一种综合处理剂及其使用方法
【专利摘要】本发明涉及一种综合处理剂，包括磷酸、氧化锌、钼酸钠、磷酸二氢锌、氯酸钾、表面活性剂、三乙醇胺、柠檬酸、硫脲和水,其中磷酸的质量百分比为25.0%～30.0%，氧化锌的质量百分比为1.0%～3.0%，钼酸钠的质量百分比为0.1%～0.5%，磷酸二氢锌的质量百分比为4.0%～7.0%，氯酸钾的质量百分比为0.3%～1.2%，表面活性剂的质量百分比为0.3%～1.2%，三乙醇胺的质量百分比为0.0%～2.3%，柠檬酸的质量百分比为0.8%～2.3%，硫脲的质量百分比为0.1%～0.3%，水的质量百分比为58.0%～62.6%。本发明处理剂可循环使用，处理成本降低，不会对环境造成污染。
【专利说明】一种综合处理剂及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及处理剂领域，具体涉及一种综合处理剂及其使用方法。
【背景技术】
[0002]在炮弹表面处理中，以脱脂磷化为主的弹药涂装前的表面处理包括先进行除油，再进行除锈，接着磷化，再进行钝化等过程，其中炮弹表面的油污主要是炮弹保护脂等大分子物质，炮弹表面的锈蚀主要是铁的各种氧化物，炮弹表面的磷化是在炮弹表面覆盖一层磷酸盐以达到防腐蚀的目的，磷化之后还需对炮弹表面进行钝化处理，使活性金属或合金的化学活性大大降低，而成为贵金属状态，然后再进行后续处理。现有技术针对每一个不同的步骤使用不同的处理剂，从而造成设备投资大、维护费用高、操作繁琐且环境污染大并且处理效率低的问题，并且常以硫酸和盐酸的混和物与锈蚀物反应使其除去，但是氯离子和硫酸根离子对磷化膜有不良影响，从而降低磷化膜的质量。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种综合处理剂及其使用方法来解决现有技术中由于对每一个不同的步骤使用不同的处理剂而造成的设备投资大、维护费用高、操作繁琐且环境污染大并且处理效率低的问题。
[0004]本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种综合处理剂，包括H3PO4 (磷酸)、ZnO (氧化锌)、Na2MoO4 (钥酸钠)、Zn (H2PO4) 2 (磷酸二氢锌)、KClO3 (氯酸钾)、表面活性剂(烷基酚聚氧乙烯醚XC6H15NO3 (三乙醇胺XC6H8O7 (柠檬酸)、CH4N2S (硫脲)和H2O (水)，其中所述磷酸的质量百分比为25.0%?30.0%，氧化锌的质量百分比为1.0%?3.0%，钥酸钠的质量百分比为0.1%?0.5%，磷酸二氢锌的质量百分比为4.0%?7.0%，氯酸钾的质量百分比为0.3%?1.2%，表面活性.剂的质量百分比为0.3%?1.2%，三乙醇胺的质量百分比为
0.0%?2.3%，柠檬酸的质量百分比为0.8%?2.3%，硫脲的质量百分比为0.1%?0.3%，水的质量百分比为58.0%?62.6%ο
[0005]本发明的有益效果是:在使用本发明处理剂，其配方中的表面活性剂作为表面活性剂，可以显著的降低炮弹保护脂等油污的表面张力，具有良好的润湿、分散、乳化、增溶等效果，将油污乳化易溶于水，进而达到除油目的，通过使用磷酸进行除锈，解决了由于氯离子和硫酸根离子对磷化过程中磷化膜的影响，并且处理剂同时实现除油、除锈、磷化、钝化作用，并且不产生沉渣，可循环使用，从而减少设备投资成本、维护成本、原料成本和能源，本处理剂不仅处理时间和处理成本降低，且炮弹表面处理效果更好，在磷化过程中形成耐腐蚀性高的磷化膜，本处理剂中不含六价铬离子亚硝酸根离子，整个处理过程中不会对环境造成污染。
