本发明属于金属表面处理技术领域，具体涉及一种磷化液及利用该磷化液进行钢丝在线磷化的方法和磷化装置。
背景技术：
目前，在钢丝线材的制作工艺中，为了提高钢丝的综合性能，通常需要对钢丝表面进行磷化处理，在钢丝表面形成一层磷化膜。钢丝表面的磷化膜可以使钢丝表面具有适度的粗糙度，是钢丝润滑涂层的载体，钢丝润滑涂层的良好质量是保证钢丝正常拉拔的重要条件，特别是在高速拉拔时，高质量的润滑载体极为重要，钢丝表面的磷化膜在拉拔时可以随着钢丝一起延伸变形，参与钢丝与拉丝模模壁的辅助分离，改善拉拔条件，提高拉拔速度。因此，良好的钢丝磷化膜是钢丝产品品质的保证。
钢丝磷化膜的质量主要取决于磷化液和磷化工艺。配比合理的磷化液，使钢丝磷化之后能够获得均匀、致密、附着力强的磷化膜，并且磷化膜厚度适宜；工艺合理的磷化工艺，是磷化膜成型必要保证；同时磷化工艺也受到磷化装置的影响。因此，要想提高钢丝磷化膜的质量，就需要从磷化液、磷化工艺及磷化装置入手来解决这个问题。
目前现有的钢丝磷化液存在的问题是：磷化膜层厚度控制不均匀，膜层附着力不强，导致钢丝拉拔工艺受到影响。
现有的钢丝磷化工艺存在的问题是：钢丝在进行磷化工艺之前，为了使磷化膜与钢丝表面结合更好，一般都需要对钢丝表面进行前处理除去钢丝表面的氧化铁皮及铁锈，现有的钢丝在线磷化工艺中钢丝前处理都是采用酸洗的方法，其工艺流程为：放线→热处理→硫酸或盐酸浸泡→高压冲洗→清水冲洗→磷化→清水清洗→皂化→烘干→拉拔。在上述工艺中，存在的问题是：酸洗过程中需要耗费额外的酸和大量清水，每吨钢材耗酸达15kg，耗水达300kg，产生的废酸难以回收利用，形成的含酸废水达不到环保要求难以排放，带来很大的环保压力。
现有的钢丝磷化装置存在的问题是：（1）磷化池过于简单，磷化时是将酸洗处理后的钢丝直接浸泡在磷化池的磷化液中进行磷化，这种方法占用空间较大，钢丝磷化产生的磷渣较多，而且钢丝堆积在一起不易控制磷化程度，容易产生钢丝表面磷化不均匀的情况；（2）磷化池中安装有蒸汽管对磷化液进行加热，钢丝在热磷化液中进行磷化，这种结构的磷化池，在磷化液加热过程中会在蒸汽管上产生大量磷渣，这些磷渣通常需要人工及时进行清理才能保证加热效果，并且为了保证加热均匀，磷化池中布置的蒸汽管也比较多，清理不方便，造成大量的原料浪费和人工浪费。
因此，研发一种新的钢丝磷化液及磷化工艺和磷化装置，是改善钢丝成品质量的关键。
技术实现要素：
本发明的目的就是针对目前钢丝磷化液及磷化工艺和磷化装置中存在的上述问题，提供一种磷化液及利用该磷化液进行钢丝在线磷化的方法和磷化装置，采用本发明的磷化液、磷化工艺及磷化装置进行钢丝磷化，钢丝表面形成的磷化膜膜层牢固、均匀性、致密性好、附着力强、厚度适宜，能够提高钢丝拉拔速度，并且采用无酸洗磷化工艺，大大降低了企业的环保成本。
本发明的一种磷化液，包括下述重量份的原料：
磷酸0.18-0.22g硝酸锌0.22-27g
硫脲0.03-0.07g氧化锌0.02-0.03g
草酸0.03-0.07g氟化钠0.01-0.02g
硝酸镍0.03-0.07g水1000g；
所制得的磷化液总酸度为50-70点，游离酸度为8-14点，处理温度65-75℃，处理时间为1-2分钟。磷化液配置好以后，若酸度达不到要求，可适量加入磷酸或硝酸锌进行微调。
本发明一种磷化液，其优选配方包括下述重量份的原料：
磷酸0.2g硝酸锌0.25g
硫脲0.05g氧化锌0.025g
