专利名称：拉丝用低温快速磷化液及磷化工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于金属制品行业钢线材表面拉丝用低温快速磷化液及磷化工艺。
背景技术：
锌系磷化膜由于具有可变形性，常被用于机械加工过程中的表面润滑处理。传统上一般采用中高温浸泡工艺制备，形成的磷化膜较厚(5-15g/m2)且比较致密，具有较好的润滑性能。
高强度混凝土用预应力(PC)钢绞线作为新一代的建筑材料，被广泛应用于高层建筑、大跨度桥梁等现代化的建筑之中。其一般生产工艺是，控冷热轧高碳盘条经高温表面磷化处理后，进行连续多道次的拉丝生产，再经绞线、稳定化处理而制成的。
由于现代化拉丝生产设备的效率很高，为避免更换盘卷时的穿模等操作，一般是采用电阻对焊的方法实现不同盘卷之间的联接。电阻对焊过程会彻底破坏盘条表面的磷化膜，大大降低了拉丝过程中盘条与模具之间的润滑性能，导致拉拔后钢丝焊接区表面产生横向裂纹，甚至发生拉拔断丝，同时也会诱发绞线断丝现象。
由于现代化生产过程的快节奏(实际生产中只有不到15min的时间可以进行磷化处理)，同时，在拉丝生产线上无法进行中高温浸泡磷化处理。因此，必须开发一种钢盘条焊接区的在线低温快速磷化液配方及磷化处理工艺。
发明内容
针对现有技术中高碳盘条对焊操作后焊接区表面润滑不良的缺陷，本发明提供一种适于规模生产的拉丝用低温快速磷化液及磷化工艺。
本发明采用如下技术方案本发明所述的用于金属制品行业的拉丝用低温快速磷化液，包括Zn(H2PO4)2、Zn(NO3)2、H3PO4和H2O，其质量配比为(60～100)∶(15～40)∶(8～50)∶(808～912)。
本发明所述的用磷化液对高碳盘条焊接区表面进行处理的磷化工艺
第一步采用细砂轮将盘条对焊处的表面氧化皮磨去；第二步等磨光处的温度降低到室温后，将其再打磨至表面粗糙度Ra＜80μm；第三步将上述磷化液均匀喷涂于焊接区表面并将表面残余磷化液吹干；第四步重复第三步一次。
与现有技术相比，本发明具有如下优点1)磷化温度低拉丝用磷化膜均采用中高温(45℃以上)磷化工艺制备，本发明在0℃～40℃的范围内就可实现磷化处理，不用添加额外的加热设备；2)操作简单普通拉丝用磷化膜的制备均采用磷化液浸泡的方式进行磷化处理，而本发明采用磷化液喷涂的方法进行磷化处理，操作更简便；3)环保性能好普通拉丝用磷化膜的制备均采用NaNO2作为氧化剂，NaNO2对人体是有害的，而本发明采用NiNO3替代了NaNO2，环保性能更好。
4)效果良好目前国内对于高碳盘条焊接区难以进行磷化处理，导致钢丝表面裂纹、拉丝断裂和绞线断裂等现象的发生，采用本发明处理盘条的焊接区，可较大程度提高对焊区的润滑性能，可消除上述问题。
采用快速磷化工艺对焊接区表面进行处理后，再进行正常的拉丝生产，与未经过快速表面处理的焊接区状态相比较(如图1所示)，可以看到，未经磷化处理的焊接区钢丝表面，拉丝后存在明显的横向裂纹，而经快速磷化处理后，焊接区表面比较均匀光滑，表面横向裂纹已完全消除。
5)磷化时间短采用本发明只需10min就能实现盘条焊接区的拉丝用低温磷化处理，而实际生产中只有不到15min的磷化处理时间，故本发明适于在规模生产中使用。
图1是本发明拉拔后钢丝的表面情况对比金相图，其中，(a)是未磷化处理的金相图，(b)是快速磷化处理的金相图。
具体实施例方式
实施例1一种用于金属制品行业的拉丝用低温快速磷化液，包括Zn(H2PO4)2、Zn(NO3)2、H3PO4和H2O，其质量配比为(60～100)∶(15～40)∶(8～50)∶(808～912)，在本实施例中，其质量配比可以选择以下任意一种，60∶15∶50∶808、100∶40∶8∶912、72∶28∶34∶846、85∶30∶41∶862、90∶35∶45∶900。
