一种低温低渣磷化剂及其制备方法

摘要

一种低温低渣磷化剂，其所用原料及其质量百分比为：氧化锌25～30％、75％磷酸30～57％、50％硝酸1～10％、氢氧化镍0.1～2％，碳酸锰1～10％、铁粉0.01～5％、氟硅酸0.1～5％、氢氟酸0.1～5％和水余量。制备方法依次按如下步骤进行：将氧化锌加入适量水中，搅拌至糊状，再缓慢加入75％磷酸和50％硝酸，搅拌至溶液呈透明，再缓慢加入氢氧化镍，搅拌至溶液呈透明，再缓慢加入碳酸锰，搅拌至溶液透明，在一定温度时，加入铁粉，待铁粉全部溶解，溶液变为绿色透明，再降温，最后加入余量的水，在降温后加入氟硅酸和氢氟酸，搅拌至溶液透明。本发明所述的磷化剂及制备方法，能耗低、沉渣少、维护方便，磷化膜的质量稳定，进而提高金属的综合性能。

权利要求

1.一种低温低渣磷化剂，其特征在于，所用原料及质量百分比如下：

所述低温低渣磷化剂的制备方法，包括依次进行的以下步骤：

将氧化锌加入适量水中，搅拌至糊状，再缓慢加入75％磷酸和50％硝酸，搅拌至溶液呈透明，再缓慢加入氢氧化镍，搅拌至溶液呈透明，再缓慢加入碳酸锰，搅拌至溶液透明，当溶液温度为60～76℃时，加入铁粉，待铁粉全部溶解，溶液变为绿色透明，再降温，最后加入余量的水，在溶液降温至低于30℃后加入氟硅酸和氢氟酸，搅拌至溶液透明，即制得所述低温低渣磷化剂。

说明书

一种低温低渣磷化剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及金属材料的前处理领域，尤其是一种低温低渣磷化剂及其制备方法。

背景技术

[0002] 金属与漆膜的结合力很差，为了提供其后续漆膜的附着力，在金属喷涂前必须对金属表面进行磷化处理。金属的磷化处理是一项传统的表面处理方法，它是金属铁、锌、铝及其合金在酸性磷酸盐溶液中进行化学处理，形成一层转化膜的过程，磷化膜的微孔结构有很大的表面积，可以增强与漆膜的附着力，从而提高金属的综合性能，因此磷化膜质量的优劣是至关重要的。而现有的金属磷化处理，在生产线上的应用最突出的问题是全线加温，加温不仅消耗能源，还出现磷化沉渣增多，磷化膜层多孔暗淡、粗糙等现象，造成磷化剂的浪费。因此，现有的磷化处理过程面临能源消耗非常大的问题，因此节约能源、降低沉渣、降低成本成为磷化发展的必然趋势。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于针对现有磷化处理技术的不足，提出一种低温低渣磷化剂及其制备方法，能耗低、沉渣少、维护方便，避免现有磷化处理的能耗高，磷化沉渣多，膜层多孔暗淡、粗糙等问题。

[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供一种低温低渣磷化剂及其制备方法，其特征在于所用原料及质量百分比如下：

[0005]

[0006] 本发明还提供了一种上述的低温低渣磷化剂的制备方法，依次按如下步骤进行：

[0007] 将氧化锌加入适量水中，搅拌至糊状；再缓慢加入75％磷酸和50％硝酸，搅拌至溶液呈透明；再缓慢加入氢氧化镍，搅拌至溶液呈透明；再缓慢加入碳酸锰，搅拌至溶液透明；当溶液温度为60～76℃时，加入铁粉，待铁粉全部溶解，溶液变为绿色透明，再降温；最后加入余量的水，在溶液降温至30℃以下后加入氟硅酸和氢氟酸，搅拌至溶液透明，即制得所述低温低渣磷化剂。

[0008] 相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：能耗低、沉渣少、维护方便，磷化膜的质量稳定，进而提高金属的综合性能。

附图说明

[0009] 图1为实施例1-实施例9制成的低温低渣磷化剂对金属材料处理所得磷化膜的外观图。

[0010] 图2为实施例1-实施例9制成的低温低渣磷化剂对金属材料处理所得磷化膜的在SEM*1500下的晶相图。

[0011] 图3为对比实施例1制成的磷化剂对金属材料处理所得磷化膜的外观图。

[0012] 图4为对比实施例1制成的磷化剂对金属材料处理所得磷化膜在SEM*1500下的晶相图。

[0013] 图5为对比实施例2制成的磷化剂对金属材料处理所得磷化膜的外观图。

具体实施方式

[0014] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

[0015] 实施例1

[0016] 一种低温低渣磷化剂，其所用原料及质量百分比如下：氧化锌25％，75％磷酸57％，50％硝酸1％，氢氧化镍0.1％，碳酸锰1％，铁粉0.01％，氟硅酸0.1％，氢氟酸0.1％，余量为水；