草酸0.05g氟化钠0.015g
硝酸镍0.05g水1000g；
所制得的磷化液总酸度为50-70点，游离酸度为8-14点，处理温度65-75℃，处理时间为1-2分钟。
利用本发明的磷化液进行钢丝在线磷化的方法，包括下述步骤：
（1）从钢丝盘卷上抽出钢丝的端头塞入钢丝去皮机的钢丝进口，依次经过纵向去皮腔和横向去皮腔对钢丝去除氧化皮，再从钢丝出口出来进入下一道工序；
（2）将钢丝去皮机中出来的钢丝塞入钢丝除锈机的钢丝入口、依次穿过两个穿线孔，被穿线孔两边的钢丝刷刷除钢丝表面其他杂质，再从钢丝出口出来进入下一道工序；
（3）将钢丝除锈机中出来的钢丝塞入钢丝在线磷化机的进线口，钢丝浸泡在磷化液中进行磷化，所述磷化液包括下述重量份的原料：磷酸0.18-0.22g，硝酸锌0.22-27g，硫脲0.03-0.07g，氧化锌0.02-0.03g，草酸0.03-0.07g，氟化钠0.01-0.02g，硝酸镍0.03-0.07g，水1000g，设置磷化液的温度为65-75℃，磷化时间为1-2分钟；磷化完成后钢丝从磷化机的钢丝出口出来进入下一道工序；所述磷化液的游离酸度为50-70点，游离酸度为8-14点；
（4）从磷化机中出来的钢丝经过磷化机出口处的皂化装置皂化，热风风干装置烘干后，即可进入钢丝拉拔机进行钢丝拉拔工序，或者采用自用绕线机将磷化好的钢丝绕成盘卷存放。
本发明钢丝在线磷化的方法所用的磷化装置，具有工作箱，特别是：所述工作箱的下部装有磷化液，磷化液内布置有内部填充有导热油的加热管，加热管的两端伸出工作箱连接有磷化加热机，所述工作箱的中部水平设置有转轮轴，转轮轴上安装有绕线轮，绕线轮的下部浸没在磷化液中，在工作箱两端与绕线轮顶部对应的部位分别开有进线口和出线口，其中在出线口外壁安装有若干组依次交错布置的压线辊对；所述转轮轴的一端伸出工作箱并在端部齿轮连接有一传动轴，传动轴依次通过离合器和减速机连接有驱动电机。
上述磷化装置中在所述工作箱出线口与压线辊对之间安装有皂化装置，所述皂化装置内设有喷淋头，喷淋头通过管道外接皂化液存储箱。
上述磷化装置中在工作箱进线口的外侧设有进线导筒，进线导筒的内壁安装有风干装置a；在工作箱出线口的皂化装置与压线辊对之间安装有风干装置b。
所述风干装置a具有两端与进线导筒连通的弧形空管，所述风干装置b具有套装在钢丝上的出风块，所述弧形空管和出风块均通过进风管连接有空压机。
所述工作箱内安装有用于检测磷化液蒸汽温度的温度传感器。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
（1）所采用的磷化液经过发明人精心调配，大大缩短了磷化所需时间，形成的磷化膜膜层牢固，均匀性、致密性好，附着力强，厚度适宜，能够提高钢丝拉拔速度；
（2）将钢丝的磷化工艺改成无酸洗工艺，使钢丝在磷化之前通过物理方式去除表面氧化铁皮及杂质，节省了大量酸液及清水，也大大降低了企业的环保压力；
（3）将钢丝的磷化工艺前处理改为物理方式去除钢丝表面氧化铁皮及杂质，更有利于磷化过程中磷化膜与钢丝表面的结合更牢固，所形成的磷化膜质量更好；
（4）采用自主研发的磷化装置，磷化时通过蒸汽和浸泡相结合的方式对钢丝线材进行磷化处理，扩大了钢丝线材受磷化的表面积，同时还延长了钢丝线材的磷化时间，提高磷化处理的质量。
附图说明
图1是本发明磷化装置的俯视图。
