專利名稱：光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鍍鋅板表面處理技術(shù)，尤其涉及一種對(duì)光整鋅花熱鍍鋅板表面進(jìn)行磷化處理的方法。
本發(fā)明提供的解決上述問題的技術(shù)方案是，構(gòu)造一種光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法，采用鋅系常溫磷化液對(duì)光整鋅花熱鍍鋅板進(jìn)行磷化處理，控制磷化液中的游離酸度(FA)為0.6～0.9點(diǎn)、總酸度(TA)為18～24點(diǎn)、促進(jìn)劑(AC)濃度為1.0～1.5點(diǎn)以及鈦鹽表調(diào)劑濃度為0.1％～0.2％，在光整鋅花熱鍍鋅板磷化過(guò)程，每間隔一段時(shí)間還對(duì)槽中的磷化液Al3+的含量進(jìn)行檢測(cè)和對(duì)磷化液進(jìn)行處理，所述檢測(cè)和處理步驟包括制備檢測(cè)用試劑；提取磷化液制備顯色液和參比液；制備Al3+標(biāo)準(zhǔn)溶液；
繪制鋁的標(biāo)準(zhǔn)曲線；對(duì)Al3+含量超標(biāo)的磷化液進(jìn)行解毒排毒處理。
在上述按照本發(fā)明提供的光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法中，還包括在磷化前對(duì)光整鋅花熱鍍鋅板進(jìn)行清洗步驟，熱鍍鋅板的磷化時(shí)間為2min。
在上述按照本發(fā)明提供的光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法中，所述檢測(cè)用試劑包括5％甘露醇溶液；40％六次甲基四胺溶液；5％NH4F；0.05％鉻天青S采用0.2g鉻天青S加300ml無(wú)水乙醇和100ml水溶解制得；0.1M Zn-EDTA采用8.1g ZnO加40ml(1∶1)HCl，加熱溶解，37.2g EDTA加800ml水，15ml氨水(比重0.9)，攪溶合并兩液，用NH4OH(1∶1)和HCl(1∶1)調(diào)節(jié)PH4-6，稀釋到1升制得。
在上述按照本發(fā)明提供的光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法中，所述提取磷化液制備顯色液和參比液步驟中包括取待測(cè)磷化液加5ml甘露醇、5ml HCl(5+95)、5ml Zn-EDTA、5ml六次甲基四胺(每加完一種試劑搖勻后再加第二種試劑)，立即加4.0ml鉻天青S，搖勻制得顯色液，用水定容為50ml；取待測(cè)磷化液加1ml 5％NH4F，搖勻后加5ml甘露醇、5ml HCl(5+95)、5ml Zn-EDTA、5ml六次甲基四胺(每加完一種試劑搖勻后再加第二種試劑)，立即加4.0ml鉻天青S，搖勻制得參比液，用水定容為50ml；
在上述按照本發(fā)明提供的光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法中，所述制備Al3+標(biāo)準(zhǔn)溶液步驟包括取0.1000g純鋁(99.9％以上)置于塑料燒杯中，加入10ml 20％NaOH水浴加熱溶解，加入100ml水，滴加(1∶1)HCl呈酸性后過(guò)量10ml，冷卻，移入500ml容量瓶，定容，搖勻。1ml溶液中含200μg鋁。再取20ml稀釋為200ml，1ml溶液中含20μg鋁。
在上述按照本發(fā)明提供的光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法中，所述繪制鋁的標(biāo)準(zhǔn)曲線步驟包括取7個(gè)50ml容量瓶，分別加入0、2、4、6、8、10、20ml濃度為20μg/ml鋁的標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別按順序加入顯色液，定容為50ml，在550nm測(cè)吸光度，繪制0、40、80、120、160、200ppm鋁的標(biāo)準(zhǔn)曲線(曲線呈線性，不過(guò)原點(diǎn)，不影響使用)。
在上述按照本發(fā)明提供的光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法中，所述Al3+含量超標(biāo)是指磷化液中Al3+濃度大于90ppm。
