常溫快速磷化液及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種常溫快速磷化液及其制備方法，以質(zhì)量百分比計，常溫快速磷化液由以下原料制成：磷酸10-20%，氧化鋅6-10%，硝酸鋅20-25%，間硝基苯磺酸鈉1-5%，檸檬酸鈉0.5-2%，余量為水。本發(fā)明的常溫快速磷化液磷化膜硫酸銅點滴試驗時間可達45秒，中性鹽霧試驗時間達4小時，漆膜附著力達0級，同時具有磷化時間短，使用溫度低的特點，不僅提高生產(chǎn)效率，而且節(jié)約大量能源。
【專利說明】常溫快速磷化液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及磷化液【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體的說，涉及一種常溫快速磷化液及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著金屬加工業(yè)的迅速發(fā)展，磷化工藝在金屬表面處理，尤其是涂漆(或噴漆)前處理等方面的應(yīng)用日益廣泛。目前所用磷化液多為中、高溫磷化液(使用溫度55°C -95°C)，這類磷化液制得的磷化膜，具有結(jié)晶粗大，膜層較厚，磷化時間長，磷化設(shè)備投資大、能耗高、酸霧大、溶液穩(wěn)定性差、沉渣多、調(diào)整繁瑣、環(huán)保壓力大等不利因素。 [0003]中國專利CN 102703889A公開了一種低溫單組份鋅系磷化液及其制備方法，低溫單組份鋅系磷化液中各組分及其含量為:氧化鋅5、g/L、磷酸12.5~30g/L、硝酸3飛.2g/L、硝酸鎳0.3~lg/L、間硝基苯磺酸鈉0.5^1.5g/L、氯酸鈉1.5^2.5g/L、硫酸羥胺f 2.5g/L、檸檬酸llg/L、余量為水。該專利以氯酸鈉，硫酸羥胺和間硝基苯磺酸鈉作為復(fù)合促進劑，充分發(fā)揮三種促進劑的特點，從而使磷化液穩(wěn)定，沉渣量小，磷化膜性能優(yōu)異。但該專利存在如下缺點:(I)在制備該低溫單組份鋅系磷化液時，加入的硝酸產(chǎn)生大量黃色有毒有害煙霧，極大地危害了生產(chǎn)人員身體健康。同時硝酸具有強腐蝕性，增加了生產(chǎn)人員的危險系數(shù)。(2)該專利配方中的氯酸鈉為強氧化性物質(zhì)，而硫酸羥胺為強還原性物質(zhì)，兩者會產(chǎn)生劇烈爆炸性反應(yīng)。同時大大降低了復(fù)合促進劑的效能，甚至可能引起因促進劑不夠?qū)е铝谆ぐl(fā)黃、不均勻等現(xiàn)象。
[0004]中國專利CN102817026公開了一種常溫磷化液，由以下原料按重量份配置而成:磷酸170-180、氧化鋅48-52、鑰酸鈉2-3、檸檬酸4-6、鉻酸0.8-1.2、水1700-1800。該磷化液，工作溫度低，時間短，能耗小，能在鋼鐵表面生成一種性能優(yōu)良的致密磷化結(jié)晶膜。缺點是體系中存在的鑰酸根離子、鉻酸根離子為重金屬離子，嚴(yán)重污染環(huán)境，已被國家禁止使用，人與之長時間接觸，甚至可能有致癌的風(fēng)險。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的之一在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種常溫快速磷化液，本磷化液磷化時間短，大大提高了工作效率，并且使用溫度低，降低了能耗。
[0006]本發(fā)明的目的之二在于提供上述常溫快速磷化液的制備方法。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種常溫快速磷化液，以質(zhì)量百分比計，由以下原料制成:
磷酸10-20%，氧化鋅6-10%，硝酸鋅20-25%，間硝基苯磺酸鈉1_5%，檸檬酸鈉0.5-2%,余量為水。
[0008]本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案為:一種常溫快速磷化液，以質(zhì)量百分比計，由以下原料制成:
磷酸15-18%，氧化鋅7-9%，硝酸鋅20-22%，間硝基苯磺酸鈉1_2%，檸檬酸鈉0.5_1%，余量為水。
[0009]本發(fā)明更優(yōu)選的技術(shù)方案為:一種常溫快速磷化液，以質(zhì)量百分比計，由以下原料制成:
磷酸15%，氧化鋅9%，硝酸鋅22%，間硝基苯磺酸鈉1%，檸檬酸鈉1%，水52%。
[0010]本發(fā)明常溫快速磷化液的制備方法依次包括如下步驟:
(1)在反應(yīng)爸中加入磷酸，開啟反應(yīng)爸進行攪拌；
(2)往反應(yīng)釜中加入所需水總用量40%_60%的水；
(3)往反應(yīng)釜中加入氧化鋅；
(4)反應(yīng)完全并溶液澄清后往反應(yīng)釜中加入剩余的水；
(5)往反應(yīng)釜中加入硝酸鋅，攪拌均勻并使溶液澄清；
(6)往反應(yīng)釜中加入間硝基苯磺酸鈉，攪拌均勻并使溶液澄清；
(7 )最后往反應(yīng)釜中加入檸檬酸鈉，攪拌均勻并溶液澄清。
[0011]本發(fā)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(yīng)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，F(xiàn)e和FeC3形成無數(shù)原電池，在陽極區(qū)，鐵開始溶解為Fe2+，同時放出電子。
[0012]Fe+2H3P04 =Fe (H2PO4) 2+H2 個
Fe =Fe2+ +2e_
在鋼鐵工件表面附近的溶液中Fe2+不斷增加，當(dāng)Fe2+與ΗΡ042_，P043_濃度大于磷酸鹽的溶度積時，產(chǎn)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(qū)放出大量的氫:
2H+ +2e_ =H2 ?
