中溫鋅鈣系高耐蝕磷化液及其制備方法
【專利摘要】本發明提供了一種中溫鋅鈣系高耐蝕磷化液及其制備方法，以質量百分比計，中溫鋅鈣系高耐蝕磷化液由以下原料制成：磷酸15-20%，氧化鋅4-7%，硝酸鋅5-10%，氯化鈣15-20%，檸檬酸鈉0.5-1%，余量為水。本發明磷化液適用溫度范圍廣，耐蝕性極強，硫酸銅點滴最高可達到43min左右，超過一般的中高溫磷化，而且前處理不用表面調整，后處理無需鈍化或皂化封閉，也不產生任何沉渣。
【專利說明】中溫鋅鈣系高耐蝕磷化液及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及磷化液【技術領域】，更具體的說，涉及一種中溫鋅鈣系高耐蝕磷化液及其制備方法。
【背景技術】
[0002]磷化工藝按操作溫度可以分為低溫、中溫和高溫磷化。中溫磷化一般溫度范圍在50~75°C之間，高溫磷化一般溫度范圍在90°C以上。中高溫磷化多以鋅系為主，近些年又出現了中高溫鋅鈣系磷化，后者耐蝕性往往較前者有所提高。盡管這樣，按航空工業標準HB5063-1996用硫酸銅溶液測試，通常其耐蝕性均在15min以下，很少能超過20 min,即使是高溫錳系磷化的耐蝕性也很難超過30min。工業上有些零部件在進行磷化處理時對耐蝕性要求非常高，例如汽車離合器、進口制動器等都把磷化作為防銹的最后一道工序，不允許再涂漆或上油。在這種情況下普通鋅系磷化和鋅鈣系磷化很難滿足耐蝕性方面的要求。
【發明內容】
[0003]本發明的目的之一在于克服現有技術的不足，提供一種中溫鋅鈣系高耐蝕磷化液，本磷化液適用溫度范圍廣，耐蝕性極強，硫酸銅點滴最高可達到43min左右，超過一般的中高溫磷化，而且前處理不用表面調整，后處理無需鈍化或皂化封閉，也不產生任何沉渣。
[0004]本發明的目的之二在于提供上述中溫鋅鈣系高耐蝕磷化液的制備方法。
[0005]為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下:
一種中溫鋅鈣系高耐蝕磷化液，以質量百分比計，由以下原料制成:
磷酸15-20%，氧化鋅4-7%，硝酸鋅5-10%，氯化鈣15_20%，檸檬酸鈉0.5-1%,余量為水。
[0006]本發明優選的技術方案為:一種中溫鋅鈣系高耐蝕磷化液，以質量百分比計，由以下原料制成:磷酸17-19%，氧化鋅5-6%，硝酸鋅7-9%，氯化鈣16_19%，檸檬酸鈉0.5_1%，余量為水。
[0007]本發明更優選的技術方案為:一種中溫鋅鈣系高耐蝕磷化液，以質量百分比計，由以下原料制成:
磷酸20%,氧化鋅7%，硝酸鋅5%，氯化鈣19%，檸檬酸鈉0.9 %，水48.1 %。
[0008]本發明中溫鋅鈣系高耐蝕磷化液的制備方法依次包括如下步驟:
(1)在反應爸中加入磷酸，開啟反應爸進行攪拌；
(2)往反應釜中加入所需水總用量40%-60%的水；
(3)往反應釜中加入氧化鋅；
(4)反應完全并溶液澄清后往反應釜中加入剩余的水；
(5)往反應釜中加入硝酸鋅，攪拌均勻并使溶液澄清；
(6)往反應釜中加入氯化鈣，攪拌均勻并使溶液澄清；
(7 )最后往反應釜中加入檸檬酸鈉，攪拌均勻并溶液澄清。[0009]本發明的主要工作原理如下:
鋼鐵件浸入磷化液(由Zn(H2PO4)2組成的酸性稀水溶液，PH值為1-3)中，磷化膜的生成反應如下:
3Zn (H2PO4) 2 =Zn3 (PO4) 2 丨 +4H3P04
鋼鐵工件是 鋼鐵合金，在磷酸作用下，Fe和FeC3形成無數原電池，在陽極區，鐵開始溶解為Fe2+，同時放出電子。
[0010]Fe+2H3P04 =Fe (H2PO4) 2+H2 個
Fe =Fe2+ +2e_
在鋼鐵工件表面附近的溶液中Fe2+不斷增力卩，當Fe2+與ΗΡ042_，PO43^濃度大于磷酸鹽的溶度積時，產生沉淀，在工件表面形成磷化膜:Fe (H2PO4)2= FeHPO4 I + H3PO4
Fe+ Fe (H2PO4) 2= 2FeHP04 I + H2 ?
