一種環(huán)保鋯合金表面磷化工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋯合金表面磷化工藝，該工藝采用的磷化液的組成為：磷酸二氫鋅12-14g/L，氧化鋅5-7g/L，磷酸二氫鈣6-8g/L，氧化鎂2-4g/L，磷酸35-45g/L，硫酸羥胺10-12g/L，碳酸鈣3-5g/L，雙氧水15-20ml/L，檸檬酸16-18g/L，檸檬酸鈉6-8g/L，十二烷基磺酸鈉6-8g/L，硫脲0.6-0.8g/L，余量為水，所述磷化工藝包括如下步驟：(1)預(yù)磨鋯合金工件；(2)堿洗除油；(3)酸洗；(4)將經(jīng)過上述工序處理后的鋯合金工件浸入具有上述組成的磷化液中磷化處理，以磷酸或氨水調(diào)整pH值為2.0-3.0，控制溫度為35-45℃，時(shí)間15-25分鐘。
【專利說明】一種環(huán)保鋯合金表面磷化工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及表面處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種環(huán)保鋯合金表面磷化工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]鋯金屬儲(chǔ)量豐富，具有優(yōu)異的抗腐蝕性能、膨脹系數(shù)小等優(yōu)良性質(zhì)，目前已經(jīng)應(yīng)用于核工業(yè)、電子工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、珠寶以及軍用等眾多領(lǐng)域。并且其具有優(yōu)異的抗輻照性、耐原子氧腐蝕、抗低溫及交變溫度影響特性成為一種潛在的、重要的空間材料。近年來各航天強(qiáng)國紛紛開展對(duì)航天材料的研究，極大地促進(jìn)了鋯合金在空間材料方面的研究和應(yīng)用。在諸多有關(guān)鋯及鋯合金的研究領(lǐng)域中，關(guān)于鋯及鋯合金表面處理的研究尚屬空白。鋯是一種活潑的金屬元素，易與空氣中的氧發(fā)生反應(yīng)，生成一層氧化膜，這會(huì)對(duì)金屬材料表面的導(dǎo)電性和化學(xué)活性造成影響。有研究表明，鋯的腐蝕通常分為兩個(gè)階段:腐蝕初期，表面生成一層致密的黑色氧化膜，腐蝕速率隨時(shí)間變化越來越低；隨后腐蝕速率突然增大，生成不具有保護(hù)性的白色氧化膜；另外該氧化膜具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性，不利于后續(xù)覆層與基體間的結(jié)合緊密。因此有必要對(duì)鋯及鋯合金進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚?，提高其耐蝕性，改善耐磨性、可釬焊性等其它方面的性能。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，化學(xué)轉(zhuǎn)化處理以其工藝簡單、覆層性能種類多樣，受到廣泛關(guān)注。化學(xué)轉(zhuǎn)化處理是金屬(包括鍍層金屬)表層原子與介質(zhì)中的陰離子相互反應(yīng)，在金屬表面生成附著力良好的隔離層，該隔離層稱為化學(xué)轉(zhuǎn)化膜。化學(xué)轉(zhuǎn)化膜具有裝飾、潤滑減摩、防腐蝕以及作為金屬鍍層底層的作用，它與基體材料結(jié)合力良好，并具有較好的絕緣性。按照膜的主要組成物，化學(xué)轉(zhuǎn)化膜可分為:氧化物膜、磷酸鹽膜、鉻酸鹽膜、草酸鹽膜等，其中磷酸鹽膜(又稱磷化膜)因其工藝簡單成熟、性能良好受到廣泛關(guān)注和應(yīng)用，它具有良好的耐蝕性、耐磨性、高硬度，已在電子、閥門制造、機(jī)械、石油化工、汽車、航空航天等工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。
