专利名称：水乳型除锈防锈液及其制造方法
技术领域：
本发明属于金属材料表面化学处理技术领域，涉及一种水乳型除锈防锈液及其制造方法。
背景技术：
传统的涂料在钢铁表面涂刷时，都要彻底除锈，甚至要求完全露出金属光泽，这是一件十分繁重的的工作，目前许多工业部门中还采用半机械化和手工的除锈工艺，不但劳动强度大，生产效率低，施工费用高，锈尘严重危害人体健康，尤其是大型的设备工程，如船舶、桥梁、海上采油设施，重型机械等，由于建造周期长，往往在建设过程中原来的预涂底漆损坏，而重新生锈，还必须进行二次除锈。带锈涂料是一种可直接涂刷于残余锈蚀钢铁表面的新型涂料，国外从50年代开始研究，60年代得到普遍应用，按其与锈蚀作用原理，大体可分3种类型，即渗透型、转化型和稳定型，此种带锈涂料成模后，都是带颜色的模覆盖钢铁表面。除锈是否彻底，不得而知，从人们接触的事实来看，目前的防盗护窗，基底刷有防锈漆，再盖面漆，在室外不到六个月就锈迹斑斑，面漆脱落，其本质是内部锈蚀把外面漆拱开，使锈蚀加快，也就是说，带锈涂料无论是哪种带锈涂料，除锈不彻底，成膜防锈效果都不理想。所以目前，国内外带锈涂料期盼在油性带锈涂料品种的基础上，向着节约能源和改善工作环境的方向发展。钢铁工件表面磷化处理工艺是二十世纪五十年代发展起来的，经过半个世纪的摸索和发展，形成了比较完整的技术，可靠的生产工艺，在机械加工、制造、工件外观表面处理中占有重要作用，由于生产工艺比较复杂，设备一次性投资比较大，而且必需配套其污水处理设施，生产成本较高，在我国中小型机械加工和制造行业，未得到普遍的使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是要提供一种简化传统磷化复杂工艺，降低磷化设备一次性投资，实现环境污染物的“零排放”，同时具有除锈防锈效果好的水乳型除锈防锈液及其制造方法。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是该水乳型除锈防锈液含有的组份物(重量份)为H3PO432％-38％、铝(Al)粉12％-17％、NH4NO31％-1.4％、AlK(SO4)20.05％-0.1％、水(H2O)50％-55％。其制造方法是先将H3PO4和铝粉混合充分反应制得磷酸铝液后备用，将NH4NO3、ALK(SO4)2、水(H2O)混合后加入制得的磷酸铝液，控制该水乳型除锈防锈液的PH值为0.5-1，即得到本发明的水乳型除锈防锈液。
本发明水乳型除锈防锈液同时具有渗透型、转化型和稳定型三种除锈防锈涂料的特点，生产极简单，使用操作方便，生产和使用既不污染环境，又不危害人体健康，是一种环保型产品。
本发明产品除锈防锈的基本原理是当活泼的钢铁暴露在空气中受到水、氧气及其他介质的作用而生锈，随着锈蚀的进行，最后全部变为稳定的铁化物。在复杂的锈蚀过程中，锈的组成、锈层的结构与气候环境及锈蚀时间长短相关。钢铁表面的初生锈和钢铁底材附着较牢，但随着锈蚀的进行，原来初生的锈蚀逐渐老化并被挤到锈层的表面，所以锈层外观可分为两层，外层是松锈(浮锈)，它和钢铁底层附着不牢，用钢丝刷一刷就掉，内层是牢锈，它和钢铁底材附着牢固，要彻底除去它是比较费劲的。另外锈和铁的晶格常数相差很大，铁的晶格常数为2.86×10-10m而三氧化二铁的晶格常数为8.3×10-10m，所以锈层的结构是疏松多孔的，没有保护性，而疏松多孔的锈层中往往含有大量的水分，导致底材继续锈蚀.因此锈层从结构上看是一个疏松多孔的含水固体。从组成上看又是稳定的无害的锈化合物和活泼有害铁化合物的混合物。