图中：1-工作箱，2-加热管，3-磷化加热机，4-温度传感器，5-转轮轴，6-钢丝，7-绕线轮，8-压线辊对a，9-压线辊对b，10-进线导筒，11-风干装置a，12-进风管a，13-空压机，14-风干装置b，15-进风管b，16-传动齿轮组，17-传动轴，18-离合器，19-减速机，20-驱动电机，21-皮带，22—皂化装置，23—喷淋头。
具体实施方式
实施例1
本实施例的磷化液，包括下述重量份的原料：
磷酸0.2g硝酸锌0.25g
硫脲0.05g氧化锌0.025g
草酸0.05g氟化钠0.015g
硝酸镍0.05g水1000g；
所制得的磷化液总酸度为50-70点，游离酸度为8-14点，处理温度65-75℃，处理时间为1-2分钟。
利用本实施例的磷化液进行钢丝在线磷化的方法，包括下述步骤：
（1）从钢丝盘卷上抽出钢丝的端头塞入钢丝去皮机的钢丝进口，依次经过纵向去皮腔和横向去皮腔对钢丝去除氧化皮，再从钢丝出口出来进入下一道工序；
（2）将钢丝去皮机中出来的钢丝塞入钢丝除锈机的钢丝入口、依次穿过两个穿线孔，被穿线孔两边的钢丝刷刷除钢丝表面其他杂质，再从钢丝出口出来进入下一道工序；
（3）将钢丝除锈机中出来的钢丝塞入钢丝在线磷化机的进线口，钢丝浸泡在磷化液中进行磷化，所述磷化液包括下述重量份的原料：磷酸0.2g，硝酸锌0.25g，硫脲0.05g，氧化锌0.025g，草酸0.05g，氟化钠0.015g，硝酸镍0.05g，水1000g；磷化完成后钢丝从磷化机的钢丝出口出来进入下一道工序；所述磷化液的游离酸度为50-70点，游离酸度为8-14点；
（4）从磷化机中出来的钢丝经过磷化机出口处的皂化装置皂化，热风风干装置烘干后，即可进入钢丝拉拔机进行钢丝拉拔工序，或者采用自用绕线机将磷化好的钢丝绕成盘卷存放。
本实施例中钢丝在线磷化的方法所用的磷化装置，具有工作箱1，特别是：所述工作箱1的下部装有磷化液，磷化液内布置有内部填充有导热油的加热管2，加热管2的两端伸出工作箱连接有磷化加热机3，所述工作箱1的中部水平设置有转轮轴5，转轮轴5上安装有收放钢丝6的绕线轮7，绕线轮7的下部浸没在磷化液中，在工作箱1两端与绕线轮7顶部对应的部位分别开有进线口和出线口，其中在出线口外壁安装有若干组依次交错布置的压线辊对（本实施例中所述压线辊对包括有一组垂直布置的压线辊对a8和水平布置的压线辊对b9,以保持钢丝6在绕线轮7放卷后进入下一个拉丝工艺之前保持平直）；所述转轮轴5的一端伸出工作箱1并在端部齿轮（本实施例中具体是采用传动齿轮组16）连接有一传动轴17，该传动轴17依次通过离合器18和减速机19连接有驱动电机20（其中驱动电机20与减速机19之间采用皮带21传动），这种配置的作用为当钢丝6拉丝工艺正常进行时，离合器18保持分离状态，传动轴17和传动齿轮组16随着绕线轮7的转动而转动；当拉丝设备出现故障或者突发停电等异常状况时，此时将离合器18调整至闭合状态，气动驱动电机20，通过传动轴17和传动齿轮组16带动绕线轮转动，使绕线轮7中的存留的钢丝6能够拆离。
本实施例中在所述工作箱1出线口与压线辊对8和9之间安装有皂化装置22，所述皂化装置22内设有喷淋头23，喷淋头23通过管道外接皂化液存储箱。