[0006]在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0007]进一步，所述磷酸的质量百分比为26%?29.0%，氧化锌的质量百分比为1.5%?2.5%，钥酸钠的质量百分比为0.2%?0.4%，磷酸二氢锌的质量百分比为5.0%?6.0%，氯酸钾的质量百分比为0.5%?1.0%，表面活性剂的质量百分比为0.5%?1.0%，三乙醇胺的质量百分比为1.0%?1.8%,朽1檬酸的质量百分比为0.6%?1.6%,硫脲的质量百分比为
0.1%?0.2%，水的质量百分比为60.0%?61.1%。
[0008]采用上述进一步方案的有益效果是:通过对处理剂中各组分质量进行确定，能进一步提高除油、除锈、磷化、钝化的效果，根据炮弹表面锈蚀程度由轻至重而采用的磷酸组分质量由低到高，进一步提高炮弹表面处理效率，使用铁系与锌系复合磷酸盐作为磷化膜，能提高磷化膜的耐蚀性，采用钥酸钠作为加速剂，磷酸二氢锌作为助成膜剂，均能提高磷化膜成膜速度，表面活性剂作为表面活性剂，能加速磷化以及降低表面膜的孔隙，提高致密性和耐蚀性能，三乙醇胺为配合剂主要促进磷酸的除锈，柠檬酸能促进成膜，使形成细致的磷化膜结晶，硫脲在处理剂中起缓蚀作用，从而防止工件的过腐蚀及因活化过快所引起的氢脆现象而引起的质量降低问题。
[0009]进一步，所述磷酸的质量百分比为27.5%，氧化锌的质量百分比为2.0%，钥酸钠的质量百分比为0.3%,磷酸二氢锌的质量百分比为5.5%,氯酸钾的质量百分比为0.7%,表面活性剂的质量百分比为0.8%，三乙醇胺的质量百分比为1.3%，柠檬酸的质量百分比为
1.2%，硫脲的质量百分比为0.15%，水的质量百分比为60.55%。
[0010]采用上述进一步方案的有益效果是:在各组分为上述进一步方案的情况下，能进一步提高处理剂的处理效率，在所述三乙醇胺的质量百分比为1.2%时，除锈效果达到最佳，并且能防沉淀渣，促进成膜，细化磷化膜，使磷化膜外观光滑。
[0011]进一步，所述0P-10、TX-10和SDBS的混合物中，0P-10的质量百分比为25%，TX-10的质量百分比为25%，SDBS的质量百分比为50% ；
[0012]进一步，所述表面活性剂为0P-10、TX-10和SDBS三者之间任意混合，但三者总加入量仍与原表面活性剂的 加入量相同。
[0013]采用上述进一步方案的有益效果是:通过0P-10、TX-10和SDBS这三种表面活性剂的混合，且0Ρ-10的质量百分比为25%，ΤΧ-10的质量百分比为25%，SDBS的质量百分比为50%时除油效果最好。
[0014]一种综合处理剂的使用方法，包括以下步骤，
[0015]步骤一，将氧化锌粉末用总水量五分之一的水调成糊状；
[0016]步骤二，不断搅拌糊状氧化锌，并按配方比例缓慢加入磷酸；
[0017]步骤三，在磷酸与氧化锌充分溶解后，依次按配方比例加入磷酸锌、氯酸钾及柠檬酸，并不断搅拌；
[0018]步骤四，加入总水量五分之二的水稀释并充分搅拌使加入的成分溶解；
[0019]步骤五，溶解后再依次按配方比例加入钥酸钠、三乙醇胺和硫脲，并不断搅拌，混合均匀；
[0020]步骤六，最后依次按配方比例加入表面活性剂表面活性剂，并按配方比例加入总水量五分之二的水，并充分搅拌，混合均匀，完成处理剂的配置；
[0021]步骤七，使用配置好的处理剂对待处理物进行处理。
[0022]进一步，所述磷酸的浓度为80%?90%。
[0023]进一步,所述处理剂通过喷淋方式处理工件时的处理时间为1.5min-3min,处理液温度为15°C?40°C，喷淋压力为0.08MPa-0.15MPa，环境温度为10°C?40°C。[0024]进一步,所述处理剂通过浸泡方式处理工件时的处理时间为4min-12min,处理液温度为25°C?40°C，环境温度为10°C?40°C。