[0017] 其制备方法是依次按如下步骤进行:先将计算称量的氧化锌加入适量水中，搅拌3分钟至糊状；再缓慢加入计算称量的75％磷酸、50％硝酸,搅拌10分钟至溶液呈透明；再缓慢加入计算称量的氢氧化镍，搅拌18分钟左右到溶液呈透明；再缓慢加入计算称量的碳酸锰，搅拌18分钟左右到溶液呈透明，注意防止气泡溢出，溶液呈透明；当温度达到60℃时，加入计算称量的铁粉，待铁粉全部溶解，溶液变为绿色透明时，再降温；加入余量的水，在温度低于30℃时，加入计算称量的氟硅酸和氢氟酸至溶液均匀透明，即形成低温低渣的磷化剂。

[0018] 实施例2

[0019] 一种低温低渣磷化剂，其所用原料及质量百分比如下：氧化锌27.5％，75％磷酸43.5％，50％硝酸5.5％，氢氧化镍2％，碳酸锰1％，铁粉0.01％，氟硅酸0.1％，氢氟酸
0.1％，余量为水；

[0020] 其制备方法是依次按如下步骤进行：先将计算称量的氧化锌加入适量水中，搅拌8分钟至糊状；再缓慢加入计算称量的75％磷酸、50％硝酸,搅拌16分钟至溶液呈透明；再缓慢加入计算称量的氢氧化镍，搅拌18分钟左右到溶液呈透明；再缓慢加入计算称量的碳酸锰，搅拌18分钟左右到溶液呈透明，注意防止气泡溢出，溶液呈透明；当温度达到60℃时，加入计算称量的铁粉，待铁粉全部溶解，溶液变为绿色透明时，再降温；加入余量的水，在温度低于30℃时，加入计算称量的氟硅酸和氢氟酸至溶液均匀透明，即形成低温低渣的磷化剂。

[0021] 实施例3

[0022] 一种低温低渣磷化剂，其所用原料及质量百分比如下：氧化锌30％，75％磷酸43.5％，50％硝酸1％，氢氧化镍2％，碳酸锰1％，铁粉5％，氟硅酸0.1％，氢氟酸0.1％，余量为水；

[0023] 其制备方法是依次按如下步骤进行：先将计算称量的氧化锌加入适量水中，搅拌5分钟至糊状；再缓慢加入计算称量的75％磷酸、50％硝酸,搅拌30分钟至溶液呈透明；再缓慢加入计算称量的氢氧化镍，搅拌23分钟左右到溶液呈透明；再缓慢加入计算称量的碳酸锰，搅拌18分钟左右到溶液呈透明，注意防止气泡溢出，溶液呈透明；当温度达到68℃时，加入计算称量的铁粉，待铁粉全部溶解，溶液变为绿色透明时，再降温；加入余量的水，在温度低于30℃时，加入计算称量的氟硅酸和氢氟酸至溶液均匀透明，即形成低温低渣的磷化剂。

[0024] 实施例4

[0025] 一种低温低渣磷化剂，其所用原料及质量百分比如下：氧化锌25％，75％磷酸43.5％，50％硝酸5.5％，氢氧化镍2％，碳酸锰1％，铁粉2.6％，氟硅酸2.6％，氢氟酸2.6％，余量为水；

[0026] 其制备方法是依次按如下步骤进行：先将计算称量的氧化锌加入适量水中，搅拌3分钟至糊状；再缓慢加入计算称量的75％磷酸、50％硝酸,搅拌15分钟至溶液呈透明；再缓慢加入计算称量的氢氧化镍，搅拌18分钟左右到溶液呈透明；再缓慢加入计算称量的碳酸锰，搅拌20分钟左右到溶液呈透明，注意防止气泡溢出，溶液呈透明；当温度达到60℃时，加入计算称量的铁粉，待铁粉全部溶解，溶液变为绿色透明时，再降温；加入余量的水，在温度低于30℃时，加入计算称量的氟硅酸和氢氟酸至溶液均匀透明，即形成低温低渣的磷化剂。

[0027] 实施例5

[0028] 一种低温低渣磷化剂，其所用原料及质量百分比如下：氧化锌27.5％，75％磷酸30％，50％硝酸10％，氢氧化镍1.1％，碳酸锰5.5％，铁粉2.6％，氟硅酸2.6％，氢氟酸
2.6％，余量为水；

