本发明涉及一种黑色磷化处理剂，尤其是一种可降低磷化温度、提高磷化速度、提高磷化质量的适用于铸铁、碳钢工件的中温耐腐蚀黑色磷化处理剂及制备方法。
背景技术：
传统的铸铁、碳钢工件的耐磨、防腐蚀磷化基本采用高温锰系磷化。高温锰系磷化膜层主要是由mn3(po4)2、(mn·fe)2po4(oh)、mn3(po4)2·1.5h2o组成的混合定型结晶。其结构为弥散度微孔结构，外观呈灰或灰黑色。高温锰系磷化膜层具有较好的耐热及抗蚀防锈性能，并能有效降低摩擦系数、增加润滑性、防止咬擦伤。但是磷化工艺操作温度高（90～98℃），磷化处理时间较长，故能耗较高。目前，为了在铸铁、碳钢表面得到黑色美观的磷化膜层，一般需要循环采用磷化-酸洗-磷化的磷化工艺，或者先预黑后磷化工艺，或者依靠磷化后染黑处理工艺，均存在着工艺繁琐、生产效率低、槽液及磷化膜层性能不稳定等缺点。除此之外，磷化后染色还会对磷化膜层造成一定损伤，影响抗磨及耐腐蚀性能。
技术实现要素：
本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种可降低磷化温度、提高磷化速度、提高磷化质量的适用于铸铁、碳钢工件的中温耐腐蚀黑色磷化处理剂及制备方法。
本发明的技术解决方案是：一种适用于铸铁、碳钢工件的中温耐腐蚀黑色磷化处理剂，其特征在于所用原料及质量百分比如下：磷酸10~20%、氧化锌6~8%、质量百分比浓度69%的硝酸15~20%、硝酸锰1~12%、碳酸锰1~10%、硝酸镍0.1~2%、edta-4钠0.1~2%、氟化钠0.1~2%、氟硅酸0.1~2%、柠檬酸铵0.1~2%、五水硫酸铜0.1~1%、钼酸钠0.1~1%、钼酸铵0.1~1%、过硫酸钠0.1~1%、亚硒酸0.1~1%及水余量。
一种上述适用于铸铁、碳钢工件的中温耐腐蚀黑色磷化处理剂的制备方法，其特征在于按照如下步骤进行：先在不锈钢反应釜中加入称重定量的水，启动搅拌器，设定转速为60~80转/分钟，依次加入称量的磷酸、硝酸搅拌30分钟，之后依次徐徐加入称量的氧化锌、碳酸锰，搅拌至呈透明状，再依次徐徐加入称量的硝酸镍、氟化钠、氟硅酸、柠檬酸铵、edta-4钠，搅拌至呈浅绿色透明液体，再加入五水硫酸铜、钼酸钠、过硫酸钠、亚硒酸，充分搅拌至呈浅蓝绿色透明液体即可。
本发明是在常规的中温锌锰系磷化剂基础上，引入螯合剂、发黑物质及磷化促进剂等物质，各组分相互作用，可在铸铁、碳钢工件表面形成一层致密的、细腻的纯黑色磷化膜层，提高了磷化膜层的黑色度、均匀度、附着力、耐腐蚀性及耐磨等性能，改善了磷化膜层质量；可降低黑色磷化温度（65~75℃），提高磷化速度，进而降低磷化能耗、提高生产效率。
具体实施方式
实施例1：
本发明的适用于铸铁、碳钢工件的中温耐腐蚀黑色磷化处理剂，所用原料及质量百分比如下：磷酸20%、氧化锌6%、质量百分比浓度69%的硝酸20%、硝酸锰1%、碳酸锰10%、硝酸镍0.1%、edta-4钠2%、氟化钠0.1%、氟硅酸2%、柠檬酸铵0.1%、五水硫酸铜1%、钼酸钠0.1%、钼酸铵1%、过硫酸钠0.1%、亚硒酸1%及水余量。
制备方法按照如下步骤进行：先在不锈钢反应釜中加入称重定量的水，启动搅拌器，设定转速为60转/分钟，依次加入称量的磷酸、硝酸搅拌30分钟，之后依次徐徐加入称量的氧化锌、碳酸锰，搅拌至呈透明状，再依次徐徐加入称量的硝酸镍、氟化钠、氟硅酸、柠檬酸铵、edta-4钠，搅拌至呈浅绿色透明液体，再加入五水硫酸铜、钼酸钠、过硫酸钠、亚硒酸，充分搅拌至呈浅蓝绿色透明液体即可。
实施例2：
本发明的适用于铸铁、碳钢工件的中温耐腐蚀黑色磷化处理剂，所用原料及质量百分比如下：磷酸10%、氧化锌8%、质量百分比浓度69%的硝酸15%、硝酸锰12%、碳酸锰1%、硝酸镍2%、edta-4钠0.1%、氟化钠2%、氟硅酸0.1%、柠檬酸铵2%、五水硫酸铜0.1%、钼酸钠1%、钼酸铵0.1%、过硫酸钠1%、亚硒酸0.1%及水余量。
制备方法按照如下步骤进行：先在不锈钢反应釜中加入称重定量的水，启动搅拌器，设定转速为70转/分钟，依次加入称量的磷酸、硝酸搅拌30分钟，之后依次徐徐加入称量的氧化锌、碳酸锰，搅拌至呈透明状，再依次徐徐加入称量的硝酸镍、氟化钠、氟硅酸、柠檬酸铵、edta-4钠，搅拌至呈浅绿色透明液体，再加入五水硫酸铜、钼酸钠、过硫酸钠、亚硒酸，充分搅拌至呈浅蓝绿色透明液体即可。
实施例3：
本发明的适用于铸铁、碳钢工件的中温耐腐蚀黑色磷化处理剂，所用原料及质量百分比如下：磷酸15%、氧化锌7%、质量百分比浓度69%的硝酸18%、硝酸锰6%、碳酸锰5%、硝酸镍1%、edta-4钠1%、氟化钠1%、氟硅酸1%、柠檬酸铵1%、五水硫酸铜0.5%、钼酸钠0.5%、钼酸铵0.5%、过硫酸钠0.5%、亚硒酸0.5%及水余量。
制备方法按照如下步骤进行：先在不锈钢反应釜中加入称重定量的水，启动搅拌器，设定转速为60~80转/分钟，依次加入称量的磷酸、硝酸搅拌30分钟，之后依次徐徐加入称量的氧化锌、碳酸锰，搅拌至呈透明状，再依次徐徐加入称量的硝酸镍、氟化钠、氟硅酸、柠檬酸铵、edta-4钠，搅拌至呈浅绿色透明液体，再加入五水硫酸铜、钼酸钠、过硫酸钠、亚硒酸，充分搅拌至呈浅蓝绿色透明液体即可。
本发明实施例的中温耐腐蚀黑色磷化工艺参数如下：
按质量百分比20%加入本发明实施例1、2或3配制工作液；
总酸度：75~95pt；
酸比：8~12；
温度：65~75℃；
时间：6~12min。
工艺流程为：
铸铁、碳钢工件进入：脱脂→水洗→水洗→酸洗（有锈、氧化皮工件）→水洗→中和（经酸洗工件）→水洗→表调→黑色磷化→水洗→水洗→干燥。
经过本发明实施例1、2或3处理后的铸铁、碳钢工件，可以在其面形成一层致密的、细腻、耐腐蚀、耐磨的纯黑色磷化膜层。