專利名稱：室溫磷化液及其配制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬表面化學預(yù)處理過程中的室溫磷化液及其配制方法。
磷化處理是黑色金屬化學保護方法之一，隨著家用電器的迅速發(fā)展，磷化工藝得以廣泛應(yīng)用，但原有磷化液的磷化處理溫度一般在中溫35℃以上，且由于磷化液為酸性介質(zhì)，在中溫以上的溫度下，對磷化設(shè)備及加熱設(shè)備都有很強的腐蝕作用，一般兩年內(nèi)就必須更換設(shè)備，同時由于需要加溫，能耗大，不利于節(jié)約能源。
在中國專利CN1032963A中公開了一種浸漬磷化用的磷酸鹽溶液，該溶液中含有鋅離子1-3克/升、鈣離子1.0-4.5克/升、磷酸根離子21-32克/升，間硝基苯磺酸鈉0.1-3克/升、氯酸根離子0.3-10克/升、硝酸根離子0-15克/升、鎳離子0.1-0.3克/升、乙二胺四乙酸二鈉0.08-0.15克/升、錳離子0-0.8克/升，其中鋅、鈣離子之比為1∶1-1.5、鋅、磷酸根離子之比為1∶7-19，間硝基苯磺酸鈉與氯酸根離子之比為1∶1-3.5，其特點，是成膜物質(zhì)以磷酸鋅鈣為主，采用間硝基苯磺酸鈉、氯酸根、硝酸根離子作為聯(lián)合促進劑，其它離子作為添加劑;該溶液的不足之處是采用間硝基苯磺酸鈉與硝酸根離子聯(lián)合使用時，間硝基苯磺酸鈉的濃度控制不好時會使溶液變?yōu)辄S褐色，使用氯酸鈉作促進劑時，氯酸鈉的濃度不易控制，過量時會使溶液中毒，導(dǎo)致鋼表面部分鈍化，這對磷酸膜的形成帶來不利因素;而且這種磷化液在磷化過程中需加熱至中溫58℃才能磷化上，對磷化設(shè)備和加熱設(shè)備都有很強的腐蝕作用，并且能耗大、泥渣多。
在中國專利CN1037936A中公開了一種“磷化液及其制備方法”，由酸洗液和磷化液兩部分組成，酸洗液的百分組分為磷酸5-50%、硫尿0.005-0.015%、十二烷基磺酸鈉0.05-0.15%、平平加0.05-0.15%、氯化十六烷基三甲胺0.05-0.15%、檸檬酸1-10%，水93.845-39.535%;磷化液的百分組分為硝酸鈣5-15%、磷酸鋅5-15%、硝酸鎳0.15-0.25%、硝酸鈷0.045-0.55%、硝酸錫0.045-0.055%、檸檬酸0.15-0.25%、酒石酸0.045-0.055%、E.D.T.A6.045-0.055%、表面活性劑OP0.008-0.002%、水89.512-69.26%;其主要特點是先將金屬酸洗，然后再在65-70℃的條件下磷化，其缺點是將金屬在強無機酸中酸洗，會給磷化膜的形成帶來缺陷，并且磷化速度慢，同樣需要加熱，具有上述現(xiàn)有技術(shù)相同的缺點。
本發(fā)明的目的是為了避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種低溫、快速、酸度低、微渣、無毒的室溫磷化液及其配制方法。
本發(fā)明的目的是通過如下措施來實現(xiàn)的一種室溫磷化液，含有磷酸、硝酸、檸檬酸、硝酸鋅、硝酸鎳、硝酸銅、氧化鋅、雙氧水和水，其重量百分組成是磷酸8-12% 硝酸1.8-3.2%檸檬酸1.1-2.9% 硝酸鋅15.5-22.8%硝酸鎳0.4-1.2% 硝酸銅0.4-1.2%氧化鋅3-4.5% 雙氧水0.2-0.7%苯酐0.08-1%，其余量為水。
一種室溫磷化液的配制方法，是按下述步驟進行的①先將配方中的磷酸、硝酸、檸檬酸按其重量百分比在耐酸容器中攪拌混勻;②緩慢加入配方中按其重量百分比用水調(diào)成糊狀的氧化鋅溶液，邊加邊攪拌;③然后再依次按配方中重量百分比加入水、苯酐、雙氧水、硝酸銅、硝酸鎳、硝酸鋅，攪拌至完全溶解;
本發(fā)明的目的還可以通過如下措施來實現(xiàn)一種室溫磷化液配方中的磷酸根離子與硝酸根離子比為0.4-2.2，其最佳配方比是2.2;在磷化液中需加入0.3-0.5%的亞硝酸鈉作促進劑，并且在磷化過程中連續(xù)補加。
