本发明涉及一种钢铁低温磷化工艺。
背景技术：
：钢铁磷化是将预处理好的钢铁进入磷化液中，使钢铁表面沉积形成一层不溶于水的结晶型磷酸盐转化膜的过程。传统的磷化工艺为了达到较好的磷化效果大多采用高温磷化处理。然而，这种磷化工艺操作步骤繁琐、能耗高、磷化时间长且磷化所形成的膜层较厚、磷化膜结晶较粗大。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种操作简单、能耗低、磷化时间短的钢铁低温磷化工艺。本发明的目的通过如下技术方案实现：一种钢铁低温磷化工艺，它包括以下工艺步骤：(1)酸洗；(2)水洗；(3)中和；(4)表面调整；(5)磷化：将经步骤(4)处理后的钢铁置于25-30℃的磷化液中，处理2-3min，之后常温自然干燥5-7min；其中，所述的磷化液，它包括以下重量分数配比的组分：磷酸12-25份、磷酸二氢锌1-5份、丙烯酸0.5-1份、二邻甲苯硫脲0.1-0.5份、咪唑啉0.5-0.8份、硝基乙苯0.1-0.5份、甲酸甲酯0.1-0.8份、氯仿60-80份、正丁醇5-10份、甲醇10-15份、水5-10份、二甲基甲酰胺3-5份。较之现有技术而言，本发明的优点在于：1.本发明的钢铁低温磷化工艺能够使钢铁表面快速成膜，在较低的磷化温度和短时间内便可完成转化膜的全部生长过程，且膜结晶致密均匀、附着力强并具有显著的耐腐蚀性。另外，该钢铁低温磷化工艺所用磷化液能够同时达到磷化和去油脂的效果，使得整个工艺的省去了传统的除油脂过程，大大简化了磷化工艺步骤。2.本发明的表面调整液剂具有极强的防锈斑功能，能够降低磷化温度并缩短磷化时间，并能够提高磷化膜的质量、消除酸洗除锈引起的腐蚀不均等缺陷、增加晶核数量、提高磷化膜的致密性和抗蚀性、改善磷化膜的外观；本发明的表面调整液剂还具有使用寿命长、性能稳定、不择水质的优点。具体实施方式下面结合实施例对本
发明内容进行详细说明：一种钢铁低温磷化工艺，它包括以下工艺步骤：(1)酸洗；(2)水洗；(3)中和；(4)表面调整；(5)磷化：将经步骤(4)的钢铁置于25-30℃的磷化液中，处理2-3min，之后常温自然干燥5-7min；其中，所述的磷化液，它包括以下重量分数配比的组分：磷酸12-25份、磷酸二氢锌1-5份、丙烯酸0.5-1份、二邻甲苯硫脲0.1-0.5份、咪唑啉0.5-0.8份、硝基乙苯0.1-0.5份、甲酸甲酯0.1-0.8份、氯仿60-80份、正丁醇5-10份、甲醇10-15份、水5-10份、二甲基甲酰胺3-5份。本发明的磷化液在常温下就能完成磷化过程，大大节约了能源。另外，钢铁工件磷化过后，无需干燥设备进行干燥，只需自然干燥就行。本发明的磷化工艺中，钢铁工件先经酸洗，将表面的锈斑、氧化皮除去，之后水洗除去钢铁工件表面附着的大量酸洗液，接着用纯碱水溶液中和钢铁工件表面残留的酸洗液；随后，利用表面调整液进行钢铁工件表面调整，最后利用磷化液进行磷化，整个工艺无需清洗液除油脂过程。本发明的磷化液能够溶解钢铁工件表面的油脂，溶解的油脂进入磷化液中并被金属表面上所形成的聚合磷酸盐吸收，所以本发明的磷化液具有磷化、除油脂的双重功能。步骤(1)的具体操作方法为：将钢铁置于温度为25-35℃的酸洗液中，浸泡2-5min。