专利名称：一种常温擦拭磷化液及其制备方法
技术领域：
本发明涉及钢铁表面处理领域，具体涉及一种常温擦拭磷化液及其制备方法。
背景技术：
磷化液主要用于电镀、油漆或工件的加工前处理和封存处理，用作涂料的底层，增强涂装膜层(如涂料涂层)与工件间结合力，提高涂装后工件表面涂层的耐蚀性，还可用作金属冷加工时的润滑层、金属表面保护层以及用作电机硅钢片的绝缘处理、压铸模具的防粘处理等，被广泛应用于汽车、船舶、航空航天、机械制造及家电等工业生产中。目前市场上大多数磷化液产品的涂装过程繁琐，涂完磷化液后还需要用水冲洗， 产生污水后向外排放，造成环境污染，而免水洗磷化液涂装后工件对涂料和油漆的附着力差。
发明内容
本发明解决的问题在于提供一种常温擦拭磷化液，在工件上涂装后不需要用水冲洗，生成的磷化膜不吸潮，对粉末涂料和油漆的附着力好。本发明还提供了一种常温擦拭磷化液的的制备方法。为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为一种常温擦拭磷化液，包括以下浓度的成分磷酸30g/L 100g/L，磷酸二氢盐Og/L 100g/L，有机酸络合剂lg/L 10g/L， 草酸0g/L 10g/L，硫酸氧基钛lg/L 8g/L，金属氧化物5g/L 50g/L，氟化镍0. 5g/L 6g/L，金属离子改性剂0. lg/L 5g/L，表面活性剂0g/L 10g/L，间硝基化合物5g/L 15g/L0作为优选，所述常温擦拭磷化液包括以下浓度的成分磷酸35g/L 80g/L，磷酸二氢盐5g/L 50g/L，有机酸络合剂2g/L 8g/L，草酸 lg/L 8g/L，硫酸氧基钛lg/L 5g/L，金属氧化物10g/L 40g/L，氟化镍lg/L 4g/L， 金属离子改性剂0. 5g/L 2g/L，表面活性剂0g/L 8g/L，间硝基化合物6g/L 12g/L。作为优选，所述常温擦拭磷化液包括以下浓度的成分 磷酸35g/L 50g/L，磷酸二氢盐10g/L 30g/L，有机酸络合剂3g/L 5g/L，草酸 2g/L 5g/L，硫酸氧基钛lg/L 3g/L，金属氧化物10g/L 25g/L，氟化镍lg/L 2. 5g/ L,金属离子改性剂0. lg/L 5g/L，表面活性剂2g/L 5g/L，间硝基化合物6g/L 10g/L。作为优选，所述磷酸二氢盐为Si(H2PO4)2和/或Ca (H2PO4) 2。作为优选，所述有机酸络合剂为酒石酸和/或柠檬酸。作为优选，所述金属氧化物为ZnO和/或CaO。作为优选，所述金属离子改性剂为Cu和/或Ni的盐类。作为优选，所述金属离子改性剂为硫酸铜和/或硝酸镍。作为优选，所述表面活性剂为OP乳化剂和/或6501洗涤剂。
一种常温擦拭磷化液的制备方法，以上所述的成分依次加入水中混合溶解。使用本发明提供的常温擦拭磷化液对工件进行处理时，不必把工件浸入处理液中，只需用抹布或棉布蘸处理液在工件表面进行擦拭，不需要专用设备，也可以根据被处理工件的大小，对工件浸泡、喷淋，涂抹后不需进行水洗，操作方便而且质量完全符合要求；磷化液稳定性好、成膜时间短、除油效果好，铁锈转化能力强，形成的磷化膜对粉末涂料和油漆的附着力良好，耐蚀性强、不吸潮，磷化膜较薄，具有优良的延伸性和与金属基体的结合力，特别适合于涂装前、后需要一定变形加工的工件的处理；在常温下磷化，可节约槽液加热时间和能源成本；沉渣少，不容易堵塞喷嘴和管道，设备容易清理，环境污染小；应用范围广泛，各种钢铁产品，包括工业的和民用的行业都可以使用，如各类汽车、摩托车等零部件，各型机械、机器制造业、家用电器、仪器仪表、大小五金等，特别适合一些户外大型构件和一些局部需处理的机械设备，也可以用作工序间的防锈处理。
具体实施例方式为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。磷化反应是金属表面与稀磷酸或酸性磷酸盐接触，发生化学反应，而在金属表面生成稳定的不溶性磷酸盐保护膜的过程，形成的保护膜为磷化膜，磷化膜能够增加涂膜附着力，提高涂层耐蚀性。本发明提供一种常温擦拭磷化液，包括以下浓度的成分磷酸30g/L 100g/L，磷酸二氢盐Og/L 100g/L，有机酸络合剂lg/L 10g/L，草酸0g/L 10g/L，硫酸氧基钛Ig/ L 8g/L，金属氧化物5g/L 50g/L,氟化镍0. 5g/L 6g/L，金属离子改性剂0. lg/L 5g/L，表面活性剂0g/L 10g/L，间硝基化合物5g/L 15g/L。