[0004]利用傳統(tǒng)的適用于鋼鐵材料的各種磷化工藝無法在鋯及鋯合金表面得到性能良好的磷化膜，或者得到的磷化膜厚度偏低，耐蝕性和耐磨性較差，這是由于鋯及鋯合金在大氣環(huán)境下極易形成的氧化膜造成的。另外鋯金屬活性較強(qiáng)，易形成基體腐蝕及磷化膜結(jié)晶粗大的現(xiàn)象。因此，開發(fā)一種適用于鋯及鋯合金的磷化液及其磷化方法具有重要意義。
[0005]CN102560461A公開了一種鋯及高合金鋅錳復(fù)合磷化液及其磷化方法，但其技術(shù)方案中包含磷酸二氫錳或硝酸錳等含錳離子的鹽、硝酸鹽以及含有氟化物，由于環(huán)保意識(shí)的提高，使用這些物質(zhì)將對(duì)環(huán)境治理造成負(fù)擔(dān)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提出一種環(huán)保鋯合金表面磷化工藝，該工藝采用的磷化液的組份專門為鋯合金設(shè)計(jì)，不含錳離子和硝酸根，環(huán)保性能好，可使鋯合金表面形成一層致密的磷化膜，從而提高其耐腐蝕性。
[0007]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0008]一種鋯合金表面磷化工藝，該工藝采用的磷化液的組成為:磷酸二氫鋅12_14g/L，氧化鋅5-7g/L，磷酸二氫鈣6-8g/L，氧化鎂2_4g/L，磷酸35_45g/L，硫酸羥胺10_12g/L，碳酸鈣3-5g/L，雙氧水15-20ml/L，檸檬酸16_18g/L，檸檬酸鈉6_8g/L，十二烷基磺酸鈉6-8g/L，硫脲0.6-0.8g/L，余量為水，所述磷化工藝包括如下步驟:
[0009](I)預(yù)磨鋯合金工件；
[0010](2)以熱堿液清洗，去除工件表面油污；
[0011](3)將工件放入氫氟酸與硝酸混合溶液中酸洗，時(shí)間20-30秒；其中，酸洗液組成如下:以水作為溶劑，每升酸洗液中含有:質(zhì)量濃度68%的硝酸800ml，質(zhì)量濃度40%的氫氟酸300ml ；
[0012](4)將經(jīng)過上述工序處理后的鋯合金工件浸入具有上述組成的磷化液中磷化處理，以磷酸或氨水調(diào)整pH值為2.0-3.0，控制溫度為35-45°C，時(shí)間15-25分鐘。
[0013]本發(fā)明取得的有益效果是:
[0014]I)本發(fā)明磷化液不含錳離子、硝酸鹽、氟化物，因此對(duì)環(huán)境污染大幅減少，安全綠色環(huán)保。
[0015]2)采用本發(fā)明的磷化液，可在鋯合金表面獲得保護(hù)性良好、細(xì)致均勻的復(fù)合磷化膜。這種轉(zhuǎn)化膜可以起到屏障作用，其穩(wěn)定性、結(jié)合力、耐磨性俱佳。
[0016]3)本發(fā)明錯(cuò)合金磷化工藝易于控制,工藝穩(wěn)定,成本低。

【具體實(shí)施方式】
[0017]實(shí)施例一
[0018]一種鋯合金表面磷化工藝，該工藝采用的磷化液的組成為:磷酸二氫鋅12g/L，氧化鋅7g/L，磷酸二氫鈣6g/L，氧化鎂4g/L，磷酸35g/L，硫酸羥胺12g/L，碳酸鈣3g/L，雙氧水20ml/L，檸檬酸16g/L，檸檬酸鈉8g/L，十二烷基磺酸鈉6g/L，硫脲0.8g/L，余量為水，所述磷化工藝包括如下步驟:
[0019](I)預(yù)磨鋯合金工件；
[0020](2)以熱堿液清洗，去除工件表面油污；
[0021](3)將工件放入氫氟酸與硝酸混合溶液中酸洗，時(shí)間20秒；其中，酸洗液組成如下:以水作為溶劑，每升酸洗液中含有:質(zhì)量濃度68%的硝酸800ml，質(zhì)量濃度40%的氫氟酸 300ml ；
