一种四合一磷化液及其制备方法与流程

本发明涉及金属等材料的表面处理技术领域，特别是涉及一种四合一磷化液及其制备方法。

背景技术：

磷化是常用的前处理技术，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。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(如油漆、涂料等)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具有以下一些缺点：一般的磷化液只具有单一的磷化的功能，在给工件进行磷化作业前还需要对工件进行除锈去油污等作业。此外，磷化作业的工序过程繁琐，磷化液处理后还需要用水冲洗，产生污水后向外排放，造成环境污染。而现有的磷化工艺在实际使用过程中存在不可克服的弊病，工艺时间长，渣多，消耗大量能源，同时，工作时产生大量的酸雾，污染环境，工作条件恶劣，稳定性差、膜层太薄耐蚀性差，磷化膜挂灰越严重，有的游离酸度高对工件腐蚀大，膜层粗糙多孔，甚至不成膜。

因此，有必要对现有技术进行改进。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种四合一磷化液及其制备方法，本发明四合一磷化液能在常温下一槽内完成除油、除锈、磷化、钝化四项功能，在钢铁工件表面形成均匀、致密、耐蚀的彩色磷化膜，可作为喷漆、喷塑等涂装前的底层，涂层附着力好。该四合一磷化液的配方科学合理，制备工艺简单，大大简化了磷化工序，磷化工效显著提高；可广泛用于船舶、车辆、油田矿山机械、金属家具、机床、家用电器等设备涂装前的预处理和维修行业的机械零部件的防锈处理。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种四合一磷化液,由以下浓度的组分组成：85%磷酸10-30g/l，磷酸二氢钠30-40g/l，三聚磷酸钠0.5-1g/l，防锈蚀剂0.1-0.3g/l，稳定剂0.33-0.46g/l，钼酸铵0.8-1.2g/l，ph调节剂1-2g/l，水1l。

进一步地，由以下浓度的组分组成：85%磷酸13-25g/l，磷酸二氢钠33-36g/l，三聚磷酸钠0.62-0.88g/l，防锈蚀剂0.17-0.22g/l，稳定剂0.36-0.4g/l，钼酸铵0.93-1.05g/l，ph调节剂1.2-1.8g/l，水1l。

进一步地，由以下浓度的组分组成：85%磷酸18g/l，磷酸二氢钠35g/l，三聚磷酸钠0.74g/l，防锈蚀剂0.18g/l，稳定剂0.38g/l，钼酸铵0.97g/l，ph调节剂1.4g/l，水1l。

一种四合一磷化液的制备方法，步骤如下：

（1）按配方比例称好所需原料；

（2）首先向反应釜中加入550-650ml的水，再分别依次加入85%磷酸和磷酸二氢钠到不锈钢反应釜中，缓慢升温至46-52℃，然后边搅拌边加入钼酸铵，待钼酸铵加完后，继续搅拌12-20分钟，接着升温至70-78℃，加入三聚磷酸钠，充分搅拌，制得基础液；

（3）向步骤（2）所得基础液中加入剩余的水，降温至34-42℃，搅拌条件下依次加入防锈蚀剂和稳定剂，其中控制搅拌速率为400-500转/分，搅拌时间为6-10分钟，然后加入ph调节剂，调节溶液ph为3-4，即得。

进一步地，步骤（3）所述防锈蚀剂为三乙醇胺、乙基纤维素和丙烯酸酯共聚物的混合物，其中，三乙醇胺：乙基纤维素：丙烯酸酯共聚物=5：1.3：0.6，质量比。

进一步地，步骤（3）所述稳定剂为氢氧化铝、硅酸钠和氨基磺酸的混合物，其中，氢氧化铝：硅酸钠：氨基磺酸=3：1.2：2，质量比。

进一步地，步骤（3）所述ph调节剂为柠檬酸、山梨酸和柠檬酸钠的混合物。

进一步地，步骤（3）优选调节溶液ph为3.7。

一种四合一磷化液，该磷化液在常温下即可进行除油、除锈、磷化、钝化处理，加温至45℃磷化处理速度更快。

一种四合一磷化液的用途，可用于机械维修行业的零部件防锈保护，将清洗完毕的零部件浸泡在该磷化液中2-10分钟即可。

本发明的有益效果体现在：

（1）本发明所得磷化液，除油除锈磷化速度快，2-10分钟即可完成处理，磷化液可以采用浸泡、刷涂、喷淋、擦拭等工艺进行处理，处理后的工件不需水洗，磷化干燥后即可涂装和放置，磷化工效大大提高，磷化成本低；

