一種低溫環(huán)保無鉻除磷化膜劑的制作方法
【專利摘要】一種低溫環(huán)保無鉻除磷化膜劑，由180-220g/L的氫氧化鈉、20-24g/L的螯合劑、2-5g/L的絡(luò)合劑、5-8g/L的陽離子季胺鹽和3-6g/L的表面活性劑組成，其溶劑為水；本發(fā)明制得的除磷化膜劑解決了高強(qiáng)度緊固件需要酸洗的問題，大大降低了高強(qiáng)度零件氫脆斷裂風(fēng)險；除磷化膜劑使用后不產(chǎn)生廢氣，對大氣無污染，產(chǎn)生的廢液很少且處理廢液工藝簡單、費(fèi)用低；實現(xiàn)脫脂和除磷化膜一步法的目的，并減少了工藝流程。
【專利說明】一種低溫環(huán)保無鉻除磷化膜劑
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種除磷化膜劑，尤其是一種低溫環(huán)保無鉻除磷化膜劑。
【背景技術(shù)】
[0002]零件表面耐摩磷化的功能主要是減摩、潤滑、防銹等。例如對于緊固件，其生產(chǎn)的工藝過程為:原材料改制一冷鐓成型一螺紋加工(滾絲或者搓絲)一熱處理一表面處理一分選包裝。原材料改制是將采購的固定規(guī)格鋼材改制成生產(chǎn)需要的不同規(guī)格的線材，在改制之前需要對材料進(jìn)行磷化處理，以改善材料表面的潤滑性能，提高改制模具的壽命和改制后材料的表面質(zhì)量，同時材料表面的磷化膜也可以改善后續(xù)冷鐓成型和螺紋加工工序的潤滑性能，從而提高成型模具和螺紋加工工裝的壽命。但是后續(xù)的熱處理和表面處理工序又要求零件表面不能有磷化膜，否則會在熱處理工序中給零件造成磷脆和表面油污燒結(jié)，導(dǎo)致在接下來表面處理時需要用強(qiáng)酸去除燒結(jié)物，增加氫脆的風(fēng)險，尤其對于高強(qiáng)度緊固件，磷脆和氫脆會導(dǎo)致斷裂，是一種很嚴(yán)重的缺陷。
[0003]另外，在其它行業(yè)如:接管、拉絲、擠壓、深拉延等，也要求對材料進(jìn)行表面磷化以起到減摩潤滑性能，在后期的熱處理或表面處理過程中也要求去除磷化膜。
[0004]傳統(tǒng)的除 磷化膜技術(shù)是用強(qiáng)酸酸洗和鉻酸鹽高溫除磷液清洗兩種方法:1.酸洗是先用脫脂劑將油污去除，再用鹽酸或硫酸除去磷化膜；2.鉻酸鹽除磷化膜是在零件表面油污去除后再用含鉻量很高的溶液在85°C高溫下除磷化膜；這兩種技術(shù)存在以下問題:
1、酸洗導(dǎo)致氫脆的風(fēng)險很大，對于高強(qiáng)度零件容易造成延遲斷裂，DCIll發(fā)動機(jī)主軸承蓋螺栓和康明斯發(fā)動機(jī)氣缸蓋螺栓斷裂就是由于氫脆所致，造成上千萬的賠償，給東風(fēng)品牌造成了很大影響；
2、對人身安全傷害很大,對水源以及大氣污染嚴(yán)重；
3、產(chǎn)生的廢氣和廢液處理工藝復(fù)雜，費(fèi)用很高；
4、酸洗之前要先進(jìn)行脫脂，生產(chǎn)效率低，成本高；
5、鉻酸鹽高溫除磷要求溫度高，能耗大，且由于含有六價鉻離子，污水處理及環(huán)保等都存在問題，企業(yè)無法使用；
6、由于強(qiáng)酸和含鉻廢水的對設(shè)備腐蝕很嚴(yán)重，而且產(chǎn)生的廢水需要專門管道進(jìn)行分類排放，導(dǎo)致無法實現(xiàn)與熱處理設(shè)備連線生產(chǎn)，專門的除磷設(shè)備費(fèi)用昂貴。
[0005]目前國內(nèi)外去除磷化膜的方式有兩種:
1.強(qiáng)酸溶解法:用高濃度的鹽酸或硫酸等酸性物質(zhì)溶解磷化膜；工藝配方為:濃度為36%的HCL (氯化氫)200-250g/L與濃度為98%的H2S04 (硫酸)150-200 g/L，混合后所得到的組合物在60 - 70°C下對零件表面進(jìn)行除磷化膜，反應(yīng)時間為5-20分鐘；該方法很容易腐蝕鐵基體，且給高強(qiáng)度螺栓帶來產(chǎn)生氫脆的風(fēng)險，因為用本方法去除磷化膜時會在零件表面產(chǎn)生大量的氫原子，易造成滲氫；