各成分的浓度优选为磷酸35g/L 80g/L，磷酸二氢盐5g/L 50g/L，有机酸络合剂2g/L 8g/L，草酸lg/L 8g/L，硫酸氧基钛lg/L 5g/L，金属氧化物10g/L 40g/ L，氟化镍lg/L 4g/L，金属离子改性剂0. 5g/L 2g/L，表面活性剂0g/L 8g/L，间硝基化合物6g/L 12g/L。更优选为磷酸35g/L 50g/L，磷酸二氢盐10g/L 30g/L，有机酸络合剂3g/L 5g/L，草酸2g/L 5g/L，硫酸氧基钛lg/L 3g/L，金属氧化物10g/L 25g/L，氟化镍Ig/ L 2. 5g/L，金属离子改性剂0. lg/L 5g/L，表面活性剂2g/L 5g/L，间硝基化合物6g/ L 10g/L。磷酸与磷酸二氢盐为磷化液的主要成分，磷化液的总酸度过高，则磷化膜粗糙，磷化沉渣量增加；总酸度过低，则磷化速度缓慢，很难形成高质量的磷化膜，按照本发明提供的量能够保证磷化膜的正常形成并不产生过量的沉渣。磷酸二氢盐可为Si(H2PO4)2和/或 Ca Ol2PO4) 2。有机酸络合剂为酒石酸和/或柠檬酸，能够改善磷化膜的结构，提高磷化效果。草酸起到表面调整的作用，可提高磷化速度和细化磷化晶粒，形成细密磷化膜，还能除锈。硫酸氧基钛为表调剂，也起到表面调整的作用。经过强酸或强碱处理的钢铁，再用磷化液处理，生成的磷化膜结晶粗大，使用硫酸氧基钛能加快磷化成膜速度，减少磷化沉渣，磷化膜结晶细腻、均勻，耐蚀能力增强。金属氧化物为ZnO和/或CaO，向磷化液提供金属离子，磷酸、磷酸二氢盐与金属离子组成成膜物质，在本发明的浓度下能够使金属表面获得结晶细密、膜层完整的磷化膜。氟化镍可以加快磷化晶核的生成速度，使磷化膜结晶致密、耐蚀性增加，但含量不能过多，否则工件表面易出现白色浮灰。金属离子改性剂为Cu和/或Ni的盐类，可以为硫酸铜和/或硝酸镍，加入磷化液中有利于晶核的形成和晶粒细化，能加速常温磷化的进程。少量的铜离子可大幅度提高磷化速度；镍离子不仅能加速磷化，细化结晶，而且能提高膜的耐腐蚀性能。表面活性剂可为OP乳化剂和/或6501洗涤剂，对金属表面粘附的油污具有乳化增溶的作用，且能防止污垢再沉淀，有利于磷化液与金属表面的接触，降低液体表面张力， 有利于磷化反应中氢气的逸出。间硝基化合物为促进剂，与金属离子改进剂协同作用，加速氢离子在阴极的放电速度，促使磷化第一阶段的酸蚀速度加快，对磷化过程起加速作用。本发明将以上几种成分按照提供的浓度称量后依次加入水中混合，在搅拌下直至全部溶解，则制得磷化液。使用时，以5倍体积比或4倍质量比稀释该磷化液，在常温(0-40°C )下用浸泡、喷淋或者擦拭的方法处理工件均可以，磷化液涂装后等待3-40分钟，工件表面残留的溶液自然晾干即形成磷化膜。实施例1
H3PO435g磷酸二氢锌15g酒石酸2g柠檬酸2g草酸Ig硫酸氧基钛2g氧化钙8g氟化镍Ig疏酸铜0.15g硝酸镍0.5gOP乳化剂3g6501洗涤剂3g间硝基苯横酸钠 8g常温下，将以上成分依次加入到1000克水中，在搅拌下直到全部溶解，制成磷化液。以5倍体积比稀释，20°C下采用擦拭方式对工件进行处理，施工时间30分钟。实施例2 H3PO440g磷酸ニ氢钙25g
酒石酸3g柠檬酸3g
草酸3g疏酸氧基钛2g
氧化锌IOg氟化镍Ig
硫酸铜0.2g硝酸镍2.6g
OP乳化剂2g6501洗涤剂 2g
间硝基苯横酸钾 8.5g常温下，将以上成分依次加入到1000克水中，在搅拌下直到全部溶解，制成磷化液。以4倍质量比稀释，35°C下采用擦拭方式对エ件进行处理，施工时间10分钟。实施例3
H3PO465g酒石酸 2.5g
柠檬酸2.5g草酸2.5g
疏酸氧基钛 2.5g氧化锌 12g
氧化钙8g氟化镍 1.5g
疏酸铜0.15g硝酸镍 3g
OP乳化剂Ig6501洗涤剂 Ig
间硝基苯横酸 IOg常温下，将以上成分依次加入到1000克水中，在搅拌下直到全部溶解，制成磷化液。以4倍质量比稀释，25°C下采用喷淋方式对エ件进行处理，施工时间20分钟。实例4
H3PO432g碟酸ニ氢锌 16g
酒石酸2g柠檬酸4g
疏酸氧基钛 3g氧化锌8g
氧化钙8g氟化镍2g
硝酸镍2g间硝基苯磺酸钠 6g常温下，将以上成分依次加入到1000克水中，在搅拌下直到全部溶解，制成磷化液。以5倍体积比稀释，15°C下采用浸泡方式对エ件进行处理，施工时间25分钟。实施例5 H3PO485g磷酸二氢锌90g酒石酸4g柠檬酸6g草酸IOg硫酸氧基钛8g氧化锌45g氟化镍4.5g疏酸铜0.2g硝酸镍4gOP乳化剂6g6501洗涤剂4g间硝基苯横酸钾13g常温下，将以上成分依次加入到1000克水中，在搅拌下直到全部溶解，制成磷化液。以4倍质量比稀释，20°C下采用擦拭方式对工件进行处理，施工时间15分钟。用实施例1-5制备的磷化液对工件进行处理后形成磷化膜，无需用水冲洗，磷化膜的外观和附着力见表1 表1各实施例制备的磷化膜的性质