锈层的这两个特点与除锈之后的钢铁表面性质截然不同，因此除锈防锈涂料必须具有一般防锈涂料的性能外，还必须具备两个特殊的条件，一是对锈层必须有足够的渗透能力，即应能充分浸润、渗透整个疏松多孔的锈层，使锈层粘结成为连续的封闭性涂层。二是能将封闭的整个锈层中活泼的有害铁化合物经过钝化或转化，变成稳定的无害的填料。只有同时具备了这两个条件，才能适应于锈层这样特殊的表面。本发明水乳型体系中，水是一种极性溶剂，配合体系中微量表面活性剂，能渗透且充分浸润、渗透整个疏松多孔的锈层；另外体系中Al3+与Fe2O3、Fe3O4氧化物存在酸性体系中充分反应而溶解，，达到锈层中活泼的有害铁化合物经过钝化或转化，即PO43-和Fe3+形成高分子磷化模，不仅能稳定锈层，而且对钢铁表面及锈层均起到良好的阻蚀钝化作用，其磷化结构如图1所示。而且膜层防锈性3能来自Fe属于立方晶格，在本发明中加入的AlK(SO4)2能使水性分散介质，在常温下保持稳定。Fe原子在全部体积中仅占68％，Al原子属面心立方紧堆晶格，Al占全部体积中74％，明显Al沉积覆盖在制件表面后，比本体铁空间利用率增大6％，且它形成的氧化膜更稳定，制件不盖面漆在室内长达六个月不出现锈点，而且防锈膜层的色泽加深、硬度增大。
图1是本发明在钢铁表面形成的磷化结构图，图中底部阴影部分为铁件。
具体实施例方式
以下是本发明的非限定实施例实施例1称取H3PO433份、铝粉15份、NH4NO31份、AlK(SO4)20.05份、水(H2O) 50份(都为重量份)，先将H3PO433份、铝粉15份混合，充分反应制得磷酸铝液后备用，再将NH4NO31份、AlK(SO4)20.05份、水(H2O)50份混合均匀后与配制的磷酸液混合，即得到本发明的水乳型除锈防锈液。将本发明水乳型除锈防锈液用于一楼顶15米直径钢球作实验，油漆前用钢丝刷除去浮锈，用本明水乳型除锈防锈液涂刷二层，再盖上面漆装饰后，经风吹雨淋，烈日寒风自然条件检测，一年时间没有锈迹产生，证明具有委好的除锈防锈效果。与漆膜的附着力达到一级。
实施例2取H3PO434％、铝(Al)粉13％、NH4NO31％、AlK(SO4)20.1％、水(H2O)51.9％配制本发明水乳型除锈防锈液5吨用于对钢铁件的浸泡型除锈防锈液。其工序只有2道，即5-20分钟浸泡(除锈、防锈和磷化)和自然凉干即可。产品可100％被利用，产品无色、透明、不挥发、PH＝0.5，当原液经多次使用后，若PH值大于1时只需添加原液，使PH≤1，则可继续使用，不影响质量。基本实现了污染“零排放”，改善操作人员的生产条件。
权利要求
1.一种水乳型除锈防锈液，其特征在于该水乳型除锈防锈液含有的组份物(重量份)为H3PO432％-38％、铝(Al)粉12％-17％、NH4NO31％-1.4％、AlK(SO4)20.05％.1％、水(H2O)50％-55％。
2.一种制造权利要求1所述的水乳型除锈防锈液的方法，其特征在于先将H3PO4和铝粉混合充分反应制得磷酸铝液后备用，将NH4NO3、ALK(SO4)2、水(H2O)混合后加入制得的磷酸铝液，即得到本发明的水乳型除锈防锈液。
3.根据权利要求1所述的制造水乳型除锈防锈液的方法，其特征在控制该水乳型除锈防锈液的PH值为0.5-1。
全文摘要
本发明属于金属材料表面化学处理技术领域，涉及一种水乳型除锈防锈液及其制造方法。该水乳型除锈防锈液含有的组份物(重量份)为H
文档编号C23C22/20GK1480559SQ02114388
公开日2004年3月10日 申请日期2002年9月6日 优先权日2002年9月6日
发明者黄奇伟 申请人:黄奇伟