所述酸洗液包括以下重量份数配比的组分：磷酸15-25份、4-氨基-3-肼基-5-巯基-1,2,4-三唑2-4份、顺式油酸基胺乙基咪唑啉10-12份、乙二亚甲基-1,2-双(十六烷基二甲基溴化铵)3-5份、正丁醇20-30份、水15-20份。该酸洗液能够快速除去钢铁工件表面的污垢(包括锈迹、金属污垢、水垢氧化皮等)，同时能够去除钢铁工件表面的部分油脂。该酸洗液中的各个组分能够互相协同地发挥作用，对钢铁工件以及金属设备的腐蚀性弱，能够延长设备的使用寿命。另外，本发明的酸洗液化学性质稳定，是一种环境友好的多用途酸洗液，符合绿色环保的要求。步骤(2)的具体操作方法为：将经步骤(1)处理后的钢铁用水冲洗3-4min后转入盛有水的超声清洗机中超声6-8min后，取出晾干。步骤(3)的具体操作方法为：将经步骤(2)处理后的钢铁放入盛有0.3％-0.5％纯碱水溶液的中和槽中，浸泡3-5min后，再用水冲洗2-3min。步骤(4)的具体操作方法为：将经步骤(3)处理后的钢铁放入35-40℃的表面调整液中处理1-2min。所述表面调整液的组成为：每100l表面调整液中含有表面调整剂0.08-0.3kg、余量为水；其中，制备表面调整剂的原料，按重量份数比计，包括：水200-250份、磷酸氢二钠60-80份、三聚磷酸钠40-60份、氢氧化钠2-5份、氟钛酸钾5-8份、氨基三亚甲基膦酸10-25份、焦磷酸钠2-5份。所述的水最好为去离子水。所述表面调整剂的具体制备方法为：将称量好的去离子水加热到65-70℃。然后一边搅拌一边将磷酸氢二钠、三聚磷酸钠以及氢氧化钠依次加入到加热后的去离子中，之后升温至100℃左右，然后加入氟钛酸钾和氨基三亚甲基膦酸，搅拌20-30min，之后加入焦磷酸钠，再搅拌10-15min，形成均一的混合物后冷却即可。该表面调整液具有极强的防锈斑功能，能够降低磷化温度并缩短磷化时间，并能够提高磷化膜的质量、消除酸洗除锈引起的腐蚀不均等缺陷、增加晶核数量、提高磷化膜的致密性和抗蚀性、改善磷化膜的外观。实施例一：一种表面调整液的配制：它包括以下步骤：(1)表面调整剂的制备：以重量份数计，将称量好的220份去离子水加热到70℃。然后一边搅拌一边将70份磷酸氢二钠、50份三聚磷酸钠以及4份氢氧化钠依次加入到加热后的去离子中，之后升温至100℃左右，然后加入6份氟钛酸钾和20份氨基三亚甲基膦酸，搅拌25min，之后加入4份焦磷酸钠，再搅拌12min，形成均一的混合物后冷却即可。(2)取0.2kg步骤(1)制得的表面调整剂，加入到50l的水中搅拌均匀，之后再加入适量的水定容至100l，即得所述的表面调整液。实施例二：一种表面调整液的配制：它包括以下步骤：(1)表面调整剂的制备：以重量份数计，将称量好的250份去离子水加热到65℃。然后一边搅拌一边将60份磷酸氢二钠、40份三聚磷酸钠以及2份氢氧化钠依次加入到加热后的去离子中，之后升温至100℃左右，然后加入5份氟钛酸钾和10份氨基三亚甲基膦酸，搅拌20min，之后加入2份焦磷酸钠，再搅拌10min，形成均一的混合物后冷却即可。(2)取0.3kg步骤(1)制得的表面调整剂，加入到50l的水中搅拌均匀，之后再加入适量的水定容至100l，即得所述的表面调整液。