一种低温环保无铬除磷化膜剂的制作方法
【专利摘要】一种低温环保无铬除磷化膜剂，由180-220g/L的氢氧化钠、20-24g/L的螯合剂、2-5g/L的络合剂、5-8g/L的阳离子季胺盐和3-6g/L的表面活性剂组成，其溶剂为水；本发明制得的除磷化膜剂解决了高强度紧固件需要酸洗的问题，大大降低了高强度零件氢脆断裂风险；除磷化膜剂使用后不产生废气，对大气无污染，产生的废液很少且处理废液工艺简单、费用低；实现脱脂和除磷化膜一步法的目的，并减少了工艺流程。
【专利说明】一种低温环保无铬除磷化膜剂
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种除磷化膜剂，尤其是一种低温环保无铬除磷化膜剂。
【背景技术】
[0002]零件表面耐摩磷化的功能主要是减摩、润滑、防锈等。例如对于紧固件，其生产的工艺过程为:原材料改制一冷镦成型一螺纹加工(滚丝或者搓丝)一热处理一表面处理一分选包装。原材料改制是将采购的固定规格钢材改制成生产需要的不同规格的线材，在改制之前需要对材料进行磷化处理，以改善材料表面的润滑性能，提高改制模具的寿命和改制后材料的表面质量，同时材料表面的磷化膜也可以改善后续冷镦成型和螺纹加工工序的润滑性能，从而提高成型模具和螺纹加工工装的寿命。但是后续的热处理和表面处理工序又要求零件表面不能有磷化膜，否则会在热处理工序中给零件造成磷脆和表面油污烧结，导致在接下来表面处理时需要用强酸去除烧结物，增加氢脆的风险，尤其对于高强度紧固件，磷脆和氢脆会导致断裂，是一种很严重的缺陷。
[0003]另外，在其它行业如:接管、拉丝、挤压、深拉延等，也要求对材料进行表面磷化以起到减摩润滑性能，在后期的热处理或表面处理过程中也要求去除磷化膜。
[0004]传统的除 磷化膜技术是用强酸酸洗和铬酸盐高温除磷液清洗两种方法:1.酸洗是先用脱脂剂将油污去除，再用盐酸或硫酸除去磷化膜；2.铬酸盐除磷化膜是在零件表面油污去除后再用含铬量很高的溶液在85°C高温下除磷化膜；这两种技术存在以下问题:
1、酸洗导致氢脆的风险很大，对于高强度零件容易造成延迟断裂，DCIll发动机主轴承盖螺栓和康明斯发动机气缸盖螺栓断裂就是由于氢脆所致，造成上千万的赔偿，给东风品牌造成了很大影响；
2、对人身安全伤害很大,对水源以及大气污染严重；
3、产生的废气和废液处理工艺复杂，费用很高；
4、酸洗之前要先进行脱脂，生产效率低，成本高；
5、铬酸盐高温除磷要求温度高，能耗大，且由于含有六价铬离子，污水处理及环保等都存在问题，企业无法使用；
6、由于强酸和含铬废水的对设备腐蚀很严重，而且产生的废水需要专门管道进行分类排放，导致无法实现与热处理设备连线生产，专门的除磷设备费用昂贵。
[0005]目前国内外去除磷化膜的方式有两种:
1.强酸溶解法:用高浓度的盐酸或硫酸等酸性物质溶解磷化膜；工艺配方为:浓度为36%的HCL (氯化氢)200-250g/L与浓度为98%的H2S04 (硫酸)150-200 g/L，混合后所得到的组合物在60 - 70°C下对零件表面进行除磷化膜，反应时间为5-20分钟；该方法很容易腐蚀铁基体，且给高强度螺栓带来产生氢脆的风险，因为用本方法去除磷化膜时会在零件表面产生大量的氢原子，易造成渗氢；
2.高温铬酸盐法:在含Cr6+为50克/升的溶液中高温下通过Cr6+离子的强氧化性将磷化膜退除；工艺配方为:含量为50 g/L的铬酸在70 - 80°C下对零件表面进行除磷，反应时间为15分钟；该方法的缺点是Cr6+浓度高，给环保带来诸多困难，且这种方法处理温度闻，能耗大，成本闻；
上述去除磷化膜的方法都要求有专门的设备来实施工艺。
【发明内容】
[0006]本发明提出一种低温环保无铬除磷化膜剂，其目的是为了解决以下问题:
1.消除传统酸性除磷化膜技术对高强度零件造成的氢脆风险；
2.消除传统含铬除磷化膜技术对水源以及大气污染严重的问题，而且处理废气和废液的费用高、工艺复杂；
3.实现除磷除油一步完成的目的；
4.传统的除磷化膜技术所需配套的设备，且设备结构复杂不适合与热处理等相关设备连线生产。
[0007]为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为:一种低温环保无铬除磷化膜剂，由180-220g/L的氢氧化钠、20-24g/L的螯合剂、2_5g/L的络合剂、5_8g/L的阳离子季胺盐和
3-6g/L的表面活性剂组成，其溶剂为水。
[0008]对上述技术方案的进一步的限定，所述螯合剂为EDTA盐或抗坏血酸。
[0009]对上述技术方案的进一步的限定，所述络合剂为三乙醇胺或酒石酸或酒石酸盐。