实验膜外观附着力实例ι灰色或彩色膜完整无锈0级实例2灰色或彩色膜完整无锈0级实例3灰色或彩色膜完整无锈0级实例4灰色或彩色膜完整无锈0级实例5灰色或彩色膜完整无锈0级由结果可以看出，用本发明制备的磷化液处理工件，形成的磷化膜完整、均勻、无锈，且不吸潮，对涂料和油漆的附着力好，质量符合要求。以上对本发明所提供的一种常温擦拭磷化液及其制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
权利要求
1.一种常温擦拭磷化液，其特征在于，包括以下浓度的成分磷酸30g/L 100g/L，磷酸二氢盐Og/L 100g/L，有机酸络合剂lg/L 10g/L，草酸 Og/L 10g/L，硫酸氧基钛lg/L 8g/L，金属氧化物5g/L 50g/L，氟化镍0. 5g/L 6g/ L，金属离子改性剂0. lg/L 5g/L，表面活性剂Og/L 10g/L，间硝基化合物5g/L 15g/ L0
2.根据权利要求1所述的常温擦拭磷化液，其特征在于，包括以下浓度的成分磷酸35g/L 80g/L，磷酸二氢盐5g/L 50g/L，有机酸络合剂2g/L 8g/L，草酸Ig/ L 8g/L，硫酸氧基钛lg/L 5g/L，金属氧化物10g/L 40g/L，氟化镍lg/L 4g/L，金属离子改性剂0. 5g/L 2g/L，表面活性剂Og/L 8g/L，间硝基化合物6g/L 12g/L。
3.根据权利要求1所述的常温擦拭磷化液，其特征在于，包括以下浓度的成分磷酸35g/L 50g/L，磷酸二氢盐10g/L 30g/L，有机酸络合剂3g/L 5g/L，草酸2g/ L 5g/L，硫酸氧基钛lg/L 3g/L，金属氧化物10g/L 25g/L，氟化镍lg/L 2. 5g/L，金属离子改性剂0. lg/L 5g/L，表面活性剂2g/L 5g/L，间硝基化合物6g/L 10g/L。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的常温擦拭磷化液，其特征在于，所述磷酸二氢盐为办(H2PO4) 2 禾口 / 或 Ca (H2PO4) 2。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的常温擦拭磷化液，其特征在于，所述有机酸络合剂为酒石酸和/或柠檬酸。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的常温擦拭磷化液，其特征在于，所述金属氧化物为SiO和/或CaO。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的常温擦拭磷化液，其特征在于，所述金属离子改性剂为Cu和/或Ni的盐类。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的常温擦拭磷化液，其特征在于，所述金属离子改性剂为硫酸铜和/或硝酸镍。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的常温擦拭磷化液，其特征在于，所述表面活性剂为OP乳化剂和/或6501洗涤剂。
10.一种常温擦拭磷化液的制备方法，其特征在于，将权利要求1至9中任一项所述的成分依次加入水中混合溶解。
全文摘要
本发明提供一种常温擦拭磷化液，包括以下成分磷酸30g/L～100g/L，磷酸二氢盐0g/L～100g/L，有机酸络合剂1g/L～10g/L，草酸0g/L～10g/L，硫酸氧基钛1g/L～8g/L，金属氧化物5g/L～50g/L，氟化镍0.5g/L～6g/L，金属离子改性剂0.1g/L～5g/L，表面活性剂0g/L～10g/L，间硝基化合物5g/L～15g/L。使用该磷化液涂抹后不需进行水洗；磷化液稳定性好、成膜时间短，除油效果好；铁锈转化能力强；磷化膜附着力良好、耐蚀性强、不吸潮，磷化膜较薄，具有优良的延伸性和与金属基体的结合力；常温下磷化，节约槽液加热时间和能源；沉渣少；应用范围广泛。
文档编号C23C22/36GK102392239SQ20111037171
公开日2012年3月28日 申请日期2011年11月21日 优先权日2011年11月21日
发明者方华, 王新涛, 黄振华 申请人:三一汽车起重机械有限公司