[0029] 其制备方法是依次按如下步骤进行：先将计算称量的氧化锌加入适量水中，搅拌5分钟至糊状；再缓慢加入计算称量的75％磷酸、50％硝酸,搅拌16分钟至溶液呈透明；再缓慢加入计算称量的氢氧化镍，搅拌18分钟左右到溶液呈透明；再缓慢加入计算称量的碳酸锰，搅拌18分钟左右到溶液呈透明，注意防止气泡溢出，溶液呈透明；当温度达到76℃时，加入计算称量的铁粉，待铁粉全部溶解，溶液变为绿色透明时，再降温；加入余量的水，在温度低于30℃时，加入计算称量的氟硅酸和氢氟酸至溶液均匀透明，即形成低温低渣的磷化剂。

[0030] 实施例6

[0031] 一种低温低渣磷化剂，其所用原料及质量百分比如下：氧化锌30％，75％磷酸30％，50％硝酸10％，氢氧化镍1.1％，碳酸锰5.5％，铁粉2.6％，氟硅酸2.6％，氢氟酸
2.6％，余量为水；

[0032] 其制备方法是依次按如下步骤进行：先将计算称量的氧化锌加入适量水中，搅拌8分钟至糊状；再缓慢加入计算称量的75％磷酸、50％硝酸,搅拌30分钟至溶液呈透明；再缓慢加入计算称量的氢氧化镍，搅拌18分钟左右到溶液呈透明；再缓慢加入计算称量的碳酸锰，搅拌23分钟左右到溶液呈透明，注意防止气泡溢出，溶液呈透明；当温度达到68℃时，加入计算称量的铁粉，待铁粉全部溶解，溶液变为绿色透明时，再降温；加入余量的水，在温度低于30℃时，加入计算称量的氟硅酸和氢氟酸至溶液均匀透明，即形成低温低渣的磷化剂。

[0033] 实施例7

[0034] 一种低温低渣磷化剂，其所用原料及质量百分比如下：氧化锌25％，75％磷酸30％，50％硝酸10％，氢氧化镍0.1％，碳酸锰5.5％，铁粉0.01％，氟硅酸0.1％，氢氟酸
0.1％，余量为水；

[0035] 其制备方法是依次按如下步骤进行：先将计算称量的氧化锌加入适量水中，搅拌5分钟至糊状；再缓慢加入计算称量的75％磷酸、50％硝酸,搅拌20分钟至溶液呈透明；再缓慢加入计算称量的氢氧化镍，搅拌23分钟左右到溶液呈透明；再缓慢加入计算称量的碳酸锰，搅拌20分钟左右到溶液呈透明，注意防止气泡溢出，溶液呈透明；当温度达到60℃时，加入计算称量的铁粉，待铁粉全部溶解，溶液变为绿色透明时，再降温；加入余量的水，在温度低于30℃时，加入计算称量的氟硅酸和氢氟酸至溶液均匀透明，即形成低温低渣的磷化剂。

[0036] 实施例8

[0037] 一种低温低渣磷化剂，其所用原料及质量百分比如下：氧化锌27.5％，75％磷酸30％，50％硝酸1％，氢氧化镍0.1％，碳酸锰10％，铁粉5％，氟硅酸5％，氢氟酸5％，余量为水；

[0038] 其制备方法是依次按如下步骤进行：先将计算称量的氧化锌加入适量水中，搅拌3分钟至糊状；再缓慢加入计算称量的75％磷酸、50％硝酸,搅拌30分钟至溶液呈透明；再缓慢加入计算称量的氢氧化镍，搅拌18分钟左右到溶液呈透明；再缓慢加入计算称量的碳酸锰，搅拌20分钟左右到溶液呈透明，注意防止气泡溢出，溶液呈透明；当温度达到76℃时，加入计算称量的铁粉，待铁粉全部溶解，溶液变为绿色透明时，再降温；加入余量的水，在温度低于30℃时，加入计算称量的氟硅酸和氢氟酸至溶液均匀透明，即形成低温低渣的磷化剂。

[0039] 实施例9

[0040] 一种低温低渣磷化剂，其所用原料及质量百分比如下：氧化锌30％，75％磷酸30％，50％硝酸1％，氢氧化镍0.1％，碳酸锰10％，铁粉0.01％，氟硅酸5％，氢氟酸5％，余量为水；

