专利名称：金属表面的防锈磷化液配方及磷化工艺方法
技术领域：
本发明涉及一种金属表面化学处理溶液的配方及处理工艺，特别是涉及一种防锈磷化液的配方及其磷化工艺方法。
本方法提供了一种化学配方及化学方法，属金属表面处理技术领域。
背景技术：
为了提高金属表面的防锈能力，通常对金属表面进行处理。目前，对金属表面防锈所采取的普通磷化工艺为高温磷化，这样形成的磷化膜缺点为晶粒粗大、膜厚，其膜重为15-40g/m2，膜厚为10-30μm，沉渣多，污染大，发生温度高，能耗大，耐蚀性差。为了克服这些缺点，需要从磷化液配方、工艺条件等方面寻找解决的途径。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的磷化液配方及磷化工艺方法，克服晶粒粗大，膜厚，沉渣多，污染大，发生温度高，能耗大，耐蚀性差等问题，以提高磷化质量和防锈效果。
本发明的磷化液配方主要由以下原料组成马日夫盐[XMn(H2PO4)2·Yfe(H2PO4).4H2O]为20-100g/l，硝酸锰[Mn(NO3)2.6H2O]为20-100g/l，硝酸锌[Zn(NO3)2.6H2O]为100-200g/l，促进剂(Ni+2)为0.5-10g/l，表面活性剂为0.5-20g/l，水为以上化学品混合的2/3容积，铁屑适量。
最佳的磷化液配方组成为马日夫盐[XMn(H2PO4)2.Yfe(H2PO4).4H2O]为40-70g/l，硝酸锰Mn[(NO3)2.6H2O]为40-80g/l，硝酸锌[Zn(NO3)2.6H2O]为120-180g/l，促进剂(Ni+2)为2-7g/l，表面活性剂为5-15g/l，水为以上化学品混合的2/3容积，铁屑适量以上磷化液配方的控制要素为游离酸度为3-12点，总酸度为70-120点，Zn+2为20-40g/l，Mn+2为9-80g/l，Fe+2+Fe+3为1-10g/l，P2O5为5-80g/l，NO3为40-120g/l，磷化温度为40-80℃，磷化时间为5-25min。
本发明的磷化工艺方法如下第一，按照配方将化学药品加入(40～80℃)的2/3容积的水中，充分溶解后升温到90℃，再冷至室温，充分沉淀后将上部清液抽出到另外的干净磷化槽中，加入铁屑增加Fe+2的含量，至槽液为棕色为止；第二，调整溶液的酸比(游离酸度/总酸度)，酸比控制范围在1∶2-50，游离酸度低则加马日夫盐和磷酸二氢锌，游离酸度高则加氧化锌，总酸度高则加水，总酸度低则加马日夫盐、硝酸锰Mn(NO3)2.6H2O、硝酸锌Zn(NO3)2.6H2O和磷酸二氢锌；第三，金属表面预处理，即表面洗净，去油、水洗(70℃)、喷砂(200目压力0.3Mpa)；第四，磷化，即水洗、磷化、热水洗(70℃流动热水1-2min)、冷水洗(流动冷水2-3min)、吹干(150℃，1h)；第五，后处理，上油。
溶液的酸比(游离酸度/总酸度)一般控制在1∶20-40，游离酸度低则加马日夫盐和磷酸二氢锌，游离酸度高则加氧化锌，总酸度高则加水，总酸度低则加马日夫盐、硝酸锰Mn(NO3)2.6H2O、硝酸锌Zn(NO3)2.6H2O和磷酸二氢锌。
以上过程完成后进行检验，外观为均匀的黑色或者黑灰色，不应该有白点、锈、脱落，磷化膜厚度为0.005-0.01mm，磷化膜附着物为7-15g/m2，耐蚀性为中性盐雾试验＞4h。
本工艺方法的磷化原理，主要有以下化学反应及过程(1)酸的侵蚀作用，使金属表面H+浓度降低。
(2)促进剂的氧化作用，加速上述反应，进一步导致H+浓度降低。
(3)磷酸的多级离解。
促进剂氧化的同时、加速Fe2+转化为Fe3+，促进磷酸及磷酸根的多级离解形成PO43-
(4)磷酸盐沉积结晶成膜。
当溶液中离解出的PO43-与溶解中(金属界面)及溶剂中的金属离子(如Zn2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+)达到浓度积常数时，形成磷酸晶核沉积，在一定时间长大成晶粒，晶粒紧密堆积而形成磷化膜。
其副反应是Fe2+形成磷化膜沉渣磷化常见故障、原因及解决方法见下表
本发明的优点为磷化膜晶粒致密、均匀、膜薄，膜重1-3g/m2，膜厚1-10μm，温度降低到40℃-70℃，沉渣量由50％以上降低到0.5-1％，耐蚀性由2min上升到1h，工艺成本降低30％，磷化层均匀致密、色泽丰满。
具体实施例方式
