[发明专利]一种用于金属处理的磷化液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磷化液，尤其是涉及一种适用于金属工件涂漆前表面磷化处理的磷化液及其制备方法，同时还公开了该磷化液的使用方法。

背景技术

磷化是常用的前处理技术，原理上应属于化学转换膜处理，主要应用于钢铁表面磷化，有色金属(如铝、锌)件也可应用磷化。磷化的目的主要是给基体金属提供保护，在一定程度上防止金属被腐蚀；用于涂漆前打底，提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力；在金属冷加工工艺中起减摩润滑作用。金属的磷化处理是钢铁在磷酸二氢盐、氧化剂、助剂等构成的磷化液中进行处理并在其表面生成几微米厚的磷化膜的过程，包括锌系锌钙系、锰系和铁系等类型。磷化膜主要用做涂料的底层，金属冷加工时的润滑层，及金属表面保护层等，可以起到防锈，减磨耐磨，润滑，增进涂料与金属基底附着力等多种作用。磷化可明显提高涂层的附着力、防护能力，是保证涂装质量的关键技术，是汽车、家电、机械生产的必要工艺。目前普遍使用的磷化技术是锌系中温磷化，磷化温度高，易产生酸雾，槽液不稳定，同时沉渣较多，磷化膜厚重，涂装后涂膜的附着力较低，耐蚀性也较差，所使用的亚硝酸盐和重金属离子污染环境。近年来，随着磷化技术的进步，国内外正在积极开发快速磷化工艺，其磷化温度低、能耗少、沉渣少、晶粒细、膜薄、涂膜的附着力和耐蚀性有很大提高。目前国内磷化技术普遍存在的问题是：磷化温度高、磷化液使用寿命短、水洗难度大以及造成水体污染等问题，不仅给环境治理带来负担而且消耗大量的水、磷酸盐等资源。

从磷化膜的形成过程原理可知，溶液的酸度、氧化剂、催化剂是影响磷化速度的重要因素，对磷化质量起着决定性的作用，因此磷化液组分含量的配置和调整必须高度给予重视，尤其是氧化剂、催化剂的组分配置起着关键作用，广大科研和企业也在积极对氧化剂、催化剂的配方制备进行试验研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不仅具有成膜快速、漆膜结合力强、耐蚀性好、可通过涂刷或喷淋进行操作、操作简单、成本低等优点，而且适用于大型工件或户外设备的磷化液及其制备方法。

该磷化液的原料组成按重量份为：磷酸二氢锌80-150份，氧化锌10-30份，磷酸30-50份，碳酸锰2-5份，氟硅酸钠2-4份，硫酸羟胺1-5份，三唑化合物4-8份，柠檬酸钠2-3份，多聚磷酸盐10-15份，氟化钠1-3份，过二硫酸铵1-2份，钼酸钠3-8份，氯酸钾1-2份，六亚甲基四胺1-3份，环三偏磷酸钠3-5份，其制备方法为：先在耐酸容器或磷化槽内用适量水将氧化锌10-30份完全溶解，充分搅拌后再加入磷酸30-50份继续搅拌，加热至100-120℃保温2小时进行充分反应，待充分反应后加入磷酸二氢锌80-150份、碳酸锰2-5份，氟硅酸钠2-4份，硫酸羟胺1-5份，三唑化合物4-8份，氟化钠1-3份，过二硫酸铵1-2份，钼酸钠3-8份，氯酸钾1-2份，六亚甲基四胺1-3份，环三偏磷酸钠3-5份搅拌均匀，最后加入多聚磷酸盐10-15份、柠檬酸钠2-3份，然后再加入适量水进行PH值调整搅拌均匀后即可。

相比于现有的磷化液组成和制备方法，上述磷化液具有以下优势，

1)采用的氧化剂、促进剂包括碳酸锰，氟硅酸钠，硫酸羟胺，三唑化合物，柠檬酸钠，多聚磷酸盐，氟化钠，过二硫酸铵，钼酸钠，氯酸钾，六亚甲基四胺，环三偏磷酸钠，经试验验证，该组分配置可以使得制备得出的磷化液成膜快速、漆膜结合力强、耐蚀性好等特点；

2)例如，采用硫酸羟胺的少量适量组分可以最大程度上减少磷酸的使用量，从而降低成本减少污染，更为重要的是其能加快基底腐蚀反应速度使得Fe被氧化成Fe²⁺二价铁离子，从而快速消耗大量氢离子，促进磷化液中离解出大量PO4^3-，与Zn²⁺，Fe²⁺反应而在工件表面快速沉积处磷化膜晶核并快速生长；

3)采用氟化钠1-3份、氟硅酸钠2-4份、硫酸羟胺1-5份的活化促进剂的配置不但可以加速磷化晶核形成，使得晶核致密耐腐蚀性增强，还可以加快磷化液整体的磷化速度，促进磷化层细致；

4)采用的氧化剂由过二硫酸铵1-2份、钼酸钠3-8份、氯酸钾1-2份等组分形成，起在酸性溶液中具有很强的氧化性，尤其是钼酸钠与磷化液主要成分之间具有很好的协调效应，可有效降低处理温度，提高成膜速度，还可以起到缓蚀剂以及降低磷化膜厚度的作用；