一種室溫磷化液，其重量百分組成是磷酸8-8.8% 硝酸1.8-2%檸檬酸1.1-1.5% 硝酸鋅20-22.8%硝酸鎳0.5-0.7% 硝酸銅0.5-0.7%氧化鋅4.2-4.5% 雙氧水0.6-0.7%苯酐0.5-1%，其余量為水。
一種室溫磷化液，其重量百為組成是磷酸11-11.8% 硝酸2.8-3.2%檸檬酸2.0-2.1% 硝酸鋅15.5-17%硝酸鎳1-1.2% 硝酸銅1-1.2%氧化鋅3-3.3% 雙氧水0.2-0.4%苯酐0.08-0.1%，其余量為水室溫磷化液配方中的雙氧水可用過硼酸鈉代替，其重量百分比不變。
本發(fā)明的反應(yīng)機理是配制好的磷化液是含有一定量游離磷酸的磷酸二氫鋅水溶液，需磷化的基體金屬經(jīng)除銹、脫脂后浸入室溫磷化液后，磷酸二氫鋅水解產(chǎn)生的不溶性磷酸鋅沉積在基體金屬表面形成不溶解的膜;并且基體金屬在磷化液里溶解生成一代磷酸亞鐵并放出氫氣，一代磷酸亞鐵可溶并電離產(chǎn)生亞鐵離子，亞鐵離子與磷酸二氫鋅反應(yīng)生成磷千枚巖Zn2Fe(PO4)2·4H2O沉積在基體金屬表面形成不溶解膜;基體金屬還可直接與磷酸二氫鋅反應(yīng)生成磷千枚巖Zn2Fe(PO4)2·4H2O沉積金屬表面形成不溶解膜;磷化液中的檸檬酸、鎳離子、銅離子和雙氧水均為加速劑，能加速基體金屬的溶解，縮短成膜時間，另磷化液中的硝酸鹽和亞硝酸鹽均為氧化性加速劑，能使亞鐵離子氧化成鐵離子，生成正磷酸鐵，保持溶液中和磷化膜里的鐵的含量穩(wěn)定在某一數(shù)值上。
本發(fā)明的主要反應(yīng)式為
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點1、本發(fā)明的磷化液，操作方便，不需加熱，磷化處理可在室溫10-25℃下進行;能耗少，節(jié)約能源。
2、本發(fā)明的磷化液的槽液游離酸度低，其總酸度也低，并且不需加熱，改善了操作環(huán)境，減少了對磷化設(shè)備和加熱設(shè)備的腐蝕。
3、本發(fā)明的磷化液的磷化速度快，膜外觀均勻無粗粒，附著牢固。
4、本發(fā)明的磷化液中提高了磷酸根離子與硝酸根離子之比，在磷化過程中產(chǎn)生的泥渣較少，并且泥渣松軟，容易清除。
5、本發(fā)明的磷化液，不含有害物質(zhì)，在反應(yīng)過程中不產(chǎn)生有害物質(zhì)，廢液自然中和后，經(jīng)沉淀、凝集、定期除渣清理，清液可直接排放。
6、本發(fā)明的磷化液，經(jīng)磷化處理的金屬的磷化膜，防銹能力強，對環(huán)氧和聚酯粉末涂層很適應(yīng)，結(jié)晶細，整個涂飾層抗剪強度高。
本發(fā)明的實施例一在每噸水中加磷化液45公斤，其中磷化液的重量百分組分為磷酸8%、硝酸1.8%、檸檬酸1.1%、硝酸鋅15.5%、硝酸鎳0.4%、硝酸銅0.4%、氧化鋅3%、雙氧水0.2%、苯酐0.08%，其余量為水;其配制方法是按下述步驟進行的①先將上述配方中的磷酸、硝酸和檸檬酸按其重量百分比在耐酸容器中混勻;②并緩慢加入上述配方中按其重量百分比用水調(diào)成糊狀的氧化鋅溶液，邊加邊攪拌;③然后再依次加入上述配方中重量百分比的水、苯酐、雙氧水、硝酸銅、硝酸鎳、硝酸鋅，攪拌至完全溶解。
把經(jīng)脫脂、水洗、除銹、表面調(diào)整處理后的金屬浸入上述磷化溶液中，在室溫下，磷化5分鐘后，生成均勻的銀灰色的磷化膜(鋅系)，其膜厚2μm。
實施例二在每噸水中加磷化液300公斤，并加入0.4%的亞硝酸鈉;其中磷化液的重量百分組分為磷酸12%、硝酸3.2%、檸檬酸2.9%、硝酸鋅22.8%、硝酸鎳1.2%、硝酸銅1.2%、氧化鋅4.5%、雙氧水0.7%、苯酐1%，其余量為水;其配制方法與實施例一相同。
把經(jīng)脫脂、水洗、除銹、表面調(diào)整處理后的金屬浸入上述磷化溶液中，在室溫下，磷化6分鐘后，生成均勻的銀灰色的磷化膜(鋅系)，其膜厚3μm。
實施例三
在每噸水中加磷化液90公斤，并加入0.35%的亞硝酸鈉;其中磷化液的重量百分組分為磷酸8.8%、硝酸2%、檸檬酸1.5%、硝酸鋅20%、硝酸鎳0.7%、硝酸銅0.7%、氧化鋅4.2%、雙氧水0.6%、苯酐0.5%，其余量為水;其配制方法與實施例一相同。