O2+ 2H20 + 4e_ =40
總反應(yīng)式:
3Zn (H2PO4)2= Zn3 (PO4)2 I +4H3P04
2Fe+3Zn (H2PO4) 2= Zn3 (PO4)2 丨 +2FeHP04 丨 +2H3P04+ 2H2 ?
其中Zn3(P04)2、FeHP04為磷化膜的成份；配方中間硝基苯磺酸鈉為內(nèi)加促進劑，而外加促進劑應(yīng)在配槽時才使用，促進劑能縮短磷化膜形成的時間；配方中檸檬酸鈉起到細化磷化結(jié)晶、降低膜厚的作用。
[0013]本發(fā)明磷化液的使用方法為(以配制Im3為例):在槽內(nèi)盛1/2體積的水，加50-100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3-6公斤)攪拌均勻，測試總酸度在18-30pt之間 和游離酸度0.6-2pt之間即可。
[0014]槽液維護:工件在處理過程中，總酸度低于18點，游離酸度低于0.6點時應(yīng)添加一定量的磷化液，每m3槽液中加入25kg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(fā)生分解反應(yīng)，根據(jù)磷化膜的情況，應(yīng)連續(xù)滴加外加促進劑，保證槽液長期穩(wěn)定。
[0015]本發(fā)明的磷化膜硫酸銅點滴試驗時間達45秒，中性鹽霧試驗時間達4小時，漆膜附著力達O級，在同類產(chǎn)品中應(yīng)屬佼佼者；同時該發(fā)明具有磷化時間短，使用溫度低的特點，不僅提高了生產(chǎn)效率，而且節(jié)約了大量能源，符合國家相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策。
【具體實施方式】
[0016]實施例1
每1000Kg常溫快速磷化液，由以下原料制成:
磷酸150Kg，氧化鋅90 Kg，硝酸鋅220 Kg，間硝基苯磺酸鈉10 Kg，檸檬酸鈉10 Kg，水520 Kg0
[0017]其制備方法依次包括如下步驟:
(1)在反應(yīng)爸中加入磷酸，開啟反應(yīng)爸進行攪拌；
(2)往反應(yīng)釜中加入所需水總用量50%的水；
(3)往反應(yīng)釜中加入氧化鋅，待反應(yīng)完全并溶液澄清(4小時左右)；
(4)往反應(yīng)釜中加入剩余50%的水；
(5)往反應(yīng)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(yīng)釜中加入間硝基苯磺酸鈉，待攪拌均勻并溶液澄清(I小時左右)；
(7)往反應(yīng)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(chǎn)品進行理化指標(biāo)檢測，包裝入庫。
[0018]實施例2
每1000Kg常溫快速磷化液，由以下原料制成:
磷酸180Kg,氧化鋅70Kg,硝酸鋅200Kg,間硝基苯磺酸鈉15Kg，檸檬酸鈉5Kg，水530Kg。
[0019]制備方法同實施例1。
[0020]實施例3
每1000Kg常溫快速磷化液，由以下原料制成:
磷酸170Kg，氧化鋅80 Kg，硝酸鋅210 Kg，間硝基苯磺酸鈉20 Kg，檸檬酸鈉10 Kg，水510 Kg0
[0021]制備方法同實施例1。
[0022]實施例4
每1000Kg常溫快速磷化液，由以下原料制成:
磷酸160Kg，氧化鋅70 Kg，硝酸鋅200 Kg，間硝基苯磺酸鈉10 Kg，檸檬酸鈉5 Kg，水555 Kg0
[0023]制備方法同實施例1。
[0024]實施例5
每1000Kg常溫快速磷化液，由以下原料制成:
磷酸170 Kg，氧化鋅90 Kg，硝酸鋅210 Kg，間硝基苯磺酸鈉20 Kg，檸檬酸鈉10 KgjK500 Kg0
