本發(fā)明涉及磷化工藝技術領域，具體涉及一種適用于鋼鐵材質(zhì)的常溫磷化液。
背景技術：
磷化工藝過程是一種化學與電化學反應形成磷酸鹽化學轉(zhuǎn)化膜的過程，所形成的磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜稱之為磷化膜。磷化的目的主要是給基體金屬提供保護，在一定程度上防止金屬被腐蝕；用于涂漆前打底，提高漆膜層的附著力與防腐蝕能力；在金屬冷加工工藝中起減摩潤滑使用。鋼鐵的磷化技術現(xiàn)已廣泛應用于汽車、竣工、電器、機械等領域?，F(xiàn)有的高溫磷化處理具有能耗大、磷化液維護不易等缺點，而目前開發(fā)的常溫或低溫磷化工藝仍存在磷化膜層薄耐蝕性差，磷化時間長等問題，從而影響了產(chǎn)品的使用性能和工藝推廣。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種配制簡單，能快速成膜，獲得具有較好耐蝕性和表面質(zhì)量的磷化膜的磷化液，適用于鋼鐵材質(zhì)常溫使用。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供的一種鋼鐵材質(zhì)用常溫磷化液，所述磷化液的組成為：磷酸20～40ml/l，氧化鋅10～20g/l，op乳化劑0.5～2ml/l，氟化鈉0.5～2g/l，硝酸2～5ml/l，硝酸銅0.05～0.2g/l，鉬酸鈉1～5g/l，檸檬酸1～3g/l，金屬離子4～6g/l。
如上所述的一種鋼鐵材質(zhì)用常溫磷化液，進一步說明為，所述磷化液的組成為：磷酸30ml/l，氧化鋅15g/l，op乳化劑1ml/l，氟化鈉1g/l，硝酸3.5ml/l，硝酸銅0.1g/l，鉬酸鈉3g/l，檸檬酸1.2g/l，金屬離子5.7g/l。
如上所述的一種鋼鐵材質(zhì)用常溫磷化液，進一步說明為，所述的金屬離子 為鈉離子、鉀離子、鎂離子、鋅離子、銅離子中的一種。
本發(fā)明的有益效果是：配制簡單，采用的原材料均為基本化工產(chǎn)品，價格低廉，滿足大規(guī)模工業(yè)應用使用要求。能快速成膜，獲得具有較好耐蝕性和表面質(zhì)量的磷化膜。通過添加op乳化劑降低金屬表面張力，改善磷化液對工件表面的潤濕性，從而降低前處理的要求，加速成膜。加入某種金屬離子參與成膜，可減少重污染和較貴金屬鎳的用量，同時加速磷化，細化結(jié)晶，提高膜的耐蝕性能。添加氟化鈉能夠與一些雜質(zhì)離子形成絡合物，阻止雜質(zhì)離子對形成磷化膜的干擾。檸檬酸作為配合劑能有效絡合鐵離子，減少沉渣，同時檸檬酸的弱酸性還能增加基體表面的活性點，促進了磷化晶核的初期形成，從而起到了細化膜層的作用。用該磷化液配方對鋼鐵材質(zhì)進行磷化，可獲得完整、致密、均勻、耐蝕性較好的藍色磷化膜，成膜速度快，膜層表觀質(zhì)量好，耐蝕性高。
具體實施方式
下面對實施方式做進一步的闡述。
實施例1
本實施例提供的一種鋼鐵材質(zhì)用常溫磷化液的組成為：磷酸30ml/l，氧化鋅10g/l，op乳化劑1ml/l，氟化鈉1g/l，硝酸3.5ml/l，硝酸銅0.1g/l，鉬酸鈉3g/l，檸檬酸1.2g/l，鎂離子5.7g/l。
實施例2
本實施例提供的另一種鋼鐵材質(zhì)用常溫磷化液的組成為：磷酸20ml/l，氧化鋅10g/l，op乳化劑2ml/l，氟化鈉2g/l，硝酸5ml/l，硝酸銅0.2g/l，鉬酸鈉5g/l，檸檬酸1g/l，金屬離子6g/l。