把經(jīng)脫脂、水洗、除銹、表面調(diào)整處理后的金屬浸入上述磷化溶液中，在室溫下，磷化5分鐘后，生成均勻的銀灰色的磷化膜(鋅系)，其膜厚2.5μm。
實施例四在每噸水中加磷化液200公斤，并加入0.5%的亞硝酸鈉;其中磷化液的重量百分組分為磷酸11%、硝酸2.8%、檸檬酸2%、硝酸鋅17%、硝酸鎳1%、硝酸銅1%、氧化鋅3.3%、雙氧水0.4%、苯酐0.1%，其余量為水;其配制方法與實施例一相同。
其處理方法與上述實施例同。
實施例五在每噸水中加磷化液122.5公斤，并加入0.45%的亞硝酸鈉;其中磷化液的重量百分組分為磷酸11.8%、硝酸2.5%、檸檬酸2.1%、硝酸鋅22%、硝酸鎳0.6%、硝酸銅0.6%、氧化鋅3.1%、雙氧水0.3%、苯酐0.11%，其余量為水;其配制方法與實施例一相同。
其處理方法與上述實施例同。
實施例六本發(fā)明的磷化液中的雙氧水可用過硼酸鈉代替，其重量百分組分不變。
金屬經(jīng)本發(fā)明的磷化液在室溫下浸漬或噴淋處理后，在空氣中放置48小時不銹，并經(jīng)氯化鈉及硫酸銅點試破壞的防銹試驗合格，這種磷化液適于汽車、自行車、電冰箱、洗衣機、鋼窗及其他日常生活用品的金屬表面靜電噴漆或涂漆前的預(yù)處理以及防銹、化染、耐磨耗用。
權(quán)利要求
1.一種室溫磷化液，含有磷酸、硝酸、檸檬酸、硝酸鋅、硝酸鎳、硝酸銅、雙氧水和水，其特征是磷化液的百分組分為磷酸8-12% 硝酸1.8-3.2%檸檬酸1.1-2.9% 硝酸鋅15.5-22.8%硝酸鎳0.4-1.2% 硝酸銅0.4-1.2%氧化鋅3-4.5%雙氧水0.2-0.7%苯酐0.08-1%，其余量為水
2.一種室溫磷化液的配制方法，其特征是按下述步驟進行的①先將配方中的磷酸、硝酸和檸檬酸按其重量百分比在耐酸容器中混勻;②并緩慢加入配方中按其重量百分比用水調(diào)成糊狀的氧化鋅溶液，邊加邊攪拌;③然后再依次按配方中重量百分比加入水、苯酐、雙氧水、硝酸銅、硝酸鎳、硝酸鋅，攪拌至完全溶解;
3.如權(quán)利要求1所述室溫磷化液，其特征是磷酸根離子與硝酸根離子比為0.4～2.2。
4.如權(quán)利要求1所述的室溫磷化液，其特征是在溶液中加入0.3-0.5%的亞硝酸鈉作促進劑，并且在磷化過程中連續(xù)補加。
5.如權(quán)利要求1所述的室溫磷化液，其特征是磷酸8-8.8% 硝酸1.8-2%檸檬酸1.1-1.5% 硝酸鋅20-22.8%硝酸鎳0.5-0.7% 硝酸銅0.5-0.7%氧化鋅4.2-4.5% 雙氧水0.6-0.7%苯酐0.5-1%，其余量為水。
6.如權(quán)利要求1所述的室溫磷化液，其特征是磷酸11-11.8% 硝酸2.8-3.2%檸檬酸2.0-2.1% 硝酸鋅15.5-17%硝酸鎳1-1.2% 硝酸銅1-1.2%氧化鋅3-3.3% 雙氧水0.2-0.4%苯酐0.08-0.1%，其余量為水。
7.如權(quán)利要求1、5所述的室溫磷化液，其特征是磷化液最佳配方的磷酸根離子與硝酸根離子比為2.2。
8.如權(quán)利要求1、5、6所述的室溫磷化液，其特征是配方中的雙氧水可用過硼酸鈉代替，其重量百分比不變。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種室溫磷化液及其配制方法，該磷化液是由磷酸、硝酸、檸檬酸、硝酸鋅、硝酸鎳、硝酸銅、氧化鋅、雙氧水、苯酐及水組成。其配制方法是在槽酸容器中將磷酸、硝酸、檸檬酸混勻，再將用水調(diào)成糊狀的氧化鋅緩慢加入酸中，邊加邊攪拌；然后再依次加入水、苯酐、雙氧水、硝酸銅、硝酸鎳、硝酸鋅，攪拌至完全溶解，然后用碳酸氫氨調(diào)節(jié)溶液酸度在50點以下；該磷化液可用于汽車、家用電器等的金屬表面靜電噴漆或涂漆前的預(yù)處理。
文檔編號C23C22/17GK1057681SQ9110446
公開日1992年1月8日 申請日期1991年6月29日 優(yōu)先權(quán)日1991年6月29日
發(fā)明者孫志鴻 申請人:中科院近代物理研究所新技術(shù)實驗工廠