2.高溫鉻酸鹽法:在含Cr6+為50克/升的溶液中高溫下通過Cr6+離子的強(qiáng)氧化性將磷化膜退除；工藝配方為:含量為50 g/L的鉻酸在70 - 80°C下對零件表面進(jìn)行除磷，反應(yīng)時間為15分鐘；該方法的缺點(diǎn)是Cr6+濃度高，給環(huán)保帶來諸多困難，且這種方法處理溫度聞，能耗大，成本聞；
上述去除磷化膜的方法都要求有專門的設(shè)備來實施工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提出一種低溫環(huán)保無鉻除磷化膜劑，其目的是為了解決以下問題:
1.消除傳統(tǒng)酸性除磷化膜技術(shù)對高強(qiáng)度零件造成的氫脆風(fēng)險；
2.消除傳統(tǒng)含鉻除磷化膜技術(shù)對水源以及大氣污染嚴(yán)重的問題，而且處理廢氣和廢液的費(fèi)用高、工藝復(fù)雜；
3.實現(xiàn)除磷除油一步完成的目的；
4.傳統(tǒng)的除磷化膜技術(shù)所需配套的設(shè)備，且設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜不適合與熱處理等相關(guān)設(shè)備連線生產(chǎn)。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種低溫環(huán)保無鉻除磷化膜劑，由180-220g/L的氫氧化鈉、20-24g/L的螯合劑、2_5g/L的絡(luò)合劑、5_8g/L的陽離子季胺鹽和
3-6g/L的表面活性劑組成，其溶劑為水。
[0008]對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步的限定，所述螯合劑為EDTA鹽或抗壞血酸。
[0009]對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步的限定，所述絡(luò)合劑為三乙醇胺或酒石酸或酒石酸鹽。
[0010]對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步的限定，所述陽離子季胺鹽為十二烷基三甲基氯化銨或
三乙醇胺或十二烷基二甲基芐基氯化銨。
[0011]對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步的限定，所述表面活性劑為烷基酚聚氧乙烯醚或105工業(yè)清洗劑。
[0012]有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
1.本發(fā)明制得的除磷化膜劑解決了高強(qiáng)度緊固件需要酸洗的問題，大大降低了高強(qiáng)度零件氫脆斷裂風(fēng)險；
2.本發(fā)明采用低溫氧化還原法去除零件表面的磷化膜層，不含鉻酐，無亞硝酸鹽，環(huán)保性高，使用范圍廣，適宜各類磷化膜(鋅系磷化膜、錳系磷化膜及各類復(fù)合系磷化膜)；除磷化膜劑使用后不產(chǎn)生廢氣，對大氣無污染，產(chǎn)生的廢液很少且處理廢液工藝簡單、費(fèi)用低；
3.本發(fā)明使用很強(qiáng)地螯合劑與絡(luò)合劑配合，使除磷化膜劑在低溫50°C左右就能發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，反應(yīng)時間只需10分鐘，從而降低了絡(luò)合溫度和縮短了絡(luò)合時間，提高了絡(luò)合效率，節(jié)約了能源，實現(xiàn)脫脂和除磷化膜一步法的目的，并減少了工藝流程；
4.本發(fā)明制得的除磷化膜劑所需設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，能實現(xiàn)與熱處理設(shè)備連線生產(chǎn)，節(jié)約設(shè)備投入費(fèi)用；