實施例3
本實施例提供的一種鋼鐵材質(zhì)用常溫磷化液的組成為：磷酸40ml/l，氧化 鋅20g/l，op乳化劑0.5ml/l，氟化鈉0.5g/l，硝酸2ml/l，硝酸銅0.05g/l，鉬酸鈉1g/l，檸檬酸3g/l，金屬離子4g/l。
實施例1、實施例2和實施例3中所述的磷酸和氧化鋅為主要成膜物質(zhì)。在磷化處理之前，磷化液中存在游離磷酸的三級電離平衡反應以及氧化鋅與之進行的一系列的電離、水解動態(tài)平衡反應。當鋼鐵投入磷化液后，即在其表面發(fā)生fe的陽極氧化過程。生成fehpo4、znhpo4、zn3(po4)2、zn2fe(po4)2等物質(zhì)。當磷化反應進行到這些物質(zhì)的濃度分別達到各自的溶度積時，這些難溶的磷酸鹽便在鋼鐵表面的活性點上形成晶核，并以晶核為中心不斷向表面周圍延伸增長而形成晶體。直到在被處理金屬表面形成連續(xù)、均勻的磷化膜。
鉬酸鈉作為氧化促進劑，在磷化過程中與磷酸轉(zhuǎn)化為一種雜多酸：磷鉬酸(h3po4·12moo3·30h2o)。鉬在磷鉬酸中的配位moo3分子中遠比在游離鉬酸或正規(guī)鉬酸鹽中活潑得多；在含有無機酸的溶液中，磷酸鹽與前述磷鉬酸反應，產(chǎn)生絡合磷鉬酸的鹽。而磷鉬酸鹽對許多無機化合物和有機化合物均有強氧化作用。正是這種強氧化作用，加速了被處理鋼鐵表面的陽極氧化過程。同時絡合磷鉬酸鹽離子(雜多酸離子)能促進陰極表面去極化，提高微電流密度，陽極表面被部分封閉，從而使陰極和陽極面積比增加，大大加快了磷化速度。雜多酸吸附在鋼鐵表面或嵌在磷化膜微孔中，結(jié)果產(chǎn)生更致密的排列，從而改善磷化膜的質(zhì)量。
由于硝酸銅中的銅離子的電極電位比鐵的電極電位正，能發(fā)生反應，使銅離子被還原而沉積于被磷化的金屬表面，從而增加了表面的陰極區(qū)，進一步促進了磷化的電化學反應，加速磷化晶核的形成，細化晶粒，使磷化膜致密、均勻，同時提高磷化速度，降低磷化溫度。
在磷化過程中，在促進劑的氧化作用下可能產(chǎn)生3價鐵離子，進而生成 fe(po4)3沉渣，影響磷化成膜速度和膜層質(zhì)量。檸檬酸作為配合劑能有效絡合3價鐵離子，減少沉渣，同時檸檬酸的弱酸性還能增加基體表面的活性點，促進了磷化晶核的初期形成，從而起到了細化膜層的作用。加入某種金屬離子參與成膜，可減少重污染和較貴金屬鎳的用量，同時加速磷化，細化結(jié)晶，提高膜的耐蝕性能。所述的金屬離子為鈉離子、鉀離子、鎂離子、鋅離子、銅離子中的一種。
硝酸作為無機酸可提供鉬酸鈉與磷酸鹽轉(zhuǎn)化為磷鉬酸所需的無機酸環(huán)境，提高磷化工作液中的游離酸度和總酸度。氟離子可與一些雜質(zhì)離子(如鋁離子)形成絡合物，阻止雜質(zhì)離子對形成磷化膜的干擾。氟化物促進劑，還能促進金屬表面的氧化腐蝕，增加晶核形成的活化中心，從而加速磷化膜的形成。
op乳化劑作為非離子表面活性劑，可在溶液與金屬界面定向排列吸附，降低金屬表面張力，改善磷化液對工件表面的潤濕性，從而降低前處理的要求，加速成膜。同時還可抑制h2的析出，減緩磷化工作液的總酸度的降低，起到穩(wěn)定磷化液的作用。
本發(fā)明并不限于上述實例，在本發(fā)明的權利要求書所限定的范圍內(nèi)，本領域技術人員不經(jīng)創(chuàng)造性勞動即可做出的各種變形或修改均受本專利的保護。