[0041] 其制备方法是依次按如下步骤进行：先将计算称量的氧化锌加入适量水中，搅拌8分钟至糊状；再缓慢加入计算称量的75％磷酸、50％硝酸,搅拌10分钟至溶液呈透明；再缓慢加入计算称量的氢氧化镍，搅拌20分钟左右到溶液呈透明；再缓慢加入计算称量的碳酸锰，搅拌23分钟左右到溶液呈透明，注意防止气泡溢出，溶液呈透明；当温度达到68℃时，加入计算称量的铁粉，待铁粉全部溶解，溶液变为绿色透明时，再降温；加入余量的水，在温度低于30℃时，加入计算称量的氟硅酸和氢氟酸至溶液均匀透明，即形成低温低渣的磷化剂。

[0042] 对比实施例1

[0043] 一种磷化剂，其所用原料及质量百分比如下：氧化锌20％，75％磷酸25％，50％硝酸11％，氢氧化镍3％，碳酸锰11％，铁粉6％，氟硅酸6％，氢氟酸6％，余量为水；

[0044] 其制备方法是依次按如下步骤进行：先将计算称量的氧化锌加入适量水中，搅拌3分钟至糊状；再缓慢加入计算称量的75％磷酸、50％硝酸,搅拌10分钟至溶液呈透明；再缓慢加入计算称量的氢氧化镍，搅拌20分钟左右到溶液呈透明；再缓慢加入计算称量的碳酸锰，搅拌18分钟左右到溶液呈透明，注意防止气泡溢出，溶液呈透明；当温度达到60℃时，加入计算称量的铁粉，待铁粉全部溶解，溶液变为绿色透明时，再降温；加入余量的水，在温度低于30℃时，加入计算称量的氟硅酸和氢氟酸至溶液均匀透明，即形成低温低渣的磷化剂。

[0045] 对比实施例2

[0046] 一种低温低渣磷化剂，其所用原料及质量百分比如下：

[0047] 氧化锌35％，75％磷酸30％，50％硝酸0.9％，氢氧化镍4％，碳酸锰0.9％，铁粉6％，氟硅酸0.1％，氢氟酸5％，余量为水；

[0048] 其制备方法是依次按如下步骤进行：先将计算称量的氧化锌加入适量水中，搅拌8分钟至糊状；再缓慢加入计算称量的75％磷酸、50％硝酸,搅拌30分钟至溶液呈透明；再缓慢加入计算称量的氢氧化镍，搅拌18分钟左右到溶液呈透明；再缓慢加入计算称量的碳酸锰，搅拌20分钟左右到溶液呈透明，注意防止气泡溢出，溶液呈透明；当温度达到60℃时，加入计算称量的铁粉，待铁粉全部溶解，溶液变为绿色透明时，再降温；加入余量的水，在温度低于30℃时，加入计算称量的氟硅酸和氢氟酸至溶液均匀透明，即形成低温低渣的磷化剂。

[0049] 按照标准对实施例1-实施例9所制得的磷化剂的外观、气味、总酸度、游离酸度和磷化沉渣量进行检测，结果表明：磷化剂的外观为绿色透明液体不分层，无显著异味，总酸度、游离酸度和磷化沉渣均落在试验标准(QJD 1073-2015)范围内。同时，采用实施例1-实施例9所制得的低温低渣的磷化剂，分别对金属进行磷化处理，工艺流程依次为预清洗、预脱脂(喷)、脱脂(浸)、水洗、水洗、表调、化成、水洗、水洗、纯水洗，即形成金属表面的磷化膜，其结果如下：如图1所示，所得磷化膜外观为灰色皮膜；如图2所示，运用扫描电子显微镜对所得磷化膜的外观和形貌进行表征，可见其形貌组织排列紧凑，表面呈针粒状紧密分布，致密性好，晶相粒径均为10μm以下，磷化膜致密稳定，膜重稳定，符合标准的评价范围，表明磷化膜质量稳定，全部结果都满足技术条件要求。

[0050] 通过对比实施例1制得的磷化剂，用于对金属进行磷化处理，如图3、图4所示，所得金属表面的磷化膜外观为灰色且略微发黄，显微组织呈粗大疏松的针状分布，不致密，晶相粒径10μm以上，膜重偏大，不符合标准评价范围。通过对比实施例1制得的磷化剂，用于对金属进行磷化处理，如图3、图4所示，所得金属表面的磷化膜外观为灰色且挂灰严重，虽然显微组织形貌和膜重合格，但是磷化膜挂灰严重也同样影响到磷化膜的质量稳定性，因此为了保证本发明低温低渣磷化剂的品质，必须严格按照本发明的原料各组分的百分比制备磷化剂。

[0051] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。