实施例三：一种表面调整液的配制：它包括以下步骤：(1)表面调整剂的制备：以重量份数计，将称量好的200份去离子水加热到68℃。然后一边搅拌一边将80份磷酸氢二钠、60份三聚磷酸钠以及5份氢氧化钠依次加入到加热后的去离子中，之后升温至100℃左右，然后加入8份氟钛酸钾和25份氨基三亚甲基膦酸，搅拌30min，之后加入5份焦磷酸钠，再搅拌15min，形成均一的混合物后冷却即可。(2)取0.08kg步骤(1)制得的表面调整剂，加入到50l的水中搅拌均匀，之后再加入适量的水定容至100l，即得所述的表面调整液。实施例四：一种钢铁低温磷化工艺，它包括以下工艺步骤：(1)酸洗：将钢铁置于温度为25℃的酸洗液中，浸泡5min，其中，所述酸洗液包括以下重量份数配比的组分：磷酸15份、4-氨基-3-肼基-5-巯基-1,2,4-三唑4份、顺式油酸基胺乙基咪唑啉10份、乙二亚甲基-1,2-双(十六烷基二甲基溴化铵)5份、正丁醇20份、水20份。(2)水洗：将经步骤(1)处理后的钢铁用水冲洗3min后转入盛有水的超声清洗机中超声8min后，取出晾干。(3)中和：将经步骤(2)处理后的钢铁放入盛有0.3％纯碱水溶液的中和槽中，浸泡5min后，再用水冲洗2min。(4)表面调整：将经步骤(3)处理后的钢铁放入40℃的实施例一所制得的表面调整液中处理2min。(5)磷化：将经步骤(4)处理后的钢铁置于25℃的磷化液中，处理2min，之后常温自然干燥5min；其中，所述的磷化液，它包括以下重量分数配比的组分：磷酸12份、磷酸二氢锌5份、丙烯酸0.5份、二邻甲苯硫脲0.5份、咪唑啉0.5份、硝基乙苯0.5份、甲酸甲酯0.1份、氯仿80份、正丁醇5份、甲醇15份、水5份、二甲基甲酰胺5份。实施例五、六：实施例五和实施例六为实施例四的平行工艺，即各个工艺步骤以及工艺参数均与实施例四相同。实施例七：一种钢铁低温磷化工艺，它包括以下工艺步骤：(1)酸洗：将钢铁置于温度为30℃的酸洗液中，浸泡4min，其中，所述酸洗液包括以下重量份数配比的组分：磷酸20份、4-氨基-3-肼基-5-巯基-1,2,4-三唑3份、顺式油酸基胺乙基咪唑啉11份、乙二亚甲基-1,2-双(十六烷基二甲基溴化铵)4份、正丁醇25份、水18份。(2)水洗：将经步骤(1)处理后的钢铁用水冲洗4min后转入盛有水的超声清洗机中超声7min后，取出晾干。(3)中和：将经步骤(2)处理后的钢铁放入盛有0.4％纯碱水溶液的中和槽中，浸泡4min后，再用水冲洗3min。(4)表面调整：将经步骤(3)处理后的钢铁放入38℃的实施例二所制得的表面调整液中处理1min。(5)磷化：将经步骤(4)处理后的钢铁置于28℃的磷化液中，处理3min，之后常温自然干燥6min；其中，所述的磷化液，它包括以下重量分数配比的组分：磷酸20份、磷酸二氢锌3份、丙烯酸0.8份、二邻甲苯硫脲0.3份、咪唑啉0.6份、硝基乙苯0.3份、甲酸甲酯0.5份、氯仿70份、正丁醇8份、甲醇12份、水8份、二甲基甲酰胺4份。实施例八：一种钢铁低温磷化工艺，它包括以下工艺步骤：(1)酸洗：将钢铁置于温度为35℃的酸洗液中，浸泡2min，其中，所述酸洗液包括以下重量份数配比的组分：磷酸25份、4-氨基-3-肼基-5-巯基-1,2,4-三唑2份、顺式油酸基胺乙基咪唑啉12份、乙二亚甲基-1,2-双(十六烷基二甲基溴化铵)3份、正丁醇30份、水15份。