3FeHP04= Fe3(PO4)2 I + H3PO4
Fe+ 2FeHP04 =Fe3(PO4)2 丨 +H2 ?
陰極區放出大量的氫:
2H+ +2e_ =H2 ?
O2 + 2H20 + 4e_ =40H-
總反應式:
3Zn (H2PO4)2= Zn3 (PO4)2 I +4H3P04
2Fe+3Zn (H2PO4) 2= Zn3 (PO4)2 丨 +2FeHP04 丨 +2H3P04+ 2H2 ?
其中Zn3 (PO4) 2、FeHPO4為磷化膜的主要成份；配方中間鈣離子也是成膜主要成份；配方中檸檬酸鈉起到細化磷化結晶、使磷化結晶更致密的作用；配方中氯離子的加入，能使得磷化膜具有更強的耐腐蝕性能，延長硫酸銅試驗的時間；外加促進劑應在配槽時才使用，促進劑能縮短磷化膜形成的時間。
[0011]本發明磷化液的使用方法為(以配制Im3為例)在槽內盛1/2體積的水，加100公斤該磷化液，加水至總體積Im3 (使用前才加入磷化液外加促進劑6-10公斤，外加促進劑配方為40%亞硝酸鈉，60%水(質量分數))攪拌均勻，測試總酸度在35-50pt之間和游離酸度4-6pt之間即可。
[0012]槽液維護:工件在處理過程中，總酸度低于35點，游離酸度低于4點時應添加一定量的磷化液，每m3槽液中加入12kg磷化液總酸度提高2點左右，游離酸度提高0.2點左右，要特別注意，外加促進劑在使用過程中發生分解反應，根據磷化膜的情況，應連續滴加外加促進劑，保證槽液長期穩定。
[0013]本發明的有益效果在于:適用溫度范圍廣，耐蝕性極強，硫酸銅點滴最高可達到43min左右，超過一般的中高溫磷化，而且前處理不用表面調整，后處理無需鈍化或皂化封閉，也不產生任何沉渣。
【具體實施方式】
[0014]實施例1
每1000Kg中溫鋅鈣系高耐蝕磷化液，由以下原料制成:磷酸170Kg，氧化鋅50 Kg，硝酸鋅70 Kg，氯化鈣160 Kg，檸檬酸鈉10 Kg，水540 Kg。
[0015]其制備方法依次包括如下步驟:
(1)在反應爸中加入磷酸，開啟反應爸進行攪拌；
(2)往反應釜中加入所需水總用量50%的水；
(3)往反應釜中加入氧化鋅，待反應完全并溶液澄清(4小時左右)；
(4)往反應釜中加入剩余的水；
(5)往反應釜中加入硝酸鋅，待攪拌均勻并溶液澄清(2小時左右)；
(6)往反應釜中加入氯化鈣，待攪拌均勻并溶液澄清(2小時左右)；
(7)往反應釜中加入檸檬酸鈉，待攪拌均勻并溶液澄清(I小時左右)；
(8)將產品進行理化指標檢測，包裝入庫。
[0016]實施例2
每1000Kg中溫鋅鈣系高耐蝕磷化液，由以下原料制成:
磷酸180Kg，氧化鋅60 Kg，硝酸鋅60 Kg，氯化鈣170 Kg，檸檬酸鈉5 Kg，水525 Kgo
[0017]制備方法同實施例1。
[0018]實施例3`
每1000Kg中溫鋅鈣系高耐蝕磷化液，由以下原料制成:
磷酸190Kg，氧化鋅40 Kg，硝酸鋅70 Kg，氯化鈣150 Kg，檸檬酸鈉10 Kg，水540 Kgo
[0019]制備方法同實施例1。
[0020]實施例4
每1000Kg中溫鋅鈣系高耐蝕磷化液，由以下原料制成:
磷酸200Kg，氧化鋅70 Kg，硝酸鋅50 Kg，氯化鈣190 Kg，檸檬酸鈉9 Kg，水481 Kgo
[0021]制備方法同實施例1。
[0022]實施例5
每1000Kg中溫鋅鈣系高耐蝕磷化液，由以下原料組成:
磷酸150Kg，氧化鋅70 Kg，硝酸鋅80 Kg，氯化鈣170 Kg，檸檬酸鈉5 Kg，水525 Kgo
[0023]實施例6
每1000Kg中溫鋅鈣系高耐蝕磷化液，由以下原料制成:
磷酸160Kg，氧化鋅50 Kg，硝酸鋅50 Kg，氯化鈣180 Kg，檸檬酸鈉9 Kg，水551 Kgo
[0024]實施例7
每1000Kg中溫鋅鈣系高耐蝕磷化液，由以下原料組成:
磷酸150Kg，氧化鋅60 Kg，硝酸鋅50 Kg，氯化鈣200 Kg，檸檬酸鈉7 Kg，水533 Kgo
[0025]制備方法同實施例1。
[0026]實施例8
每1000Kg中溫鋅鈣系高耐蝕磷化液，由以下原料制成:
磷酸150Kg，氧化鋅40 Kg，硝酸鋅50 Kg，氯化鈣150 Kg，檸檬酸鈉5 Kg，水605 Kgo
[0027]制備方法同實施例1。
[0028]對比例
每1000Kg中溫鋅鈣系高耐蝕磷化液，由以下原料制成:
磷酸200Kg，氧化鋅70 Kg，硝酸鋅50 Kg，硝酸鈣190 Kg，檸檬酸鈉9 Kg，水481 Kgo[0029]制備方法同實施例1，其中的氯化鈣換為硝酸鈣。
[0030]本發明實施例1-8及對比例的磷化液使用方法如下:本發明磷化液的使用方法為(以配制Im3為例)在槽內盛1/2體積的水，加100公斤該磷化液，加水至總體積Im3 (使用前才加入磷化液外加促進劑6公斤，外加促進劑配方為40%亞硝酸鈉，60%水(質量分數))攪拌均勻，測試總酸度在35-50pt之間和游離酸度4-6pt之間即可。
[0031]本發明實施例1-8及對比例的配方見表1 (以1000Kg中溫鋅鈣系高耐蝕磷化液計算)。
[0032]表1實施例1-8及對比例的配方
【權利要求】
1.一種中溫鋅鈣系高耐蝕磷化液，其特征在于以質量百分比計，由以下原料制成: 磷酸15-20%，氧化鋅4-7%，硝酸鋅5-10%，氯化鈣15_20%，檸檬酸鈉0.5-1%,余量為水。
2.根據權利要求1所述的中溫鋅鈣系高耐蝕磷化液，其特征在于以質量百分比計，由以下原料制成:磷酸17-19%，氧化鋅5-6%，硝酸鋅7-9%，氯化鈣16_19%，檸檬酸鈉0.5-1%,余量為水。
3.根據權利要求1所述的中溫鋅鈣系高耐蝕磷化液，其特征在于以質量百分比計，由以下原料制成: 磷酸20%,氧化鋅7%，硝酸鋅5%，氯化鈣19%，檸檬酸鈉0.9 %，水48.1 %。
4.根據權利要求1所述的中溫鋅鈣系高耐蝕磷化液的制備方法，其特征在于依次包括如下步驟: (1)在反應爸中加入磷酸，開啟反應爸進行攪拌； (2)往反應釜中加入所需水總用量40%-60%的水； (3)往反應釜中加入氧化鋅； (4)反應完全并溶液澄清后往反應釜中加入剩余的水； (5)往反應釜中加入硝酸鋅，攪拌均勻并使溶液澄清； (6)往反應釜中加入氯化鈣，攪拌均勻并使溶液澄清； (7 )最后往反應釜中加入檸檬酸鈉，攪拌均勻并溶液澄清。
5.根據權利要求3所述的中溫鋅鈣系高耐蝕磷化液的制備方法，其特征在于依次包括如下步驟: (1)在反應爸中加入磷酸，開啟反應爸進行攪拌； (2)往反應釜中加入所需水總用量50%的水； (3)往反應爸中加入氧化鋅,反應完全,4小時后溶液澄清； (4)往反應釜中加入剩余的水； (5)往反應爸中加入硝酸鋅,攪拌均勻,2小時后溶液澄清； (6)往反應釜中加入氯化鈣，攪拌均勻，2小時后溶液澄清； (7)往反應釜中加入檸檬酸鈉，攪拌均勻，I小時后溶液澄清； (8)將產品進行理化指標檢測，包裝入庫。
【文檔編號】C23C22/07GK103668148SQ201310702823
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月19日 優先權日:2013年12月19日
【發明者】桂成方 申請人:湖南金裕化工有限公司