[0022](4)將經(jīng)過上述工序處理后的鋯合金工件浸入具有上述組成的磷化液中磷化處理，以磷酸或氨水調(diào)整pH值為2.0，控制溫度為45°C，時(shí)間15分鐘。
[0023]實(shí)施例二
[0024]一種鋯合金表面磷化工藝，該工藝采用的磷化液的組成為:磷酸二氫鋅14g/L，氧化鋅5g/L,磷酸二氫韓8g/L,氧化鎂2g/L,磷酸45g/L,硫酸輕胺10g/L,碳酸韓5g/L,雙氧水15ml/L，檸檬酸18g/L，檸檬酸鈉6g/L，十二烷基磺酸鈉8g/L，硫脲0.6g/L，余量為水，所述磷化工藝包括如下步驟:
[0025](I)預(yù)磨鋯合金工件；
[0026](2)以熱堿液清洗，去除工件表面油污；
[0027](3)將工件放入氫氟酸與硝酸混合溶液中酸洗，時(shí)間30秒；其中，酸洗液組成如下:以水作為溶劑，每升酸洗液中含有:質(zhì)量濃度68%的硝酸800ml，質(zhì)量濃度40%的氫氟酸 300ml ；
[0028](4)將經(jīng)過上述工序處理后的鋯合金工件浸入具有上述組成的磷化液中磷化處理，以磷酸或氨水調(diào)整pH值為3.0，控制溫度為35°C，時(shí)間25分鐘。
[0029]實(shí)施例三
[0030]一種鋯合金表面磷化工藝，該工藝采用的磷化液的組成為:磷酸二氫鋅13g/L，氧化鋅6g/L，磷酸二氫鈣7g/L，氧化鎂3g/L，磷酸40g/L，硫酸羥胺I lg/L，碳酸鈣4g/L，雙氧水18ml/L，檸檬酸17g/L，檸檬酸鈉7g/L，十二烷基磺酸鈉7g/L，硫脲0.7g/L，余量為水，所述磷化工藝包括如下步驟:
[0031](I)預(yù)磨鋯合金工件；
[0032](2)以熱堿液清洗，去除工件表面油污；
[0033](3)將工件放入氫氟酸與硝酸混合溶液中酸洗，時(shí)間25秒；其中，酸洗液組成如下:以水作為溶劑，每升酸洗液中含有:質(zhì)量濃度68%的硝酸800ml，質(zhì)量濃度40%的氫氟酸 300ml ；
[0034](4)將經(jīng)過上述工序處理后的鋯合金工件浸入具有上述組成的磷化液中磷化處理，以磷酸或氨水調(diào)整pH值為2.5，控制溫度為40°C，時(shí)間20分鐘。
【權(quán)利要求】
1.一種鋯合金表面磷化工藝，其特征在于，該工藝采用的磷化液的組成為:磷酸二氫鋅12-14g/L，氧化鋅5-7g/L，磷酸二氫鈣6_8g/L，氧化鎂2_4g/L，磷酸35_45g/L，硫酸羥胺10-12g/L，碳酸鈣3-5g/L，雙氧水15-20ml/L，檸檬酸16_18g/L，檸檬酸鈉6_8g/L，十二烷基磺酸鈉6-8g/L，硫脲0.6-0.8g/L，余量為水，所述磷化工藝包括如下步驟: (1)預(yù)磨錯(cuò)合金工件； (2)以熱堿液清洗，去除工件表面油污； (3)將工件放入氫氟酸與硝酸混合溶液中酸洗，時(shí)間20-30秒；其中，酸洗液組成如下:以水作為溶劑，每升酸洗液中含有:質(zhì)量濃度68%的硝酸800ml，質(zhì)量濃度40%的氫氟酸300ml ； (4)將經(jīng)過上述工序處理后的鋯合金工件浸入具有上述組成的磷化液中磷化處理，以磷酸或氨水調(diào)整PH值為2.0-3.0，控制溫度為35-45°C，時(shí)間15-25分鐘。
【文檔編號(hào)】C23C22/22GK104250752SQ201310272393
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2013年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月28日
【發(fā)明者】潘增炎 申請(qǐng)人:無錫楊市表面處理科技有限公司