專利名稱：金屬表面的防銹磷化液配方及磷化工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬表面化學處理溶液的配方及處理工藝，特別是涉及一種防銹磷化液的配方及其磷化工藝方法。
本方法提供了一種化學配方及化學方法，屬金屬表面處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
為了提高金屬表面的防銹能力，通常對金屬表面進行處理。目前，對金屬表面防銹所采取的普通磷化工藝為高溫磷化，這樣形成的磷化膜缺點為晶粒粗大、膜厚，其膜重為15-40g/m2，膜厚為10-30μm，沉渣多，污染大，發(fā)生溫度高，能耗大，耐蝕性差。為了克服這些缺點，需要從磷化液配方、工藝條件等方面尋找解決的途徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新的磷化液配方及磷化工藝方法，克服晶粒粗大，膜厚，沉渣多，污染大，發(fā)生溫度高，能耗大，耐蝕性差等問題，以提高磷化質(zhì)量和防銹效果。
本發(fā)明的磷化液配方主要由以下原料組成馬日夫鹽[XMn(H2PO4)2·Yfe(H2PO4).4H2O]為20-100g/l，硝酸錳[Mn(NO3)2.6H2O]為20-100g/l，硝酸鋅[Zn(NO3)2.6H2O]為100-200g/l，促進劑(Ni+2)為0.5-10g/l，表面活性劑為0.5-20g/l，水為以上化學品混合的2/3容積，鐵屑適量。
最佳的磷化液配方組成為馬日夫鹽[XMn(H2PO4)2.Yfe(H2PO4).4H2O]為40-70g/l，硝酸錳Mn[(NO3)2.6H2O]為40-80g/l，硝酸鋅[Zn(NO3)2.6H2O]為120-180g/l，促進劑(Ni+2)為2-7g/l，表面活性劑為5-15g/l，水為以上化學品混合的2/3容積，鐵屑適量以上磷化液配方的控制要素為游離酸度為3-12點，總酸度為70-120點，Zn+2為20-40g/l，Mn+2為9-80g/l，F(xiàn)e+2+Fe+3為1-10g/l，P2O5為5-80g/l，NO3為40-120g/l，磷化溫度為40-80℃，磷化時間為5-25min。
本發(fā)明的磷化工藝方法如下第一，按照配方將化學藥品加入(40～80℃)的2/3容積的水中，充分溶解后升溫到90℃，再冷至室溫，充分沉淀后將上部清液抽出到另外的干凈磷化槽中，加入鐵屑增加Fe+2的含量，至槽液為棕色為止；第二，調(diào)整溶液的酸比(游離酸度/總酸度)，酸比控制范圍在1∶2-50，游離酸度低則加馬日夫鹽和磷酸二氫鋅，游離酸度高則加氧化鋅，總酸度高則加水，總酸度低則加馬日夫鹽、硝酸錳Mn(NO3)2.6H2O、硝酸鋅Zn(NO3)2.6H2O和磷酸二氫鋅；第三，金屬表面預(yù)處理，即表面洗凈，去油、水洗(70℃)、噴砂(200目壓力0.3Mpa)；第四，磷化，即水洗、磷化、熱水洗(70℃流動熱水1-2min)、冷水洗(流動冷水2-3min)、吹干(150℃，1h)；第五，后處理，上油。
溶液的酸比(游離酸度/總酸度)一般控制在1∶20-40，游離酸度低則加馬日夫鹽和磷酸二氫鋅，游離酸度高則加氧化鋅，總酸度高則加水，總酸度低則加馬日夫鹽、硝酸錳Mn(NO3)2.6H2O、硝酸鋅Zn(NO3)2.6H2O和磷酸二氫鋅。
以上過程完成后進行檢驗，外觀為均勻的黑色或者黑灰色，不應(yīng)該有白點、銹、脫落，磷化膜厚度為0.005-0.01mm，磷化膜附著物為7-15g/m2，耐蝕性為中性鹽霧試驗＞4h。
本工藝方法的磷化原理，主要有以下化學反應(yīng)及過程(1)酸的侵蝕作用，使金屬表面H+濃度降低。
(2)促進劑的氧化作用，加速上述反應(yīng)，進一步導致H+濃度降低。
(3)磷酸的多級離解。
促進劑氧化的同時、加速Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+，促進磷酸及磷酸根的多級離解形成PO43-
(4)磷酸鹽沉積結(jié)晶成膜。
當溶液中離解出的PO43-與溶解中(金屬界面)及溶劑中的金屬離子(如Zn2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+)達到濃度積常數(shù)時，形成磷酸晶核沉積，在一定時間長大成晶粒，晶粒緊密堆積而形成磷化膜。
其副反應(yīng)是Fe2+形成磷化膜沉渣磷化常見故障、原因及解決方法見下表

本發(fā)明的優(yōu)點為磷化膜晶粒致密、均勻、膜薄，膜重1-3g/m2，膜厚1-10μm，溫度降低到40℃-70℃，沉渣量由50％以上降低到0.5-1％，耐蝕性由2min上升到1h，工藝成本降低30％，磷化層均勻致密、色澤豐滿。
具體實施例方式