[0010]对上述技术方案的进一步的限定，所述阳离子季胺盐为十二烷基三甲基氯化铵或
三乙醇胺或十二烷基二甲基苄基氯化铵。
[0011]对上述技术方案的进一步的限定，所述表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚或105工业清洗剂。
[0012]有益效果:本发明与现有技术相比具有如下优点:
1.本发明制得的除磷化膜剂解决了高强度紧固件需要酸洗的问题，大大降低了高强度零件氢脆断裂风险；
2.本发明采用低温氧化还原法去除零件表面的磷化膜层，不含铬酐，无亚硝酸盐，环保性高，使用范围广，适宜各类磷化膜(锌系磷化膜、锰系磷化膜及各类复合系磷化膜)；除磷化膜剂使用后不产生废气，对大气无污染，产生的废液很少且处理废液工艺简单、费用低；
3.本发明使用很强地螯合剂与络合剂配合，使除磷化膜剂在低温50°C左右就能发生络合反应，反应时间只需10分钟，从而降低了络合温度和缩短了络合时间，提高了络合效率，节约了能源，实现脱脂和除磷化膜一步法的目的，并减少了工艺流程；
4.本发明制得的除磷化膜剂所需设备结构简单，能实现与热处理设备连线生产，节约设备投入费用；
5.阳离子季胺盐在金属基体表面形成一层薄的具有防锈蚀的氧化膜；除磷后，即使没有及时热处理，零件也能保存一周左右。
【具体实施方式】
[0013]实施例1:一种低温环保无铬除磷化膜剂，由180g/L的氢氧化钠、20g/L的EDTA盐、2g/L的酒石酸、5g/L的三乙醇胺和3g/L的烷基酚聚氧乙烯醚组成，其溶剂为水。
[0014]实施列2:—种低温环保无铬除磷化膜剂，由220g/L的氢氧化钠、24g/L的抗坏血酸、5g/L的三乙醇胺、8g/L的十二烷基二甲基苄基氯化铵和6g/L的105工业清洗剂组成，其溶剂为水。
[0015]实施例3; —种低温环保无铬除磷化膜剂，由200g/L的氢氧化钠、22g/L的抗坏血酸、3g/L的酒石酸盐、7g/L的十二烷基三甲基氯化铵和4g/L的烷基酚聚氧乙烯醚组成，其溶剂为水。
[0016]实施例4:一种低温环保无铬除磷化膜剂，由115g/L的氢氧化钠、22.5g/L的EDTA盐、3.5g/L的三乙醇胺、6.5g/L的十二烷基二甲基苄基氯化铵和4.5g/L的烷基酚聚氧乙烯醚组成，其溶剂为水。
[0017]除磷化膜工艺步骤为:
1.上料:将待处理的金属件放入除磷化膜设备中；
2.除磷化膜:根据实施例制得的除磷化膜剂再加水稀释，使除磷化膜剂的浓度浓缩至12%~15% ;浓缩的除磷化膜剂通过喷淋方式对零件表面进行除磷化膜，反应温度为50~60°C，反应时间为10~15分钟；除磷化膜后用金相法对金属件进行检测，显微镜下金属件切面外缘无白色层，即合格；
3.水洗:除磷化膜后的金属件通过流动的水进行清洗；
4.控水:用压缩空气吹干水洗后的金属件，零件表面无水珠；
5.热处理:通过热处理设备对金属件进行热处理；
6.烘干:用热风烘干金属件。
[0018]氢氧化钠的作用是:隔离空气中的O2和CO2，避免裸露基体锈蚀。
[0019]螯合剂的作用是:与Mn、Fe等金属离子螯合。
[0020]络合剂的作用是:配合螯合剂与Mn、Fe等金属离子络合。
[0021]阳离子季胺盐的作用是:P304 —离子的络合剂。
[0022] 表面活性剂的作用是:去除前处理未除尽的油污，促使络合剂和螯合剂尽快地与金属阳离子和H2PO4、H2PO4 > P3O4络合。
【权利要求】
1.一种低温环保无铬除磷化膜剂，由180-220g/L的氢氧化钠、20-24g/L的螯合剂、2-5g/L的络合剂、5-8g/L的阳离子季胺盐和3-6g/L的表面活性剂组成，其溶剂为水。
2.根据权利要求1所述一种低温环保无铬除磷化膜剂，其特征在于:所述螯合剂为EDTA盐或抗坏血酸。
3.根据权利要求1所述一种低温环保无铬除磷化膜剂，其特征在于:所述络合剂为三乙醇胺或酒石酸或酒石酸盐。
4.根据权利要求1所述一种低温环保无铬除磷化膜剂，其特征在于:所述阳离子季胺盐为十二烷基三甲基氯化铵或三乙醇胺或十二烷基二甲基苄基氯化铵。
5.根据权利要求1所述一种低温环保无铬除磷化膜剂，其特征在于:所述表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯 醚或105工业清洗剂。
【文档编号】C23G1/18GK104018170SQ201410230753
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月29日 优先权日:2014年5月29日
【发明者】熊代晖, 刘平保, 肖芳, 刘立炳, 唐海斌 申请人:东风汽车紧固件有限公司