在上述按照本發(fā)明提供的光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法中，所述對(duì)Al3+含量超標(biāo)的磷化液進(jìn)行解毒排毒處理步驟包括在磷化槽中加入預(yù)先溶解的NaF水溶液，開泵循環(huán)攪拌1h左右，再打上高位槽靜置一段時(shí)間，將其上部的清液注入磷化槽中，重新進(jìn)行磷化處理。
在上述按照本發(fā)明提供的光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法中，所述NaF水溶液的加入量為，處理熱鍍鋅板5000m2，加入5Kg的NaF。
實(shí)施本發(fā)明提供光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法，采用獨(dú)有的檢測(cè)方法，可定時(shí)檢測(cè)出磷化液中Al3+的含量，對(duì)Al3+含量超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的磷化液進(jìn)行解毒和排毒處理，定量控制并排除磷化槽液中的Al3+，從而解決了熱鍍鋅板磷化液中毒和涂層附著力下降的問題，使光整熱鍍鋅板可以應(yīng)用于家用電器和其它需要涂裝的產(chǎn)品，可采用厚鍍鋅層的熱鍍鋅板代替薄鍍鋅層的電鍍鋅板做空調(diào)及其它電器件機(jī)殼，提高制件的防腐蝕性能，延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命，而且熱鍍鋅板價(jià)格比電鍍鋅板低500～700元/噸，可以降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
由于鋅比鐵溶解速度快，F(xiàn)A不能控制過(guò)高。但鋅溶解使FA下降較快，生產(chǎn)過(guò)程要及時(shí)檢測(cè)調(diào)整，以保證磷化膜質(zhì)量穩(wěn)定。
在磷化過(guò)程中，Al3+是對(duì)磷化液危害最大的金屬離子，當(dāng)磷化液中Al3+達(dá)到一定濃度后會(huì)使磷化上膜不均勻或完全停止上膜，大大降低基體金屬與涂層的附著力(附表2所示)。磷化液中Al3+濃度小于120ppm時(shí)，磷化膜結(jié)晶還是比較細(xì)；Al3+濃度大于120ppm后，磷化膜結(jié)晶變粗；大于180ppm磷化膜上膜不完全 Al3+濃度達(dá)到210ppm時(shí)，磷化不上膜，但對(duì)初期附著力無(wú)明顯影響，模擬使用環(huán)境將涂層浸酸、堿處理后附著力明顯下降，Al3+濃度大于90ppm的涂膜邊緣起泡、開裂、脫落甚至涂膜表面起泡，明顯差于空白試板。因此，磷化液中Al3+濃度應(yīng)控制在90ppm以下。
Al3+、Cl-和表調(diào)添加劑三因素的正交試驗(yàn)還表明(附表3、4所示)，兩種離子共存會(huì)加大對(duì)磷化液的危害，但Al3+是對(duì)磷化膜質(zhì)量及涂層附著力危害最大的因素，要定時(shí)檢測(cè)磷化槽液中的Al3+濃度，及時(shí)加入解毒劑排毒。
Cl-是對(duì)磷化液危害最大的陰離子，它能加速鍍鋅層溶解，延長(zhǎng)磷化時(shí)間，使磷化膜疏松、多孔、掛灰、抗蝕性下降，嚴(yán)重時(shí)不能形成磷化膜。Cl-主要來(lái)源于清洗水，帶進(jìn)槽液中的Cl-積累而使?jié)舛仍龃?，氯酸鹽輔助促進(jìn)劑的還原產(chǎn)物也殘留在槽液中，縮短磷化液壽命。
氯離子濃度為50～500ppm的磷化膜結(jié)晶不算太粗，但表面有少量白灰，涂層劃格不脫落，50Kg·Cm反沖擊均有開裂現(xiàn)象，隨濃度變化的規(guī)律性不明顯。但從50ppmCl-濃度可引起涂層反沖開裂的情況可見，Cl-的危害性極大。槽液Cl-濃度應(yīng)控制在50ppm以下。需設(shè)法控制沖洗水質(zhì)，一般要求水中Cl-濃度小于30ppm，最好在工件進(jìn)入磷化槽前用純水清洗一次，以減少Cl-帶進(jìn)磷化液。
準(zhǔn)確檢測(cè)出磷化液中Al3+的含量才能對(duì)磷化液進(jìn)行排毒處理，本發(fā)明提出了以下檢測(cè)方法其檢測(cè)原理是，在PH值為5.3～5.9的弱酸性介質(zhì)中，Al3+可與鉻天青S生成紫紅色絡(luò)合物，F(xiàn)e，Ni干擾用Zn-EDTA掩蔽，Ti4+干擾用甘露醇掩蔽，用六次甲基四胺為緩沖劑，在550nm測(cè)定吸光度。測(cè)定濃度范圍為0.05％～1.00％(即最低檢出濃度為50ppm)。
因?yàn)樵诹谆褐泻衂n2+(大量)、Al3+、Ni2+、Fe2+、Fe3+、Ti4+等各種陽(yáng)離子，可加入過(guò)量氨水，使Fe、Al、Ti生成氫氧化物沉淀，Zn2+、Ni2+生成絡(luò)合物進(jìn)入濾液，用酸溶解沉淀，得到含有Fe、Al、Ti的待測(cè)液。