具體實施例方式實施例1取以下原料進行配方馬日夫鹽[XMn(H2PO4)2.Yfe(H2PO4).4H2O]為50g/l，硝酸錳[Mn(NO3)2.6H2O]為50g/l，硝酸鋅[Zn(NO3)2.6H2O]為140g/l，促進劑(Ni+2)為3g/l，表面活性劑為8g/l，水為以上化學品混合的2/3容積，鐵屑適量。
按照以下工藝過程進行第一，按照配方將化學藥品加入40-80℃的2/3容積的水中，充分溶解后升溫到80-90℃，再冷至室溫，充分沉淀后將上部清液抽出到另外的干凈磷化槽中，適量加入鐵屑，以增加Fe+2的含量，至槽液為棕色為止；第二，調(diào)整溶液的酸比(游離酸度/總酸度)，酸比控制范圍在1∶20；第三，金屬表面預(yù)處理，即表面洗凈，去油、水洗(70℃)、噴砂(200目壓力0.3Mpa)；第四，磷化，即水洗、磷化、熱水洗(70℃流動熱水1.5min)、冷水洗(流動冷水2min)、吹干(150℃，1h)；第五，后處理，上油；最后進行檢查，檢查項目為外觀、磷化膜厚度、磷化膜附著物和耐蝕性。
實施例2取以下原料進行配方馬日夫鹽[XMn(H2PO4)2.Yfe(H2PO4).4H2O]為60g/l，硝酸錳[Mn(NO3)2.6H2O]為60g/l，硝酸鋅[Zn(NO3)2.6H2O]為160g/l，促進劑(Ni+2)為6g/l，表面活性劑為12g/l，水為以上化學品混合的2/3容積，鐵屑適量。
磷化工藝過程如下第一，按照配方將化學藥品加入70℃的2/3容積的水中，充分溶解后升溫到80-90℃，再冷至室溫，充分沉淀后將上部清液抽出到另外的干凈磷化槽中，適量加入鐵屑，以增加Fe+2的含量，至槽液為棕色為止；第二，調(diào)整溶液的酸比(游離酸度/總酸度)，酸比控制范圍在1∶40；第三，金屬表面預(yù)處理，即表面洗凈，去油、水洗(70℃)、噴砂(200目壓力0.3Mpa)；第四，磷化，即水洗、磷化、熱水洗(75℃流動熱水2min)、冷水洗(流動冷水3min)、吹干(150℃，1h)；第五，后處理，上油。
檢查同實施例1。
權(quán)利要求
1.一種金屬表面的防銹磷化液配方，其特征在于它主要由以下原料組成馬日夫鹽[XMn(H2PO4)2.Yfe(H2PO4).4H2O]為20-100g/l，硝酸錳[Mn(NO3)2.6H2O]為20-100g/l，硝酸鋅[Zn(NO3)2.6H2O]為100-200g/l，促進劑(Ni+2)為O.5-10g/l，表面活性劑為O.5-20g/l，水為以上化學品混合的2/3容積，鐵屑適量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬表面的防銹磷化液配方，其特征在于它的最佳配方為馬日夫鹽[XMn(H2PO4)2.Yfe(H2PO4).4H2O]為40-70g/l，硝酸錳[Mn(NO3)2.6H2O]為40-80g/l，硝酸鋅[Zn(NO3)2.6H2O]為120-180g/l，促進劑(Ni+2)為2-7g/l，表面活性劑為5-15g/l，水為以上化學品混合的2/3容積，鐵屑適量
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬表面的防銹磷化液配方，其特征在于它的控制要素為游離酸度為3-12點，總酸度為70-120點，Zn+2為20-40g/l，Mn+2為9-80g/l，F(xiàn)e+2+Fe+3為1-10g/1，P2O5為5-80g/l，NO3為40-120g/l，磷化溫度為40-80℃，磷化時間為5-25min。
4.一種如權(quán)利要求1所述的金屬表面的防銹磷化液配方的磷化工藝方法，其特征在于第一，按照配方將化學藥品加入40-80℃的2/3容積的水中，充分溶解后升溫到80℃～90℃，再冷至室溫，充分沉淀后將上部清液抽出到另外的干凈磷化槽中，加入鐵屑增加Fe+2的含量，至槽液為棕色為止；第二，調(diào)整溶液的酸比(游離酸度/總酸度)，酸比控制范圍在1∶2-50；第三，金屬表面預(yù)處理，即表面洗凈，去油、水洗、噴砂；第四，磷化，即水洗、磷化、熱水洗、冷水洗、吹于；第五，后處理，上油。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬表面的防銹磷化工藝方法，其特征在于酸比控制范圍最佳值在1∶20-40，游離酸度低則加馬日夫鹽和磷酸二氫鋅，游離酸度高則加氧化鋅，總酸度高則加水，總酸度低則加馬日夫鹽、硝酸錳Mn(NO3)2.6H2O、硝酸鋅Zn(NO3)2.6H2O和磷酸二氫鋅。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種金屬表面的防銹磷化液配方及其工藝方法，配方主要由以下原料組成馬日夫鹽[XMn(H
文檔編號C23C22/05GK1769522SQ20051020068
公開日2006年5月10日 申請日期2005年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月10日
發(fā)明者申曙光 申請人:貴州群建齒輪有限公司