一种清洁型对阳极板友好型电解磷化液及其磷化工艺的制作方法

本发明涉及钢丝拉拔领域，尤其涉及一种清洁型对阳极板友好型电解磷化液及其磷化工艺。

背景技术：

目前钢丝电解磷化线上普遍使用的电极板为涂覆贵金属的钛板，这层贵金属在使用过程中很容易脱落。尤其当磷化液中含有有机酸时，阳极板使用寿命大大缩短，有的甚至使用不到一个月，使用成本大大提高。

目前市场上所用的电解磷化液大多都含有镍、铜等重金属元素，依据各地的污水排放标准，对镍等重金属的排放提出了明确的要求，江苏省的排放标准中镍的排放就不能超过1ppm，磷化液中含有镍等重金属，这无疑给后续的废水处理增加了困难。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种不含有机酸、不含重金属的磷化液及其磷化工艺，解决现有的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的对阳极板友好型电解磷化液包含锌离子、磷酸根和硝酸根，含量如下所示：锌离子30～60g/l，磷酸根离子30～70g/l，硝酸根离子30～80g/l；磷酸根离子以p2o5计。

进一步的，锌离子来自于锌、氧化锌、硝酸锌、磷酸二氢锌中的一种或者多种。

进一步的，磷酸根离子来自于磷酸、磷酸二氢钠、磷酸二氢锌、磷酸二氢钾中的一种或者多种。

进一步的，硝酸根离子来自于硝酸、硝酸钠、硝酸锌中的一种或者多种。

本发明还提供一种对阳极板友好型电解磷化工艺，使用前述的对阳极板友好型电解磷化液，电极板使用镀贵金属钛板做阳极，钢丝做阴极，电流密度控制在5～20a/dm²，避免大电流降低阳极板的使用寿命；温度控制在40～60℃；磷化时间3～20s。

进一步的，阴极辊采用u型不锈钢电极，保证钢丝与电极辊的紧密接触，避免因钢丝局部点接触引起打火花的现象。

进一步的，利用一个或多个电源和电极对处理的线材施加电流。

本发明的对阳极板友好型电解磷化液无需添加有机酸和溶解金属元素，有机酸和溶解金属元素的加入会给磷化后的水洗带来极大的困难，增加后续水处理的成本；无需加入石墨烯，石墨烯的加入会使磷化膜变得细腻，不利于润滑剂的载带，不利于拉拔。

本发明通过精确控制参数和使用工艺达到控制磷化膜质量的目的，控制难点在于钢丝与电极的接触是点接触还是面接触，点接触影响电极的导电效率，本发明采用u型阳极，把点接触转变成面基础，大大提高了导电效率，确保了磷化表面质量的均匀性和稳定性。本发明适用于冷成型加工中高碳钢丝的拉拔，在拉拔前需要进行除锈等表面处理。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1.产品内不含有机酸，大大提高了阳极板的使用寿命；

2.产品内不含重金属离子，对环境比较友好；

3.磷化温度控制在40～60℃，磷化膜膜重稳定，磷化膜结合力好；

4.磷化液添加剂少，操作简单，容易控制，参数较为稳定。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步阐明。

图1为电解磷化放大1000倍的sem照片；

图2为电解磷化放大2000倍的sem照片。

具体实施方式

本发明的对阳极板友好型电解磷化液包含锌离子、磷酸根和硝酸根，含量如下所示：锌离子30～60g/l，磷酸根离子30～70g/l，硝酸根离子30～80g/l；磷酸根离子以p2o5计；锌离子来自于锌、氧化锌、硝酸锌、磷酸二氢锌中的一种或者多种；磷酸根离子来自于磷酸、磷酸二氢钠、磷酸二氢锌、磷酸二氢钾中的一种或者多种；硝酸根离子来自于硝酸、硝酸钠、硝酸锌中的一种或者多种。

本发明的对阳极板友好型电解磷化工艺使用前述的对阳极板友好型电解磷化液，电极板使用镀贵金属钛板做阳极，钢丝做阴极，电流密度控制在5～20a/dm²，避免大电流降低阳极板的使用寿命；温度控制在40～60℃；磷化时间3～20s。阴极辊采用u型不锈钢电极，保证钢丝与电极辊的紧密接触，避免因钢丝局部点接触引起打火花的现象。利用一个或多个电源和电极对处理的线材施加电流。