（2）本发明所得磷化液成膜速度快，晶格排列完整，磷化膜外观呈彩色，磷化膜的抗蚀性能优良，室内放置长时间不生锈，漆层附着力更优；

（3）该四合一磷化液在常温下即可进行除油、除锈、磷化、钝化处理，在冬季也可以不加温进行处理，节约能源，设备投资低。

（4）本四合一磷化液可以用于机械维修行业的零部件防锈保护，清洗完毕的机械零部件放置在室内容易生锈，将清洗完毕的零部件浸泡在该磷化液中2-10分钟即可完成处理，处理后的零部件，放置一个月甚至更长时间不会生锈，处理过的零部件尺寸及表面粗糙度不会改变。

（5）本发明磷化液配方科学合理，不含有毒有害物质，处理过程无废水排放，是一种环保的磷化工艺。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

实施例1一种四合一磷化液,由以下浓度的组分组成：85%磷酸10g/l，磷酸二氢钠30g/l，三聚磷酸钠0.5g/l，防锈蚀剂0.1g/l，稳定剂0.33g/l，钼酸铵0.8g/l，ph调节剂1g/l，水1l。

上述一种四合一磷化液的制备方法，步骤如下：

（1）按配方比例称好所需原料；

（2）首先向反应釜中加入550ml的水，再分别依次加入85%磷酸和磷酸二氢钠到不锈钢反应釜中，缓慢升温至46℃，然后边搅拌边加入钼酸铵，待钼酸铵加完后，继续搅拌12分钟，接着升温至70℃，加入三聚磷酸钠，充分搅拌，制得基础液；

（3）向步骤（2）所得基础液中加入剩余的水，降温至34℃，搅拌条件下依次加入防锈蚀剂和稳定剂，其中控制搅拌速率为400转/分，搅拌时间为6分钟，然后加入ph调节剂，调节溶液ph为3，即得。其中，所述防锈蚀剂为三乙醇胺、乙基纤维素和丙烯酸酯共聚物的混合物，其中，三乙醇胺：乙基纤维素：丙烯酸酯共聚物=5：1.3：0.6，质量比；所述稳定剂为氢氧化铝、硅酸钠和氨基磺酸的混合物，其中，氢氧化铝：硅酸钠：氨基磺酸=3：1.2：2，质量比；所述ph调节剂为柠檬酸、山梨酸和柠檬酸钠的混合物。

实施例2一种四合一磷化液,由以下浓度的组分组成：85%磷酸30g/l，磷酸二氢钠40g/l，三聚磷酸钠1g/l，防锈蚀剂0.3g/l，稳定剂0.46g/l，钼酸铵1.2g/l，ph调节剂2g/l，水1l。

上述一种四合一磷化液的制备方法，步骤如下：

（1）按配方比例称好所需原料；

（2）首先向反应釜中加入650ml的水，再分别依次加入85%磷酸和磷酸二氢钠到不锈钢反应釜中，缓慢升温至52℃，然后边搅拌边加入钼酸铵，待钼酸铵加完后，继续搅拌20分钟，接着升温至78℃，加入三聚磷酸钠，充分搅拌，制得基础液；

（3）向步骤（2）所得基础液中加入剩余的水，降温至42℃，搅拌条件下依次加入防锈蚀剂和稳定剂，其中控制搅拌速率为500转/分，搅拌时间为10分钟，然后加入ph调节剂，调节溶液ph为4，即得。

其中，步骤（3）中所述防锈蚀剂为三乙醇胺、乙基纤维素和丙烯酸酯共聚物的混合物，其中，三乙醇胺：乙基纤维素：丙烯酸酯共聚物=5：1.3：0.6，质量比；所述稳定剂为氢氧化铝、硅酸钠和氨基磺酸的混合物，其中，氢氧化铝：硅酸钠：氨基磺酸=3：1.2：2，质量比；所述ph调节剂为柠檬酸、山梨酸和柠檬酸钠的混合物。

实施例3一种四合一磷化液,由以下浓度的组分组成：85%磷酸13g/l，磷酸二氢钠33g/l，三聚磷酸钠0.62g/l，防锈蚀剂0.17g/l，稳定剂0.36g/l，钼酸铵0.93g/l，ph调节剂1.2g/l，水1l。

上述一种四合一磷化液的制备方法，步骤如下：

（1）按配方比例称好所需原料；

（2）首先向反应釜中加入600ml的水，再分别依次加入85%磷酸和磷酸二氢钠到不锈钢反应釜中，缓慢升温至48℃，然后边搅拌边加入钼酸铵，待钼酸铵加完后，继续搅拌15分钟，接着升温至73℃，加入三聚磷酸钠，充分搅拌，制得基础液；

（3）向步骤（2）所得基础液中加入剩余的水，降温至36℃，搅拌条件下依次加入防锈蚀剂和稳定剂，其中控制搅拌速率为420转/分，搅拌时间为7分钟，然后加入ph调节剂，调节溶液ph为3.3，即得。

其中，步骤（3）中所述防锈蚀剂为三乙醇胺、乙基纤维素和丙烯酸酯共聚物的混合物，其中，三乙醇胺：乙基纤维素：丙烯酸酯共聚物=5：1.3：0.6，质量比；所述稳定剂为氢氧化铝、硅酸钠和氨基磺酸的混合物，其中，氢氧化铝：硅酸钠：氨基磺酸=3：1.2：2，质量比；所述ph调节剂为柠檬酸、山梨酸和柠檬酸钠的混合物。