5.陽離子季胺鹽在金屬基體表面形成一層薄的具有防銹蝕的氧化膜；除磷后，即使沒有及時熱處理，零件也能保存一周左右。
【具體實施方式】
[0013]實施例1:一種低溫環(huán)保無鉻除磷化膜劑，由180g/L的氫氧化鈉、20g/L的EDTA鹽、2g/L的酒石酸、5g/L的三乙醇胺和3g/L的烷基酚聚氧乙烯醚組成，其溶劑為水。
[0014]實施列2:—種低溫環(huán)保無鉻除磷化膜劑，由220g/L的氫氧化鈉、24g/L的抗壞血酸、5g/L的三乙醇胺、8g/L的十二烷基二甲基芐基氯化銨和6g/L的105工業(yè)清洗劑組成，其溶劑為水。
[0015]實施例3; —種低溫環(huán)保無鉻除磷化膜劑，由200g/L的氫氧化鈉、22g/L的抗壞血酸、3g/L的酒石酸鹽、7g/L的十二烷基三甲基氯化銨和4g/L的烷基酚聚氧乙烯醚組成，其溶劑為水。
[0016]實施例4:一種低溫環(huán)保無鉻除磷化膜劑，由115g/L的氫氧化鈉、22.5g/L的EDTA鹽、3.5g/L的三乙醇胺、6.5g/L的十二烷基二甲基芐基氯化銨和4.5g/L的烷基酚聚氧乙烯醚組成，其溶劑為水。
[0017]除磷化膜工藝步驟為:
1.上料:將待處理的金屬件放入除磷化膜設(shè)備中；
2.除磷化膜:根據(jù)實施例制得的除磷化膜劑再加水稀釋，使除磷化膜劑的濃度濃縮至12%~15% ;濃縮的除磷化膜劑通過噴淋方式對零件表面進(jìn)行除磷化膜，反應(yīng)溫度為50~60°C，反應(yīng)時間為10~15分鐘；除磷化膜后用金相法對金屬件進(jìn)行檢測，顯微鏡下金屬件切面外緣無白色層，即合格；
3.水洗:除磷化膜后的金屬件通過流動的水進(jìn)行清洗；
4.控水:用壓縮空氣吹干水洗后的金屬件，零件表面無水珠；
5.熱處理:通過熱處理設(shè)備對金屬件進(jìn)行熱處理；
6.烘干:用熱風(fēng)烘干金屬件。
[0018]氫氧化鈉的作用是:隔離空氣中的O2和CO2，避免裸露基體銹蝕。
[0019]螯合劑的作用是:與Mn、Fe等金屬離子螯合。
[0020]絡(luò)合劑的作用是:配合螯合劑與Mn、Fe等金屬離子絡(luò)合。
[0021]陽離子季胺鹽的作用是:P304 —離子的絡(luò)合劑。
[0022] 表面活性劑的作用是:去除前處理未除盡的油污，促使絡(luò)合劑和螯合劑盡快地與金屬陽離子和H2PO4、H2PO4 > P3O4絡(luò)合。
【權(quán)利要求】
1.一種低溫環(huán)保無鉻除磷化膜劑，由180-220g/L的氫氧化鈉、20-24g/L的螯合劑、2-5g/L的絡(luò)合劑、5-8g/L的陽離子季胺鹽和3-6g/L的表面活性劑組成，其溶劑為水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種低溫環(huán)保無鉻除磷化膜劑，其特征在于:所述螯合劑為EDTA鹽或抗壞血酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種低溫環(huán)保無鉻除磷化膜劑，其特征在于:所述絡(luò)合劑為三乙醇胺或酒石酸或酒石酸鹽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種低溫環(huán)保無鉻除磷化膜劑，其特征在于:所述陽離子季胺鹽為十二烷基三甲基氯化銨或三乙醇胺或十二烷基二甲基芐基氯化銨。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種低溫環(huán)保無鉻除磷化膜劑，其特征在于:所述表面活性劑為烷基酚聚氧乙烯 醚或105工業(yè)清洗劑。
【文檔編號】C23G1/18GK104018170SQ201410230753
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】熊代暉, 劉平保, 肖芳, 劉立炳, 唐海斌 申請人:東風(fēng)汽車緊固件有限公司