实施例1

本实施例的对阳极板友好型电解磷化液包含锌离子60g/l、磷酸根55g/l、硝酸根80g/l，用于线径3.5mm的70#钢丝，磷化温度55℃，磷化时间8秒，电流密度10a/dm²，磷化后膜重10g/m²，磷化膜完整，颜色灰黑。3.5mm拉拔到1.18mm，压缩率88.6%，拉拔速度7m/s。

实施例2

本实施例的对阳极板友好型电解磷化液包含锌离子30g/l、磷酸根55g/l、硝酸根30g/l，用于线径2.8mm的70#钢丝，磷化温度55℃，磷化时间10秒，电流密度8a/dm2，磷化后膜重8g/m2，磷化膜完整，颜色灰黑。2.8mm拉拔到0.8mm，压缩率91.8%，拉拔速度8m/s。

实施例3

本实施例的对阳极板友好型电解磷化液包含锌离子45g/l、磷酸根70g/l、硝酸根45g/l，用于线径5.5mm的65mn钢丝，磷化温度40℃，磷化时间3秒，电流密度20a/dm2，磷化后膜重12g/m2，磷化膜完整，颜色灰黑。5.5mm拉拔到1.2mm，压缩率95.2%，拉拔速度8m/s，拉拔后钢丝呈均匀的灰黑色。

实施例4

本实施例的对阳极板友好型电解磷化液包含锌离子30l、磷酸根30g/l、硝酸根58g/l，用于线径4.2mm的65mn钢丝，磷化温度45℃，磷化时间20秒，电流密度5a/dm²，磷化后膜重9g/m²，磷化膜完整，颜色灰黑。4.2mm拉拔到0.96mm，压缩率94.8%，拉拔速度9m/s，拉拔后钢丝呈均匀的灰黑色。

实施例5

本实施例的对阳极板友好型电解磷化液包含锌离子40g/l、磷酸根52g/l、硝酸根70g/l，用于线径12.5mm的82b盘条，磷化温度60℃，磷化时间5秒，电流密度15a/dm²，磷化后膜重15g/m²，磷化膜完整，颜色灰黑。12.5mm拉拔到5.05mm，压缩率83.7%，拉拔速度7m/s，拉拔后钢丝呈均匀的灰黑色。

实施例6

本实施例的对阳极板友好型电解磷化液包含锌离子42g/l、磷酸根58g/l、硝酸根80g/l，用于线径2.0mm的45#盘条，磷化温度50℃，磷化时间5秒，电流密度15a/dm²，磷化后膜重6g/m²，磷化膜完整，颜色灰黑。2.0mm拉拔到0.6mm，压缩率91%，拉拔速度9m/s，拉拔后钢丝呈均匀的灰黑色。

性能检验：

将上述磷化液用于连续生产测试，以实施例1为例，钢丝线材规格选用70号高碳钢，线径3.5mm，经过酸洗、水洗、表调、电解磷化、水洗、皂化和烘干工序。酸洗磷化结束后经过检测，电子能谱分析发现磷化膜的成分与传统磷化膜一样，如图1、2所示，为磷酸锌膜，晶体均匀细腻，适用于高速拉拔。根据gb-gb/t9792-2003检测磷化膜重，膜重达到10g/m²，满足gb-t11376-1997中附录d对促进冷成形单位面积质量的建议（5～15g/m²）。最后经过拉丝机拉拔，拉拔速度7m/s，从3.5mm线径拉到1.18mm，压缩率达到89.6％，残余膜重1.5g/m²，表面颜色正常，拉丝模具正常，连续生产一年，电极板镀层覆盖率95%以上，电极板的使用寿命得到了大大的提升。

同样的，实施例2-5中经过酸洗、水洗、表调、电解磷化、水洗、皂化和烘干工序后经检测也为磷酸锌膜，晶体均匀细腻，适用于高速拉拔，膜重也都满足gb-t11376-1997中附录d对促进冷成形单位面积质量的建议5～15g/m²，最后经过拉丝机拉拔后表面颜色正常，拉丝模具正常，电极板的使用寿命也得到大大的提升。

在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。