[0025]制備方法同實施例1。
[0026]實施例6
每1000Kg常溫快速磷化液，由以下原料制成:
磷酸lOOKg，氧化鋅100 Kg，硝酸鋅250 Kg，間硝基苯磺酸鈉10 Kg，檸檬酸鈉20 Kg,水 520 Kg0
[0027]制備方法同實施例1。
[0028]實施例7
每1000Kg常溫快速磷化液，由以下原料制成:
磷酸200Kg，氧化鋅60 Kg，硝酸鋅200 Kg，間硝基苯磺酸鈉50 Kg，檸檬酸鈉5 Kg，水485 Kg0
[0029]制備方法同實施例1。
[0030]將本發(fā)明實施例1-7的磷化液使用方法如下:以配制Im3為例，在槽內(nèi)盛1/2體積的水，加50公斤磷化液，加外加促進劑6公斤，加水至總體積Im3 (使用前加入磷化液外加促進劑，外加促進劑配方為40%亞硝酸鈉，60%水(質(zhì)量分?jǐn)?shù)))，攪拌均勻，測試總酸度在18-30pt之間、游離酸度0.6-2pt及促進劑濃度3-5pt之間即可。
[0031]本發(fā)明實施例1-7的配方見表1 (以1000Kg磷化液計算)。
[0032]表1實施例1-7的配方
【權(quán)利要求】
1.一種常溫快速磷化液，其特征在于以質(zhì)量百分比計，由以下原料制成: 磷酸10-20%，氧化鋅6-10%，硝酸鋅20-25%，間硝基苯磺酸鈉1_5%，檸檬酸鈉0.5-2%,余量為水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的常溫快速磷化液，其特征在于以質(zhì)量百分比計，由以下原料制成: 磷酸15-18%，氧化鋅7-9%，硝酸鋅20-22%，間硝基苯磺酸鈉1_2%，檸檬酸鈉0.5_1%，余量為水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的常溫快速磷化液，其特征在于以質(zhì)量百分比計，由以下原料制成: 磷酸15%，氧化鋅9%，硝酸鋅22%，間硝基苯磺酸鈉1%，檸檬酸鈉1%，水52%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的常溫快速磷化液的制備方法，其特征在于依次包括如下步驟: (1)在反應(yīng)爸中加入磷酸，開啟反應(yīng)爸進行攪拌； (2)往反應(yīng)釜中加入所需水總用量40%-60%的水； (3)往反應(yīng)釜中加入氧化鋅； (4)反應(yīng)完全并溶液澄清后往反應(yīng)釜中加入剩余的水；` (5)往反應(yīng)釜中加入硝酸鋅，攪拌均勻并使溶液澄清； (6)往反應(yīng)釜中加入間硝基苯磺酸鈉，攪拌均勻并使溶液澄清； (7 )最后往反應(yīng)釜中加入檸檬酸鈉，攪拌均勻并溶液澄清。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述常溫快速磷化液的制備方法，其特征在于依次包括如下步驟: (1)在反應(yīng)爸中加入磷酸，開啟反應(yīng)爸進行攪拌； (2)往反應(yīng)釜中加入所需水總用量50%的水； (3)往反應(yīng)釜中加入氧化鋅，4小時后反應(yīng)完全并溶液澄清； (4)往反應(yīng)釜中加入剩余50%的水； (5)往反應(yīng)爸中加入硝酸鋅,攪拌均勻,2小時后溶液澄清； (6)往反應(yīng)釜中加入間硝基苯磺酸鈉，攪拌均勻，I小時后溶液澄清； (7)往反應(yīng)釜中加入檸檬酸鈉，攪拌均勻，I小時后溶液澄清； (8)將產(chǎn)品進行理化指標(biāo)檢測，包裝入庫。
【文檔編號】C23C22/07GK103668149SQ201310702824
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】桂成方 申請人:湖南金裕化工有限公司