[发明专利]一种常温锰钙系磷化液

说明书

技术领域

本发明属于黑色金属钢铁表面前处理的环保型磷化领域，具体涉及一种常温锰钙系磷化液。

背景技术

磷化处理，已有160余年的历史，是金属工件在磷酸二氢盐、加速剂为主要成分的溶液中进行处理并在被处理的金属表面生成称为磷化膜的转化膜的过程。磷化膜作为涂层的底层可明显提高涂层的附着力、耐蚀性及防护性能，广泛应用于汽车、家电、机械、军工等行业。磷化，按成膜阳离子可分为锌系、锰系、铁系、锌钙系等类型；按磷化处理温度，可大致分为高温磷化，中温磷化，低温、常（室）温磷化等。

钢铁浸入磷化液后，钢铁表面形成了许多微阳极区和微阴极区。在微阳极区发生金属溶解；同时溶液中的氢离子在微阴极区放电，析出氢气，使微阴极区附近的pH值升高，当磷酸或磷酸二氢盐电离产生的PO₄^3—与溶液中的阳离子Fe²⁺、Mn²⁺、Ca²⁺、Ba²⁺等的离子积超过溶度积常数时形成不溶性磷酸盐，沉积在金属表面形成磷化膜。没有成为磷化膜的沉淀成为磷化沉渣。

磷化液中的SO₄^2–会被吸附在磷化膜内部，影响磷化膜的耐蚀性能。因此，在磷化液中加入硝酸钡，可以自动除去SO₄^2–：

相对于传统磷化工艺除去SO₄^2–的水洗方法，采用在磷化液中添加钡盐除去SO₄^2–，工艺简单，同时该磷化液中的主要材料均能参加成膜反应且产物为磷化膜、沉渣和易挥发物，并使磷化后膜表面残存液中的水等挥发速度与继续成膜速度相适应，消除磷化膜的生锈、挂灰，实现工件磷化后免水洗。

任何需要进行喷涂的钢铁表面均应进行磷化。目前国内磷化技术普遍存在：磷化温度较高、磷化液使用寿命短（有的甚至高频使用100余小时就报废），磷化后需要一道或多道水洗以清除工件表面上的含NO₂^–、NO₃^–、F^–、SO₄^2–及较高浓度的盐的残存磷化液，以避免磷化膜锈蚀、严重挂灰。洗水量大，洗水中含有P、N、Zn、COD、BOD等有害、会造成水体富营养化的物质，排放前必须处理，既增加环境治理的负担又消耗了水、磷酸盐等资源。

另外，目前还未见到专门的以Mn²⁺、Ca²⁺组合为主要成膜金属阳离子的锰钙系磷化液报道，专利文献CN1680623A中公开了一种多方式、快速室温锌系或锌钙系或铁系清洁型磷化液，其磷化液组分中可以含有Zn²⁺、Mn²⁺、Ca²⁺，但其原意仍然是传统磷化阳离子组合，即组成Zn系、Zn-Ca系、Mn系、Zn-Mn或Mn-Zn系、三元Zn-Ca-Mn系磷化液，使用这些磷化液形成的磷化膜，存在耐碱性不太好，喷漆后有时漆膜耐冲击性能或附着力不强或较差的问题。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种常温锰钙系磷化液。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

所述常温锰钙系磷化液各组分及含量为：

磷酸及磷酸盐，以PO₄^3—计  8.5～21.0 g/L；

硝酸及硝酸盐，以NO₃^—计  0.3～4.0 g/L；

钼酸盐，以MoO₄^2—计  0.2～1.5 g/L；

Mn²⁺  1.0～4.5 g/L；

Ca²⁺  0.2～2.1 g/L；

Ba²⁺  0～1.5 g/L；

苯甲酸钠 0.1～0.2 g/L或苯甲酸0.1～0.2 g/L或硝酸镍1.0～1.5 g/L；酒石酸  0.1～1.5 g/L；

H₂O₂   0.1～2.0 g/L；

柠檬酸  0.0～1.5 g/L；

氟硼酸钠  0.0～1.0 g/L；

植酸  0.0～1.0 g/L；