本实施例中，在进线口的外侧设有进线导筒10，进线导筒的内壁安装有风干装置a11，所述风干装置a具体是一个两端与进线导筒10的内壁连通的弧形空管，风干装置a11通过进风管a12连接有空压机13（其作用为空压机13中形成的高压风通过风干装置a11对钢丝6在进入磷化处理之前表面存在的锈蚀、壳皮进行清理，以减少对磷化的影响）；在工作箱1出线口的皂化装置22与压线辊对a8之间安装有风干装置b14，所述风干装置b14具体是一个套装在钢丝上的出风块，出风块通过进风管b15与空压机13连接（其作用为钢丝6磷化处理及皂化处理后，表面仍会残留有液体，采用风干装置b14中的高压风迅速风干钢丝表面的液体，有利于钢丝后续进行的拉拔工艺）。
实施例2
本实施例的一种磷化液，包括下述重量份的原料：
磷酸0.18g硝酸锌0.27g
硫脲0.07g氧化锌0.02g
草酸0.03g氟化钠0.01g
硝酸镍0.07g水1000g；
所制得的磷化液总酸度为50-70点，游离酸度为8-14点，处理温度65-75℃，处理时间为1-2分钟。
利用本实施例的磷化液进行钢丝在线磷化的方法，包括下述步骤：
（1）从钢丝盘卷上抽出钢丝的端头塞入钢丝去皮机的钢丝进口，依次经过纵向去皮腔和横向去皮腔对钢丝去除氧化皮，再从钢丝出口出来进入下一道工序；
（2）将钢丝去皮机中出来的钢丝塞入钢丝除锈机的钢丝入口、依次穿过两个穿线孔，被穿线孔两边的钢丝刷刷除钢丝表面其他杂质，再从钢丝出口出来进入下一道工序；
（3）将钢丝除锈机中出来的钢丝塞入钢丝在线磷化机的进线口，钢丝浸泡在磷化液中进行磷化，所述磷化液包括下述重量份的原料：磷酸0.18g，硝酸锌0.27g，硫脲0.07g，氧化锌0.02g，草酸0.03g，氟化钠0.01g，硝酸镍0.07g，水1000g；磷化完成后钢丝从磷化机的钢丝出口出来进入下一道工序；所述磷化液的游离酸度为50-70点，游离酸度为8-14点；
（4）从磷化机中出来的钢丝经过磷化机出口处的皂化装置皂化，热风风干装置烘干后，即可进入钢丝拉拔机进行钢丝拉拔工序，或者采用自用绕线机将磷化好的钢丝绕成盘卷存放。
本实施例中钢丝在线磷化的方法中所用的磷化机为普通磷化机。
实施例3
本发明的一种磷化液，包括下述重量份的原料：
磷酸0.22g硝酸锌0.22g
硫脲0.03g氧化锌0.03g
草酸0.03g氟化钠0.02g
硝酸镍0.03g水1000g；
所制得的磷化液总酸度为50-70点，游离酸度为8-14点，处理温度65-75℃，处理时间为1-2分钟。
利用本实施例的磷化液进行钢丝在线磷化的方法，包括下述步骤：
（1）从钢丝盘卷上抽出钢丝的端头塞入钢丝去皮机的钢丝进口，依次经过纵向去皮腔和横向去皮腔对钢丝去除氧化皮，再从钢丝出口出来进入下一道工序；
（2）将钢丝去皮机中出来的钢丝塞入钢丝除锈机的钢丝入口、依次穿过两个穿线孔，被穿线孔两边的钢丝刷刷除钢丝表面其他杂质，再从钢丝出口出来进入下一道工序；
（3）将钢丝除锈机中出来的钢丝塞入钢丝在线磷化机的进线口，钢丝浸泡在磷化液中进行磷化，所述磷化液包括下述重量份的原料：磷酸0.22g，硝酸锌0.22g，硫脲0.03g，氧化锌0.03g，草酸0.03g，氟化钠0.02g，硝酸镍0.03g，水1000g，设置磷化液的温度为65-75℃，磷化时间为1-2分钟；磷化完成后钢丝从磷化机的钢丝出口出来进入下一道工序；所述磷化液的游离酸度为50-70点，游离酸度为8-14点；
（4）从磷化机中出来的钢丝经过磷化机出口处的皂化装置皂化，热风风干装置烘干后，即可进入钢丝拉拔机进行钢丝拉拔工序，或者采用自用绕线机将磷化好的钢丝绕成盘卷存放。
本实施例中钢丝在线磷化的方法中所用的磷化装置同实施例1。