缓冲剂选自醋酸、柠檬酸钠或醋酸铵的一种或多种。进一步的，所述的多聚磷酸为含质量分数P2H578~80%的多聚磷酸。进一步的，所述的聚磷酸二氢盐为乙二胺四甲叉二膦酸、甲氨二甲叉膦酸和羟基乙叉二膦酸的一种或多种。进一步的，所述的有机酸锌为氨基酸锌、乳酸锌、葡萄糖酸锌、柠檬酸锌的一种或多种。进一步的，所述的稳定剂为烷基糖苷、淀粉烯基琥珀酸酯、泊洛沙姆的一种或多种。上述稳定可以提高磷化处理液的贮存稳定性和使用性能。本专利技术的有益效果：本专利技术先是依靠等离子体中活性粒子的活化作用，达到去除碳钢表面污渍的目的，其通常包括无机气体被激发为等离子态、气相物质被吸附在固体表面、被吸附基团与固体表面分子反应生成产物分子、产物分子解析形成气相、反应残余物脱离表面等过程，实现碳钢表面的结晶处理，通过等离子溅射腐蚀处理，可去除碳钢表面粉尘和杂质等无机残留物以及油污和手印等有机污染物，没有其他废液和废气产生，不需要环保处理，不污染环境，不会对碳钢表面产生氧化膜，本专利技术采用的磷化处理液含有有机多膦酸、亚硝基铁氰化钠、多聚磷酸、有机酸锌、异丙苯基过氧化氢、水作为主要成分，含有亚硝基铁氰化钠、异丙苯基过氧化氢促进剂效果较好，不仅成膜速度快，磷化膜形成结晶细密，槽液管理简单，无需补加促进剂，成膜速度也快，在低温下，有机酸锌的存在，由于有大量的氧化性促进剂，因此槽中Fe2+不会积累，并被氧化成为Fe3+而形成磷酸铁沉渣，而起到磷化作用和成分的有机多膦酸、多聚磷酸又会起到降渣减膜重，并改善磷化膜结构的均匀性。本专利技术相比现有技术具有以下优点：本专利技术公开的一种碳钢表面的磷化处理方法，在碳钢磷化现有技术中，规模商品化应用的也仅只有几大主要类型，如轻铁系、锌系、锰系、锌钙系，所采用的的促进剂基本都是钼酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、氯酸盐。磷化处理温度通常为35~45℃或中温型50~70℃，在磷化液商品中，还经常可见到“三合一”、“四合一”的商品，即除油除锈磷化钝化综合处理剂，但由于这类几合一处理剂，在国内外都并不提倡采用，其目的是减少清洗除污对磷化工序的影响，但并未取到良好的效果，本申请并未使用以往技术应用的强碱、强酸或弱酸弱碱或洗涤剂的清洁处理方式，采用溅射腐蚀等离子体的方式方便快捷，且不影响后续的磷化处理，无污染且环保绿色，磷化处理属于低温磷化，克服了高温防锈磷化所存在的槽液变化快，磷化膜厚度难以控制；低温磷化液调整复杂等缺点而研发生产的中温防锈磷化液，具有上膜速度快，单组分使用易操作，磷化膜防锈效果好等优点，可广泛用于汽车油箱、钢铁部件、标准件的防锈磷化处理等。具体实施方式下面用具体实施例说明本专利技术，但并不是对本专利技术的限制。实施例1第一步、磷化处理液的配制：以质量份数计，将羟基乙叉二膦酸6份、亚硝基铁氰化钠7份、多聚磷酸4.5份、柠檬酸锌1.2份、异丙苯基过氧化氢0.05份、稳定剂淀粉烯基琥珀酸酯0.1份、pH缓冲剂柠檬酸钠6份、水80份的原料组分投入反应釜中，升温至20℃，控制搅拌速度在400转/分钟，机械搅拌10分钟后出釜，得磷化处理液；第二步、溅射腐蚀：用Ar等离子体，将碳钢置放在地极板，激发频率为40kHz，当射频功率为650W、气体压力为130mT时，洁净溅射腐蚀处理600s的得清洁碳钢试件；第三步、磷化处理：将配制的磷化处理液放入磷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳钢表面的磷化处理方法，其特征在于，包括磷化处理液的配制步骤、溅射腐蚀和磷化处理步骤：/n（1）磷化处理液的配制：以质量份数计，将有机多膦酸6~8份、亚硝基铁氰化钠7~10份、多聚磷酸4.5~6份、有机酸锌1.2~1.4份、异丙苯基过氧化氢0.05~0.5份、稳定剂0.1~0.5份、pH缓冲剂6~8份、水80~100份的原料组分投入反应釜中，升温至20~40℃，控制搅拌速度在400~500转/分钟，机械搅拌10~15分钟后出釜，得磷化处理液；/n（2）溅射腐蚀：用Ar等离子体，将碳钢置放在地极板，激发频率为40kHz，当射频功率为650W~850W、气体压力为130mT~150mT时，洁净溅射腐蚀处理600~900s的得清洁碳钢试件；/n（3）磷化处理：将配制的磷化处理液放入磷化池内，使磷化处理的温度升至5~10℃，然后将清洁碳钢试件浸入其中，浸泡处理25~30分钟，用水冲净晾干，即得。/n

【技术特征摘要】
1.一种碳钢表面的磷化处理方法，其特征在于，包括磷化处理液的配制步骤、溅射腐蚀和磷化处理步骤：
（1）磷化处理液的配制：以质量份数计，将有机多膦酸6~8份、亚硝基铁氰化钠7~10份、多聚磷酸4.5~6份、有机酸锌1.2~1.4份、异丙苯基过氧化氢0.05~0.5份、稳定剂0.1~0.5份、pH缓冲剂6~8份、水80~100份的原料组分投入反应釜中，升温至20~40℃，控制搅拌速度在400~500转/分钟，机械搅拌10~15分钟后出釜，得磷化处理液；
（2）溅射腐蚀：用Ar等离子体，将碳钢置放在地极板，激发频率为40kHz，当射频功率为650W~850W、气体压力为130mT~150mT时，洁净溅射腐蚀处理600~900s的得清洁碳钢试件；
（3）磷化处理：将配制的磷化处理液放入磷化池内，使磷化处理的温度升至5~10℃，然后将清洁碳钢试件浸入其中，浸泡处理25~30分...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗雪峰，
申请(专利权)人：安徽舜邦精细化工有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34