实施例2一种用于金属制品行业的拉丝用低温快速磷化液，包括Zn(H2PO4)2、Zn(NO3)2、H3PO4和H2O，其质量配比为(60～100)∶(15～40)∶(8～50)∶(808～912)，本实施例还包括NiNO3，Zn(H2PO4)2与NiNO3的质量配比为∶(60～100)∶(0.5～1.0)，上述Zn(H2PO4)2、Zn(NO3)2、H3PO4、H2O和NiNO3的质量配比可以选择以下任意一种，60∶15∶8∶808∶0.5、100∶40∶50∶912∶1、75∶20∶35∶850∶0.45、83∶33∶45∶860∶0.28、95∶37∶43∶890∶0.18。
实施例3一种用于金属制品行业的拉丝用低温快速磷化液，由Zn(H2PO4)2、Zn(NO3)2、H3PO4、NiNO3、La(NO3)3和H2O组成，其质量配比为(60～100)∶(15～40)∶(8～50)∶(0.5～1.0)∶(0.5～1.0)∶(808～912)，在本实施例中，其质量配比可以选择以下任意一种，60∶15∶8∶0.5∶0.5∶808、100∶40∶50∶1.0∶1.0∶912、66∶22∶30∶0.6∶0.7∶840、88∶37∶43∶0.7∶0.65∶870、94∶34∶46∶0.82∶0.91∶905。
实施例4本实施例是一种用上述磷化液对高碳盘条焊接区表面进行处理的磷化工艺第一步采用细砂轮将盘条对焊处的表面氧化皮磨去；第二步等磨光处的温度降低到室温后，将其再打磨至表面粗糙度Ra＜80μm，最好采用手工打磨方式将其打磨至表面粗糙度Ra＜80μm；第三步将上述磷化液均匀喷涂于焊接区表面并将表面残余磷化液吹干，通常用2-6分钟即可将残余磷化液吹干，而冬季气温较低，则采用4-6分钟的吹干时间较好；第四步重复第三步一次。
实施例5一种用于金属制品行业的拉丝用低温快速磷化液，由Zn(H2PO4)2、Zn(NO3)2、H3PO4、NiNO3、La(NO3)3和H2O组成，其配方可采用14种方案之一(1)Zn(H2PO4)268g/L，Zn(NO3)225g/L，H3PO442g/L，NiNO30.5g/L，La(NO3)30.5g/L，采用此配方在环境温度3℃下，对1860MPa级PC钢绞线的焊接区进行处理，磷化后膜重为6g/m2，钢丝表面无横向裂纹，绞线过程中因表面缺陷引起的断丝基本消除；
(2)Zn(H2PO4)280g/L，Zn(NO3)225g/L，H3PO442g/L，NiNO30.5g/L，La(NO3)30.5g/L，采用此配方在环境温度3℃下，对1860MPa级PC钢绞线的焊接区进行处理，磷化后膜重为7g/m2，钢丝表面无横向裂纹，绞线过程中因表面缺陷引起的断丝基本消除；(3)Zn(H2PO4)290g/L，Zn(NO3)225g/L，H3PO442g/L，NiNO30.5g/L，La(NO3)30.5g/L，采用此配方在环境温度3℃下，对1860MPa级PC钢绞线的焊接区进行处理，磷化后膜重为7g/m2，钢丝表面无横向裂纹，绞线过程中因表面缺陷引起的断丝基本消除；(4)Zn(H2PO4)280g/L，Zn(NO3)220g/L，H3PO442g/L，NiNO30.5g/L，La(NO3)30.5g/L，采用此配方在环境温度3℃下，对1860MPa级PC钢绞线的焊接区进行处理，磷化后膜重为6g/m2，钢丝表面无横向裂纹，绞线过程中因表面缺陷引起的断丝基本消除；(5)Zn(H2PO4)280g/L，Zn(NO3)235g/L，H3PO442g/L，NiNO30.5g/L，La(NO3)30.5g/L，采用此配方在环境温度3℃下，对1860MPa级PC钢绞线的焊接区进行处理，磷化后膜重为7g/m2，钢丝表面无横向裂纹，绞线过程中因表面缺陷引起的断丝基本消除；(6)Zn(H2PO4)280g/L，Zn(NO3)225g/L，H3PO434g/L，NiNO30.5g/L，La(NO3)30.5g/L，采用此配方在环境温度3℃下，对1860MPa级PC钢绞线的焊接区进行处理，磷化后膜重为6g/m2，钢丝表面无横向裂纹，绞线过程中因表面缺陷引起的断丝基本消除；(7)Zn(H2PO4)280g/L，Zn(NO3)220g/L，H3PO450g/L，NiNO30.5g/L，La(NO3)30.5g/L，采用此配方在环境温度3℃下，对1860MPa级PC钢绞线的焊接区进行处理，磷化后膜重为7g/m2，钢丝表面无横向裂纹，绞线过程中因表面缺陷引起的断丝基本消除；(8)Zn(H2PO4)280g/L，Zn(NO3)225g/L，H3PO442g/L，NiNO31.0g/L，La(NO3)31.0g/L采用此配方在环境温度0℃下，对1860MPa级PC钢绞线的焊接区进行处理，磷化后膜重为6g/m2，钢丝表面无横向裂纹，绞线过程中因表面缺陷引起的断丝基本消除；(9)Zn(H2PO4)280g/L，Zn(NO3)225g/L，H3PO425g/L，NiNO31.0g/L，La(NO3)31.0g/L采用此配方在环境温度15℃下，对1860MPa级PC钢绞线的焊接区进行处理，磷化后膜重为10g/m2，钢丝表面无横向裂纹，绞线过程中因表面缺陷引起的断丝基本消除；(10)Zn(H2PO4)275g/L，Zn(NO3)225g/L，H3PO420g/L，NiNO30.5g/L，La(NO3)30.5g/L采用此配方在环境温度25℃下，对1860MPa级PC钢绞线的焊接区进行处理，磷化后膜重为10g/m2，钢丝表面无横向裂纹，绞线过程中因表面缺陷引起的断丝基本消除；(11)Zn(H2PO4)275g/L，Zn(NO3)218g/L，H3PO410g/L，NiNO30.5g/L，La(NO3)30.5g/L采用此配方在环境温度40℃下，对1860MPa级PC钢绞线的焊接区进行处理，磷化后膜重为10g/m2，钢丝表面无横向裂纹，绞线过程中因表面缺陷引起的断丝基本消除；(12)Zn(H2PO4)260g/L，Zn(NO3)230g/L，H3PO440g/L，NiNO30.5g/L，La(NO3)30.5g/L采用此配方在环境温度10℃下，对1860MPa级PC钢绞线的焊接区进行处理，磷化后膜重为5g/m2，钢丝表面无横向裂纹，绞线过程中因表面缺陷引起的断丝基本消除；(13)Zn(H2PO4)2100g/L，Zn(NO3)230g/L，H3PO440g/L，NiNO30.5g/L，La(NO3)30.5g/L采用此配方在环境温度10℃下，对1860MPa级PC钢绞线的焊接区进行处理，磷化后膜重为5g/m2，钢丝表面无横向裂纹，绞线过程中因表面缺陷引起的断丝基本消除；(14)Zn(H2PO4)280g/L，Zn(NO3)240g/L，H3PO440g/L，NiNO30.5g/L，La(NO3)30.5g/L采用此配方在环境温度3℃下，对1860MPa级PC钢绞线的焊接区进行处理，磷化后膜重为7g/m2，钢丝表面无横向裂纹，绞线过程中因表面缺陷引起的断丝基本消除。
权利要求
1.一种用于金属制品行业的拉丝用低温快速磷化液，其特征在于包括Zn(H2PO4)2、Zn(NO3)2、H3PO4和H2O，其质量配比为(60～100)∶(15～40)∶(8～50)∶(808～912)。
2.根据权利要求1所述的拉丝用低温快速磷化液，其特征在于还包括NiNO3，Zn(H2PO4)2与NiNO3的质量配比为(60～100)∶(0.5～1.0)。
3.根据权利要求1或2所述的拉丝用低温快速磷化液，其特征在于由Zn(H2PO4)2、Zn(NO3)2、H3PO4、NiNO3、La(NO3)3和H2O组成，其质量配比为(60～100)∶(15～40)∶(8～50)∶(0.5～1.0)∶(0.5～1.0)∶(808～912)。
4.一种用权利要求1所述磷化液对高碳盘条焊接区表面进行处理的磷化工艺，其特征在于第一步采用细砂轮将盘条对焊处的表面氧化皮磨去；第二步等磨光处的温度降低到室温后，将其再打磨至表面粗糙度Ra＜80μm；第三步将上述磷化液均匀喷涂于焊接区表面并将表面残余磷化液吹干；第四步重复第三步一次。
全文摘要
本发明公开了一种用于金属制品行业的拉丝用低温快速磷化液，包括Zn(H
文档编号C23C22/78GK1664166SQ200510038309
公开日2005年9月7日 申请日期2005年2月7日 优先权日2005年2月7日
发明者蒋建清, 方峰, 于金, 董岩, 顾菡妍, 曹文奎 申请人:东南大学