具体实施例方式实施例1取以下原料进行配方马日夫盐[XMn(H2PO4)2.Yfe(H2PO4).4H2O]为50g/l，硝酸锰[Mn(NO3)2.6H2O]为50g/l，硝酸锌[Zn(NO3)2.6H2O]为140g/l，促进剂(Ni+2)为3g/l，表面活性剂为8g/l，水为以上化学品混合的2/3容积，铁屑适量。
按照以下工艺过程进行第一，按照配方将化学药品加入40-80℃的2/3容积的水中，充分溶解后升温到80-90℃，再冷至室温，充分沉淀后将上部清液抽出到另外的干净磷化槽中，适量加入铁屑，以增加Fe+2的含量，至槽液为棕色为止；第二，调整溶液的酸比(游离酸度/总酸度)，酸比控制范围在1∶20；第三，金属表面预处理，即表面洗净，去油、水洗(70℃)、喷砂(200目压力0.3Mpa)；第四，磷化，即水洗、磷化、热水洗(70℃流动热水1.5min)、冷水洗(流动冷水2min)、吹干(150℃，1h)；第五，后处理，上油；最后进行检查，检查项目为外观、磷化膜厚度、磷化膜附着物和耐蚀性。
实施例2取以下原料进行配方马日夫盐[XMn(H2PO4)2.Yfe(H2PO4).4H2O]为60g/l，硝酸锰[Mn(NO3)2.6H2O]为60g/l，硝酸锌[Zn(NO3)2.6H2O]为160g/l，促进剂(Ni+2)为6g/l，表面活性剂为12g/l，水为以上化学品混合的2/3容积，铁屑适量。
磷化工艺过程如下第一，按照配方将化学药品加入70℃的2/3容积的水中，充分溶解后升温到80-90℃，再冷至室温，充分沉淀后将上部清液抽出到另外的干净磷化槽中，适量加入铁屑，以增加Fe+2的含量，至槽液为棕色为止；第二，调整溶液的酸比(游离酸度/总酸度)，酸比控制范围在1∶40；第三，金属表面预处理，即表面洗净，去油、水洗(70℃)、喷砂(200目压力0.3Mpa)；第四，磷化，即水洗、磷化、热水洗(75℃流动热水2min)、冷水洗(流动冷水3min)、吹干(150℃，1h)；第五，后处理，上油。
检查同实施例1。
权利要求
1.一种金属表面的防锈磷化液配方，其特征在于它主要由以下原料组成马日夫盐[XMn(H2PO4)2.Yfe(H2PO4).4H2O]为20-100g/l，硝酸锰[Mn(NO3)2.6H2O]为20-100g/l，硝酸锌[Zn(NO3)2.6H2O]为100-200g/l，促进剂(Ni+2)为O.5-10g/l，表面活性剂为O.5-20g/l，水为以上化学品混合的2/3容积，铁屑适量。
2.根据权利要求1所述的金属表面的防锈磷化液配方，其特征在于它的最佳配方为马日夫盐[XMn(H2PO4)2.Yfe(H2PO4).4H2O]为40-70g/l，硝酸锰[Mn(NO3)2.6H2O]为40-80g/l，硝酸锌[Zn(NO3)2.6H2O]为120-180g/l，促进剂(Ni+2)为2-7g/l，表面活性剂为5-15g/l，水为以上化学品混合的2/3容积，铁屑适量
3.根据权利要求1所述的金属表面的防锈磷化液配方，其特征在于它的控制要素为游离酸度为3-12点，总酸度为70-120点，Zn+2为20-40g/l，Mn+2为9-80g/l，Fe+2+Fe+3为1-10g/1，P2O5为5-80g/l，NO3为40-120g/l，磷化温度为40-80℃，磷化时间为5-25min。
4.一种如权利要求1所述的金属表面的防锈磷化液配方的磷化工艺方法，其特征在于第一，按照配方将化学药品加入40-80℃的2/3容积的水中，充分溶解后升温到80℃～90℃，再冷至室温，充分沉淀后将上部清液抽出到另外的干净磷化槽中，加入铁屑增加Fe+2的含量，至槽液为棕色为止；第二，调整溶液的酸比(游离酸度/总酸度)，酸比控制范围在1∶2-50；第三，金属表面预处理，即表面洗净，去油、水洗、喷砂；第四，磷化，即水洗、磷化、热水洗、冷水洗、吹于；第五，后处理，上油。
5.根据权利要求4所述的金属表面的防锈磷化工艺方法，其特征在于酸比控制范围最佳值在1∶20-40，游离酸度低则加马日夫盐和磷酸二氢锌，游离酸度高则加氧化锌，总酸度高则加水，总酸度低则加马日夫盐、硝酸锰Mn(NO3)2.6H2O、硝酸锌Zn(NO3)2.6H2O和磷酸二氢锌。
全文摘要
本发明公开了一种金属表面的防锈磷化液配方及其工艺方法，配方主要由以下原料组成马日夫盐[XMn(H
文档编号C23C22/05GK1769522SQ20051020068
公开日2006年5月10日 申请日期2005年11月10日 优先权日2005年11月10日
发明者申曙光 申请人:贵州群建齿轮有限公司