[发明专利]一种钢铁常温环保型磷化液及其应用

说明书

本发明涉及钢铁表面处理技术领域，涉及一种钢铁常温环保型磷化液及其应用。具体而言，本发明的磷化液包含氧化锌、磷酸、硝酸锰、还原性促进剂、柠檬酸和水。其中，每1L磷化液中含有磷酸37～53ml、氧化锌9～21g、硝酸锰1～10g、还原性促进剂2～16g、柠檬酸0.5～3.5g，余量为水。本发明配方简单，处理成本低；在常温下磷化，节省能源；磷化液中不使用铬，避免了铬对环境和人体的毒害问题；超声作用下磷化形成的磷化膜层均匀致密，具有良好的耐腐蚀性。所得磷化膜的硫酸铜点滴时间可达213s，3％NaCl溶液浸泡时间超过6h，膜重可达6.5～7.3g/m²。

技术领域

本发明涉及钢铁表面处理技术领域，特别涉及一种钢铁常温环保型磷化液及其应用。

背景技术

钢铁是现代应用最广泛的结构材料。为了使其能够承受大气中氧和水的腐蚀，通常对钢铁材料进行表面处理，在表面形成能保护金属不易受水和其他腐蚀介质影响的膜层。例如，可以对钢铁材料表面进行磷化处理，即通过化学或电化学反应在金属表面生成稳定、难溶于水的磷化膜，以增强基体抗腐蚀性能，延长使用寿命。磷化膜的耐蚀性能良好，能使钢铁由优良导体转变为不良导体，从而抑制钢铁表面微电池的形成，显著提高基体与涂层的结合力。

近年来，随着人们环保意识的增强，对于环保型磷化工艺的需求也越来越迫切。不但在磷化温度上进行研究，将磷化温度由高温改为中温或低温，而且将磷化液中的强毒性组分也替换为弱毒性或无毒组分。因此寻找一种低温无铬的且具有实用性及工业化价值的磷化工艺具有重要的现实意义。

目前用于钢铁的磷化液仍存在一定的缺陷，有待进一步改进。中国发明专利申请CN106498380A中公开一种常温耐腐蚀磷化液及其制备方法，该磷化液由二水合钼酸钠、铬酸、硫酸羟胺、甲基丙烯酸甲酯、氟硼酸钠、酒石酸、柠檬酸、环己六醇六磷酸脂、钼酸铵、间硝基苯、硅酸钠、马日夫盐和去离子水组成。该配方成分复杂，增加了生产成本，还含有六价铬，对环境及人体危害严重，不适于工业化推广。中国发明专利申请CN102817023A中公开了一种高温耐腐蚀磷化液，该磷化液由磷酸、氧化锌、钼酸钠、柠檬酸、硝酸锌、硝酸、硝酸镍、铬酸和水组成，组分中也还含有六价铬，破坏了磷化液的环保性，且该磷化液制备周期长达24小时以上，使用时还需要加热到80～95℃，操作温度相对过高，能耗太大。中国发明专利申请CN103469190A中公开了一种复合型低温磷化液，该磷化液由氧化锌、磷酸、磷酸二氢按、六偏磷酸钠、磷酸二氢钠、环己六醇六磷酸脂、甲基丙烯酸甲醋、促进剂、草酸、硫脲组成，同样成分复杂，且该专利没有公开促进剂的组成，也没有公开磷化操作时间，因此不便于实际使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢铁用常温环保型磷化液及其应用，该磷化液在常温下磷化，节省能源；使用环保型磷化液，避免铬对环境和人体的毒害问题；采用超声磷化，使形成的磷化膜层均匀致密，具有良好的耐腐蚀性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种钢铁常温环保型磷化液，所述磷化液包含磷酸、氧化锌、硝酸锰、还原性促进剂、柠檬酸和水，其中每1L磷化液中含有磷酸37～53ml、氧化锌9～21g、硝酸锰1～10g、还原性促进剂2～16g、柠檬酸0.5～3.5g，余量为水。

优选的，每1L磷化液中含有磷酸40～45ml、氧化锌12～18g、硝酸锰2～6g、还原性促进剂10～14g、柠檬酸1～3g，余量为水。

其中，所述还原性促进剂为甲醛、苯甲醛、硫酸羟胺一种或任意多种的混合物。优选的，所述还原性促进剂为硫酸羟胺。

其中，所述的水为去离子水。

在优选的实施方案中，磷化液的pH值用氢氧化钠溶液调节到2.5-3.0。

磷化过程为超声磷化。超声磷化功率为190～210W。磷化处理的温度为20～40℃，磷化时间为20～35min。