(2)水洗：将经步骤(1)处理后的钢铁用水冲洗4min后转入盛有水的超声清洗机中超声6min后，取出晾干。(3)中和：将经步骤(2)处理后的钢铁放入盛有0.5％纯碱水溶液的中和槽中，浸泡3min后，再用水冲洗3min。(4)表面调整：将经步骤(3)处理后的钢铁放入35℃的实施例三所制得的表面调整液中处理2min。(5)磷化：将经步骤(4)处理后的钢铁置于30℃的磷化液中，处理2min，之后常温自然干燥7min；其中，所述的磷化液，它包括以下重量分数配比的组分：磷酸25份、磷酸二氢锌1份、丙烯酸1份、二邻甲苯硫脲0.1份、咪唑啉0.8份、硝基乙苯0.1份、甲酸甲酯0.8份、氯仿60份、正丁醇10份、甲醇10份、水10份、二甲基甲酰胺3份。实施例九：一种钢铁低温磷化工艺，它包括以下工艺步骤：(1)酸洗：将钢铁置于温度为25℃的酸洗液中，浸泡5min，其中，所述酸洗液包括以下重量份数配比的组分：磷酸15份、4-氨基-3-肼基-5-巯基-1,2,4-三唑4份、顺式油酸基胺乙基咪唑啉10份、乙二亚甲基-1,2-双(十六烷基二甲基溴化铵)5份、正丁醇20份、水20份。(2)水洗：将经步骤(1)处理后的钢铁用水冲洗3min后转入盛有水的超声清洗机中超声8min后，取出晾干。(3)中和：将经步骤(2)处理后的钢铁放入盛有0.3％纯碱水溶液的中和槽中，浸泡5min后，再用水冲洗2min。(4)磷化：将经步骤(3)处理后的钢铁置于25℃的磷化液中，处理一定时间后，常温自然干燥5min；其中，所述的磷化液，它包括以下重量分数配比的组分：磷酸12份、磷酸二氢锌5份、丙烯酸0.5份、二邻甲苯硫脲0.5份、咪唑啉0.5份、硝基乙苯0.5份、甲酸甲酯0.1份、氯仿80份、正丁醇5份、甲醇15份、水5份、二甲基甲酰胺5份。实施例十、十一：实施例十和实施例十一为实施例九的平行工艺，即钢铁工件未经表面调整直接进行磷化，且实施例十和十一的工艺参数以及工艺步骤与实施例九相同。实施例四至实施例六、实施例九至实施例十一的结果如下：项目实施例四实施例五实施例六实施例九实施例十实施例十一表面调整时间2min2min2min---表面调整温度40℃40℃40℃---磷化上膜时间2min2min2min5min5min5min磷化温度25℃25℃25℃25℃25℃25℃磷化膜致密性均匀致密均匀致密均匀致密稀疏粗大稀疏粗大稀疏粗大磷化膜厚度薄薄薄厚厚厚漆膜中性盐雾试验1200h1200h1200h1000h1000h1000h从上表可知，本发明的表面调整液能够将磷化上膜时间从5min缩短到2min；涂覆后漆膜耐中性盐雾时间从1000h提升至1200h，磷化膜层更薄更致密，大大增强了涂装配套性。上表中对比项目的测试方法如下:磷化膜的致密性:以金相显微镜或电子显微镜将磷化膜放大到100～1000倍，观察结晶形状、尺寸大小及排布情况。结晶形状以柱状晶为好。结晶尺寸小些为好，一般控制在几十微米以下，排布越均匀，孔隙率越小越好；磷化膜中性盐雾试验:根据gb10125-1997人造气氛腐蚀试验盐雾试验标准进行测试；磷化膜厚度：根据gb4956-2003t磁性基体上非磁性覆盖层覆盖层厚度测量磁性法进行测试。当前第1页12