本发明涉及磷化工艺技术领域，具体涉及一种适用于钢铁材质的常温磷化液。
背景技术：
磷化工艺过程是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程，所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化膜。磷化的目的主要是给基体金属提供保护，在一定程度上防止金属被腐蚀；用于涂漆前打底，提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力；在金属冷加工工艺中起减摩润滑使用。钢铁的磷化技术现已广泛应用于汽车、竣工、电器、机械等领域。现有的高温磷化处理具有能耗大、磷化液维护不易等缺点，而目前开发的常温或低温磷化工艺仍存在磷化膜层薄耐蚀性差，磷化时间长等问题，从而影响了产品的使用性能和工艺推广。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种配制简单，能快速成膜，获得具有较好耐蚀性和表面质量的磷化膜的磷化液，适用于钢铁材质常温使用。
为了达到上述目的，本发明提供的一种钢铁材质用常温磷化液，所述磷化液的组成为：磷酸20～40ml/l，氧化锌10～20g/l，op乳化剂0.5～2ml/l，氟化钠0.5～2g/l，硝酸2～5ml/l，硝酸铜0.05～0.2g/l，钼酸钠1～5g/l，柠檬酸1～3g/l，金属离子4～6g/l。
如上所述的一种钢铁材质用常温磷化液，进一步说明为，所述磷化液的组成为：磷酸30ml/l，氧化锌15g/l，op乳化剂1ml/l，氟化钠1g/l，硝酸3.5ml/l，硝酸铜0.1g/l，钼酸钠3g/l，柠檬酸1.2g/l，金属离子5.7g/l。
如上所述的一种钢铁材质用常温磷化液，进一步说明为，所述的金属离子 为钠离子、钾离子、镁离子、锌离子、铜离子中的一种。
本发明的有益效果是：配制简单，采用的原材料均为基本化工产品，价格低廉，满足大规模工业应用使用要求。能快速成膜，获得具有较好耐蚀性和表面质量的磷化膜。通过添加op乳化剂降低金属表面张力，改善磷化液对工件表面的润湿性，从而降低前处理的要求，加速成膜。加入某种金属离子参与成膜，可减少重污染和较贵金属镍的用量，同时加速磷化，细化结晶，提高膜的耐蚀性能。添加氟化钠能够与一些杂质离子形成络合物，阻止杂质离子对形成磷化膜的干扰。柠檬酸作为配合剂能有效络合铁离子，减少沉渣，同时柠檬酸的弱酸性还能增加基体表面的活性点，促进了磷化晶核的初期形成，从而起到了细化膜层的作用。用该磷化液配方对钢铁材质进行磷化，可获得完整、致密、均匀、耐蚀性较好的蓝色磷化膜，成膜速度快，膜层表观质量好，耐蚀性高。
具体实施方式
下面对实施方式做进一步的阐述。
实施例1
本实施例提供的一种钢铁材质用常温磷化液的组成为：磷酸30ml/l，氧化锌10g/l，op乳化剂1ml/l，氟化钠1g/l，硝酸3.5ml/l，硝酸铜0.1g/l，钼酸钠3g/l，柠檬酸1.2g/l，镁离子5.7g/l。
实施例2
本实施例提供的另一种钢铁材质用常温磷化液的组成为：磷酸20ml/l，氧化锌10g/l，op乳化剂2ml/l，氟化钠2g/l，硝酸5ml/l，硝酸铜0.2g/l，钼酸钠5g/l，柠檬酸1g/l，金属离子6g/l。
实施例3
本实施例提供的一种钢铁材质用常温磷化液的组成为：磷酸40ml/l，氧化 锌20g/l，op乳化剂0.5ml/l，氟化钠0.5g/l，硝酸2ml/l，硝酸铜0.05g/l，钼酸钠1g/l，柠檬酸3g/l，金属离子4g/l。
实施例1、实施例2和实施例3中所述的磷酸和氧化锌为主要成膜物质。在磷化处理之前，磷化液中存在游离磷酸的三级电离平衡反应以及氧化锌与之进行的一系列的电离、水解动态平衡反应。当钢铁投入磷化液后，即在其表面发生fe的阳极氧化过程。生成fehpo4、znhpo4、zn3(po4)2、zn2fe(po4)2等物质。当磷化反应进行到这些物质的浓度分别达到各自的溶度积时，这些难溶的磷酸盐便在钢铁表面的活性点上形成晶核，并以晶核为中心不断向表面周围延伸增长而形成晶体。直到在被处理金属表面形成连续、均匀的磷化膜。
钼酸钠作为氧化促进剂，在磷化过程中与磷酸转化为一种杂多酸：磷钼酸(h3po4·12moo3·30h2o)。钼在磷钼酸中的配位moo3分子中远比在游离钼酸或正规钼酸盐中活泼得多；在含有无机酸的溶液中，磷酸盐与前述磷钼酸反应，产生络合磷钼酸的盐。而磷钼酸盐对许多无机化合物和有机化合物均有强氧化作用。正是这种强氧化作用，加速了被处理钢铁表面的阳极氧化过程。同时络合磷钼酸盐离子(杂多酸离子)能促进阴极表面去极化，提高微电流密度，阳极表面被部分封闭，从而使阴极和阳极面积比增加，大大加快了磷化速度。杂多酸吸附在钢铁表面或嵌在磷化膜微孔中，结果产生更致密的排列，从而改善磷化膜的质量。
由于硝酸铜中的铜离子的电极电位比铁的电极电位正，能发生反应，使铜离子被还原而沉积于被磷化的金属表面，从而增加了表面的阴极区，进一步促进了磷化的电化学反应，加速磷化晶核的形成，细化晶粒，使磷化膜致密、均匀，同时提高磷化速度，降低磷化温度。
在磷化过程中，在促进剂的氧化作用下可能产生3价铁离子，进而生成 fe(po4)3沉渣，影响磷化成膜速度和膜层质量。柠檬酸作为配合剂能有效络合3价铁离子，减少沉渣，同时柠檬酸的弱酸性还能增加基体表面的活性点，促进了磷化晶核的初期形成，从而起到了细化膜层的作用。加入某种金属离子参与成膜，可减少重污染和较贵金属镍的用量，同时加速磷化，细化结晶，提高膜的耐蚀性能。所述的金属离子为钠离子、钾离子、镁离子、锌离子、铜离子中的一种。
硝酸作为无机酸可提供钼酸钠与磷酸盐转化为磷钼酸所需的无机酸环境，提高磷化工作液中的游离酸度和总酸度。氟离子可与一些杂质离子(如铝离子)形成络合物，阻止杂质离子对形成磷化膜的干扰。氟化物促进剂，还能促进金属表面的氧化腐蚀，增加晶核形成的活化中心，从而加速磷化膜的形成。
op乳化剂作为非离子表面活性剂，可在溶液与金属界面定向排列吸附，降低金属表面张力，改善磷化液对工件表面的润湿性，从而降低前处理的要求，加速成膜。同时还可抑制h2的析出，减缓磷化工作液的总酸度的降低，起到稳定磷化液的作用。
本发明并不限于上述实例，在本发明的权利要求书所限定的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种变形或修改均受本专利的保护。