专利名称：带锈钢材表面处理液的制作方法
技术领域：
本发明属于表面与介质反应的金属材料表面化学处理领域。主要适用于带锈钢材的表面处理。
表面处理是保证涂装质量的重要环节。通常在涂装前，都要对钢材表面进行除锈处理。常用的除锈方法有人工打磨、机械除锈、化学除锈等。这些方法虽都能够达到一定的效果，但都有如下共同的缺点劳动强度大，操作条件恶劣，环境污染严重，有的还投资大能耗高，有的除锈不彻底，效率低。
目前，现有技术中，已开发出带锈涂料，这类涂料可以直接涂覆在生锈的钢材表面，通过对锈层的渗透、转化或稳定的功能，起到保护作用，从而省去除锈工作。这类涂料的缺点是对锈层的厚度、均匀性要求严格;涂料绝大部分为有机溶剂，成本高。由于两个方面的不足，使其应用范围受到了限制。
中国专利申请CN89106642.X提供了一种铁锈转化剂及其使用方法。它是一种由固、液两相组成的带锈金属材料表面处理剂，用于处理不必预先完全脱锈的钢板。该转化剂存在如下缺点①只能对铁锈产生作用，不能保证被处理后形成的表面保护层的连续性。
②它由两相组成，使用不方便，且不能用在带油污的表面。
③溶剂采用去离子水，成本较高。
本发明的目的在于提供一种既能化锈除锈，又能防锈的带锈钢材表面处理液。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是以磷酸为主和以水为基的，并含有氧化锌、硝酸钾、重铬酸钾、有机酸、活性剂、磷酸盐、铁粉和渗透剂的处理液。
本发明带锈钢材表面处理液的具体化学成分(重量%)为水40～70%，磷酸(H3PO4，85%)15～60%，氧化锌(ZnO)0.3～4.0%，硝酸钾(KNO3)0.2～10%，重铬酸钾(K2Cr2O7)0.1～1.0%，有机酸0.05～0.5%，活性剂0.01～1.0%，磷酸盐≤0.2%，铁粉0.2～0.8%，渗透剂≤2.0%。
其中水为工业用水。
有机酸为酒石酸或柠檬酸中任一种或两者之和。
活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、石油磺酸钠、十二醇硫酸钠、烷基聚氧乙烯磷酸脂、十二烷基醇酰胺磷酸脂中的任一种或任两种以上之和。
磷酸盐为磷酸钠、三聚磷酸钠、焦磷酸钠中的任一种或任两种以上之和。
渗透剂为丙三醇、山梨糖醇、聚乙二醇中的任一种或任两种以上之和。
铁粉中的含碳量＞1.5%。
在上述成分中，磷酸不仅可与钢材表面锈层发生反应，使其转化为稳定的保护膜层，而且可对未生锈部分产生磷化作用，从而保证了保护膜层的连续性和整体性。因此，对均匀的或不均匀的生锈表面均可处理。
所含的重铬酸盐在酸性介质中的强氧化作用，可使钢材未锈的表面钝化，同时也能封闭磷化膜缺陷，并促进磷化膜的沉积，从而提高了防护膜层的耐蚀性。另外，处理液中的磷酸盐类具有缓蚀作用，也增强了膜层的防锈效果。
有机酸对三价铁的络合作用，可以促进磷化过程的进行。
渗透剂的作用在于可使处理液对锈层的作用更强烈、彻底。
处理液中的活性剂可以改善与钢材表面的亲润性，并能处理表面存在的少量油污，给实际操作带来方便。
本发明处理液以水为基，可使干燥过程不挥发有机物，不污染环境。
按照上述化学成分范围进行配料，经充分混合反应后，即成为本发明带锈钢材表面处理液。
本发明处理液可广泛用于带锈的(包括全锈或部分锈)的各种钢材表面的处理。
本发明不仅能化锈除锈，而且还有显著的防锈作用，经本发明处理液处理后的钢材表面形成一层防护膜。X射线衍射试验表明，该膜层中含有多种晶形的铁和锌的磷酸盐、铬酸盐。
经盐雾试验和湿热试验表明，处理后钢材表面所形成的防护膜具有优异的耐蚀性。