实施例4一种四合一磷化液,由以下浓度的组分组成：85%磷酸25g/l，磷酸二氢钠36g/l，三聚磷酸钠0.88g/l，防锈蚀剂0.22g/l，稳定剂0.4g/l，钼酸铵1.05g/l，ph调节剂1.8g/l，水1l。

上述一种四合一磷化液的制备方法，步骤如下：

（1）按配方比例称好所需原料；

（2）首先向反应釜中加入620ml的水，再分别依次加入85%磷酸和磷酸二氢钠到不锈钢反应釜中，缓慢升温至52℃，然后边搅拌边加入钼酸铵，待钼酸铵加完后，继续搅拌20分钟，接着升温至76℃，加入三聚磷酸钠，充分搅拌，制得基础液；

（3）向步骤（2）所得基础液中加入剩余的水，降温至38℃，搅拌条件下依次加入防锈蚀剂和稳定剂，其中控制搅拌速率为460转/分，搅拌时间为8分钟，然后加入ph调节剂，调节溶液ph为3.6，即得。

其中，步骤（3）中所述防锈蚀剂为三乙醇胺、乙基纤维素和丙烯酸酯共聚物的混合物，其中，三乙醇胺：乙基纤维素：丙烯酸酯共聚物=5：1.3：0.6，质量比；所述稳定剂为氢氧化铝、硅酸钠和氨基磺酸的混合物，其中，氢氧化铝：硅酸钠：氨基磺酸=3：1.2：2，质量比；所述ph调节剂为柠檬酸、山梨酸和柠檬酸钠的混合物。

实施例5一种四合一磷化液,由以下浓度的组分组成：85%磷酸18g/l，磷酸二氢钠35g/l，三聚磷酸钠0.74g/l，防锈蚀剂0.18g/l，稳定剂0.38g/l，钼酸铵0.97g/l，ph调节剂1.4g/l，水1l。

上述一种四合一磷化液的制备方法，步骤如下：

（1）按配方比例称好所需原料；

（2）首先向反应釜中加入600ml的水，再分别依次加入85%磷酸和磷酸二氢钠到不锈钢反应釜中，缓慢升温至52℃，然后边搅拌边加入钼酸铵，待钼酸铵加完后，继续搅拌12分钟，接着升温至70℃，加入三聚磷酸钠，充分搅拌，制得基础液；

（3）向步骤（2）所得基础液中加入剩余的水，降温至36℃，搅拌条件下依次加入防锈蚀剂和稳定剂，其中控制搅拌速率为460转/分，搅拌时间为6分钟，然后加入ph调节剂，调节溶液ph为3.7，即得。

试验例本发明所得四合一磷化液性能研究

（1）试验对象：试验组：本发明实施例1-5所得四合一磷化液；对照组：四合一磷化液（手擦浸泡型），厂家：济宁双顺新材料科技有限公司。

（2）试验方法：取2mm厚的q345b冷轧钢板剪成6cm×8cm试片，经除油、除锈后，进行磷化处理。其中试验组和对照组中磷化液使用方法：将试片浸泡在磷化液中10分钟，取出晾干，观察成膜速度和外观，然后按gb9792所述方法测膜厚并进行耐腐蚀实验。结果如表1所示。

表1试验组和对照组磷化液性能对比

通过视觉观察可知，试验组较对照组成膜速度更快；由表1数据可知，在同等时间内，试验组与对照组相比，磷化膜较薄，而耐蚀性优于对照组，其中尤以实施例5所得磷化膜的性能最优。由此说明，本发明磷化液所得磷化膜成膜速度快，磷化膜外观为彩色，且更加细致，耐蚀性能更加显著。

本发明所得磷化液成膜速度快，晶格排列完整，磷化膜外观呈彩色，磷化膜的抗蚀性能优良，室内放置长时间不生锈，漆层附着力更优；该四合一磷化液在常温下即可进行除油、除锈、磷化、钝化处理，在冬季也可以不加温进行处理，节约能源，设备投资低。可以用于机械维修行业的零部件防锈保护，清洗完毕的机械零部件放置在室内容易生锈，将清洗完毕的零部件浸泡在该磷化液中2-10分钟即可完成处理，处理后的零部件，放置一个月甚至更长时间不会生锈，处理过的零部件尺寸及表面粗糙度不会改变。本发明磷化液配方科学合理，不含有毒有害物质，处理过程无废水排放，是一种环保的磷化工艺。

应当指出的是，具体实施方式只是本发明比较由代表性的例子，显然本发明的技术方案不限于上述实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员，以本发明所明确公开的或根据文件的书面描述毫无异议的得到的，均应认为是本专利所要保护的范围。