在檢測(cè)方法中使用如下試劑5％甘露醇溶液；40％六次甲基四胺溶液；5％NH4F；0.05％鉻天青S采用0.2g鉻天青S加300ml無(wú)水乙醇和100ml水溶解制得；0.1M Zn-EDTA采用8.1gZnO加40ml(1∶1)HCl，加熱溶解，37.2gEDTA加800ml水，15ml氨水(比重0.9)，攪溶合并兩液，用NH4OH(1∶1)和HCl(1∶1)調(diào)節(jié)PH值為4-6，稀釋到1升制得。
具體檢測(cè)方法；先制備顯色液待測(cè)液加5ml甘露醇、5ml HCl(5+95)、5ml Zn-EDTA、5ml六次甲基四胺(每加完一種試劑搖勻后再加第二種試劑)，立即加4.0ml鉻天青S，搖勻，用水定容為50ml。
制備參比液在待測(cè)液中加入1ml 5％NH4F，搖勻后按顯色液制備步驟制備參比液。
制備Al3+標(biāo)準(zhǔn)溶液0.1000g純鋁(99.9％以上)于塑料燒杯中加入10ml 20％NaOH水浴加熱溶解，加100ml水，滴加(1∶1)HCl呈酸性后過(guò)量10ml，冷卻，移入500ml容量瓶，定容，搖勻。1ml溶液中含200μg鋁。再取20ml稀釋為200ml，1ml溶液中含20μg鋁。
繪制鋁的標(biāo)準(zhǔn)曲線取7個(gè)50ml容量瓶，分別加入0、2、4、6、8、10、20ml濃度為20μg/ml鋁的標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別按順序加入顯色液，定容為50ml，在550nm測(cè)吸光度，繪制0、40、80、120、160、200ppm鋁的標(biāo)準(zhǔn)曲線(曲線呈線性，不過(guò)原點(diǎn)，不影響使用)。
本發(fā)明提供的排毒方法是根據(jù)Al3+可與F-絡(luò)合生成冰晶石Na3AlF6沉淀的原理，因此在磷化液中添加NaF可除去Al3+。F-是有效的活化劑，可加速磷化晶核的生成，使晶粒致密，耐蝕性增強(qiáng)。但F-過(guò)多，會(huì)使工件表面掛灰，必須嚴(yán)格控制F-的加入量。試驗(yàn)證明含200ppm Al3+的磷化液(磷化不上膜)定量加入NaF后，磷化膜及涂層附著力恢復(fù)正常，可完全解除鋁毒。因此，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)可根據(jù)噴涂熱鍍鋅板的面積而決定NaF的添加量。熱鍍鋅板在磷化過(guò)程中，Al3+的溶出量約為80～100mg/m2，如果噴涂工件面積為5000m2，則溶出Al3+約為500g，需加入NaF的量為5Kg。如果條件許可，可以定時(shí)抽檢磷化槽液中的Al3+濃度，達(dá)到90ppm左右即可加入NaF去除。排毒時(shí)可在停線前加入預(yù)先溶解的NaF水溶液，開泵循環(huán)攪拌1h左右，再打上高位槽靜置過(guò)夜，次日將上清液注入磷化槽生產(chǎn)。槽底沉渣用隔渣機(jī)除渣。切忌加完NaF后立即用磷化液磷化工件，因反應(yīng)生成大量氣泡附著在磷化板表面，會(huì)造成磷化膜疏松而影響涂層的附著力。
下面給出本發(fā)明中所提到的正交試驗(yàn)報(bào)告(附表1～4)
表1磷化工藝正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

表2 Al3+濃度對(duì)磷化膜質(zhì)量及涂層附著力的影響
表3 三因素交互影響正交試驗(yàn)安排和試驗(yàn)結(jié)果

表4 三因素交互影響正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

權(quán)利要求
1.一種光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法，其特征在于，采用鋅系常溫磷化液對(duì)光整鋅花熱鍍鋅板進(jìn)行磷化處理，控制磷化液中的游離酸度為0.6～0.9點(diǎn)、總酸度為18～24點(diǎn)、促進(jìn)劑濃度為1.0～1.5點(diǎn)、鈦鹽表調(diào)劑濃度為0.1％～0.2％，在光整鋅花熱鍍鋅板磷化過(guò)程中，間斷地對(duì)槽中磷化液的Al3+含量進(jìn)行檢測(cè)和對(duì)磷化液進(jìn)行處理，所述檢測(cè)和處理步驟包括制備檢測(cè)用試劑；提取磷化液制備待測(cè)液、顯色液和參比液；制備Al3+標(biāo)準(zhǔn)溶液；繪制鋁的標(biāo)準(zhǔn)曲線；對(duì)Al3+含量超標(biāo)的磷化液進(jìn)行解毒排毒處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法，其特征在于，還包括在磷化前對(duì)光整鋅花熱鍍鋅板進(jìn)行清洗步驟，熱鍍鋅板磷化時(shí)間為2min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法，其特征在于，所述檢測(cè)用試劑包括5％甘露醇溶液；40％六次甲基四胺溶液；5％NH4F；0.05％鉻天青S采用0.2g鉻天青S加300ml無(wú)水乙醇和100ml水溶解制得；0.1M