在35℃温度和PH＝7的条件下，对经本发明处理液处理后的钢材表面，以5%NaCl溶液连续喷雾20小时(试验按ASTMB117进行)，表面形成的防护膜仍无锈，也不松动脱落。而一般磷化膜耐盐雾时间只有1～2小时。
在相对湿度RH＝100%，温度为49℃的条件下，对经本发明处理液处理后的钢材表面，按照ASTMD1735进行湿热试验，经72小时试验后，其防护膜仍不起泡，无返锈。
而且，经本发明处理液处理后的钢材表面与环氧类、醇酸类、酚醛类、橡胶类、沥青类、聚氨脂类等涂料具有良好的相容、配套性。
与现有技术相比，本发明具有如下优点1.不仅能化锈除锈，而且经处理后还有防锈功能。
2.处理后钢材表面所形成的防护膜耐蚀性好。
3.进行处理的干燥过程中，不挥发有机物，不污染环境。
4.工艺简单，成本低，原材料来源广泛。
5.使用范围广，除了用于通常的钢材表面处理外，还可用于船舶、码头、车辆、桥梁、管道、各种贮罐、建筑物等钢铁结构在涂漆前的表面处理。
实施例根据所述的化学成分范围，配制了五批本发明带锈钢材表面处理液，其具体的化学成分如表1所示。将五批处理液分别涂覆在不同锈蚀情况的普通钢板表面，待其干燥后，再分别对所处理的表面进行盐雾试验和湿热试验，所得结果如表2所示。另外，在经处理的钢材表面，涂覆环氧漆，然后根据划圈法，测量漆膜与基体的结合力，所得结果也列入表2。
为了对比，根据中国专利申请CN89106642.X所提供的成分配置了一批对比转化剂，其具体化学成分也列入表1。并同时进行了盐雾试验和湿热试验，结果列入表2。
上述试验中，盐雾试验按ASTMB117标准进行;湿热试验按ASTMD1735标准进行。
表1实施例和对比列带锈钢材表面处理液的化学成分(重量%)
表2实施例和对比列经处理液处理后膜的性能试验结果
权利要求
1.一种带锈钢材表面处理液，其特征是化学成分(重量%)为水40～70%，磷酸(H3PO4，85%)15～60%，氧化锌0.3～4.0%，硝酸钾0.2～10%，重铬酸钾0.1～1.0%，有机酸0.05～0.5%，活性剂0.01～1.0%，磷酸盐≤0.2%，铁粉0.2～0.8%，渗透剂≤2.0%。
2.根据权利要求1所述的处理液，其特征是有机酸为酒石酸或柠檬酸中任一种或两者之和。
3.根据权利要求1所述的处理液，其特征是活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、石油磺酸钠、十二醇硫酸钠、烷基聚氧乙烯磷酸脂、十二烷基醇酰胺磷酸脂中的任一种或任两种以上之和。
4.根据权利要求1所述的处理液，其特征是磷酸盐为磷酸钠、三聚磷酸钠、焦磷酸钠中的任一种或任两种以上之和。
5.根据权利要求1所述的处理液，其特征是渗透剂为丙三醇、山梨糖醇、聚乙二醇中的任一种或任两种以上之和。
6.根据权利要求1所述的处理液，其特征是铁粉中的含碳量＞1.5%。
全文摘要
本发明提供了一种带锈钢材表面处理液。其特征是它的化学成分(重量％)为水40～70％，磷酸15～60％，氧化锌0.3～4.0％，硝酸钾0.2～10％，重铬酸钾0.1～1.0％，有机酸0.05～0.5％，活性剂0.01～1.0％，磷酸盐≤0.2％，铁粉0.2～0.8％，渗透剂≤2.0％。本发明既能化锈除锈，又有防锈的功能，经其处理的钢材表面可形成一层耐蚀性优异的防护膜。本发明可广泛用于带锈钢材或钢结果的表面处理。
文档编号C23C22/33GK1075176SQ9310279
公开日1993年8月11日 申请日期1993年3月29日 优先权日1993年3月29日
发明者刘增何, 高南, 朱峰 申请人:冶金工业部钢铁研究总院