Zn-EDTA采用8.1gZnO加40ml(1∶1)HCl，加熱溶解，37.2gEDTA加800ml水，15ml氨水(比重0.9)，攪溶合并兩液，用NH4OH(1∶1)和HCl(1∶1)調(diào)節(jié)PH值為4-6，稀釋到1升制得。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法，其特征在于，所述提取磷化液制備待測(cè)液、顯色液和參比液步驟中包括取待檢測(cè)磷化液并加入過(guò)量氨水，使Fe、Al、Ti生成氫氧化物沉淀，Zn2+、Ni2+生成絡(luò)合物進(jìn)入濾液，用酸溶解沉淀，制得含有Fe、Al、Ti的待測(cè)液；取待測(cè)液加5ml甘露醇、5ml HCl(5+95)、5ml Zn-EDTA、5ml六次甲基四胺(每加完一種試劑搖勻后再加第二種試劑)，立即加4.0ml鉻天青S，搖勻制得顯色液，用水定容為50ml；取待測(cè)液加入1ml 5％NH4F，搖勻后加5ml甘露醇、5ml HCl(5+95)、5ml Zn-EDTA、5ml六次甲基四胺(每加完一種試劑搖勻后再加第二種試劑)，立即加4.0ml鉻天青S，搖勻制得參比液，用水定容為50ml；
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法，其特征在于，所述制備Al3+標(biāo)準(zhǔn)溶液步驟包括取0.1000g純鋁(99.9％以上)置于塑料燒杯中，加入10ml 20％NaOH水浴加熱溶解，加入100ml水，滴加(1∶1)HCl呈酸性后過(guò)量10ml，冷卻，移入500ml容量瓶，定容，搖勻，1ml溶液中含200μg鋁，再取20ml稀釋為200ml，1ml溶液中含20μg鋁。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法，其特征在于，所述繪制鋁的標(biāo)準(zhǔn)曲線步驟包括取7個(gè)50ml容量瓶，分別加入0、2、4、6、8、10、20ml濃度為20μg/ml鋁的標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別按順序加入顯色液，定容為50ml，在550nm測(cè)吸光度，繪制0、40、80、120、160、200ppm鋁的標(biāo)準(zhǔn)曲線，如曲線呈線性，不過(guò)原點(diǎn)，不影響使用。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法，其特征在于，所述Al3+含量超標(biāo)是指磷化液中Al3+濃度大于90ppm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法，其特征在于，所述對(duì)Al3+含量超標(biāo)的磷化液進(jìn)行解毒排毒處理步驟包括在磷化槽中加入預(yù)先溶解的NaF水溶液，開泵循環(huán)攪拌1小時(shí)左右，再打上高位槽靜置一段時(shí)間，將其上部的清液注入磷化槽中，重新進(jìn)行磷化處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法，其特征在于，所述NaF水溶液的加入量為，處理熱鍍鋅板5000m2，加入5Kg的NaF。
全文摘要
本發(fā)明涉及鍍鋅板表面處理技術(shù)，公開了一種對(duì)光整鋅花熱鍍鋅板表面進(jìn)行磷化處理的方法，采用鋅系常溫磷化液對(duì)光整鋅花熱鍍鋅板進(jìn)行磷化處理，在光整鋅花熱鍍鋅板磷化過(guò)程，每隔一段時(shí)間還對(duì)槽中的磷化液的Al
文檔編號(hào)C23C22/05GK1412349SQ0112976
公開日2003年4月23日 申請(qǐng)日期2001年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月13日
發(fā)明者劉賢明 申請(qǐng)人:廣東科龍電器股份有限公司