[0025]进一步，所述处理剂处理时的游离酸度为400点?450点，所述处理剂的总酸度为1000点?1400点。
[0026]采用上述方案的有益效果是:所述处理剂中的磷酸的浓度在80%?90%之间时，处理剂的效果较好，磷酸的浓度在85%时，且所述处理剂的PH值为1，处理效果达到最佳，在通过上述步骤完成处理剂的配置，配置完成后的处理剂对炮弹表面进行处理，在进行磷化成膜时，当磷化成膜时间为IOmin?20min，磷化成膜温度为大于15°C或等于15°C时，形成的磷化膜效果较好，当磷化成膜时间为IOmin?15min，磷化成膜温度为15°C?40°C，且处理剂的游离酸度为400点?450点，处理剂的总酸度为1000点?1100点时，磷化成膜效果达到最佳。
【具体实施方式】
[0027]以下所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0028]本发明综合处理剂，包括磷酸、氧化锌、钥酸钠、磷酸二氢锌、氯酸钾、表面活性齐U、三乙醇胺、柠檬酸、硫脲和水，其中所述磷酸的质量百分比为25.0%?30.0%，氧化锌的质量百分比为1.0%?3.0%，钥酸钠的质量百分比为0.1%?0.5%，磷酸二氢锌的质量百分比为4.0%?7.0%，氯酸钾的质量百分比为0.3%?1.2%，表面活性剂的质量百分比为
0.3%?1.2%，三乙醇胺的质量百分比为0.0%?2.3%，柠檬酸的质量百分比为0.8%?2.3%，硫脲的质量百分比为0.1%?0.3%，水的质量百分比为58.0%?62.6%。
[0029]本发明处理剂的配置步骤为:将氧化锌粉末用总水量五分之一的水调成糊状；不断搅拌糊状氧化锌，并按配方比例缓慢加入磷`酸；在磷酸与氧化锌充分溶解后，依次按配方比例加入磷酸锌、氯酸钾及柠檬酸，并不断搅拌；加入总水量五分之二的水稀释并充分搅拌使加入的成分溶解；溶解后再依次按配方比例加入钥酸钠、三乙醇胺和硫脲，并不断搅拌，混合均匀；最后依次按配方比例加入表面活性剂表面活性剂，并按配方比例加入总水量五分之二的水，并充分搅拌，混合均匀，完成处理剂的配置；使用配置好的处理剂对待处理物进行处理。其中表面活性剂表面活性剂替换为表面活性剂、TX - 10和SDBS三者任一比例混合使用，其总用量为原表面活性剂用量。
[0030]其中，综合处理剂中的各组分的作用如下:
[0031]磷酸:是三级解离的不挥发又无氧化性的弱酸，可在水溶蔽中进行分级解离。当磷酸与锈层接触时，根据锈层内铁的价态情况，可生成亚铁和铁的正盐、氢盐、二氢盐三类磷酸盐。磷酸氢盐和磷酸二氢盐难溶，成为膜层，而磷酸盐随时间的推移与酸性的减弱很快会转化为氢盐、二氢盐两类磷酸盐，进入膜层。也就是说磷酸的存在既提供丁酸性条件，又使固态锈层中的Fe2+与Fe3+游离出来，一部分与磷酸反应生成难溶的磷酸盐膜，而另一部分则提供给有机酸进行赘合；
[0032]氧化锌:单独的铁系磷化膜薄，墨蓝色，耐蚀性能差。配方中含有磷酸、有机酸和氧化剂成分，能形成锌铁系复合磷化膜，在一步处理剂中加入氧化锌，可提高铁系磷化膜耐蚀性，氧化锌的质量浓度是影响磷化膜质量的一个关键因素；
[0033]钥酸钠:钥酸钠作为成膜加速剂。Na2MoO4在酸性介质中与PO43 _生成氧化性很强的杂多磷酸或混合物而起成膜加速剂的作用。虽然Na2WO4具有与Na2MoO4类似的性质。因钥磷杂多酸的氧化性强于钨磷杂多酸，故选用了 Na2MoO4,钥磷杂多酸遇到钢铁工件还原为“杂多蓝”而使溶液颜色变深。
[0034]磷酸二氢锌:磷酸二氢锌为助成膜剂，加入的Zn2+能加快成膜速度，使磷化时间缩短。同时，作为一种缓蚀剂，主要起调节和稳定PH值的作用，延长处理剂的使用寿命，并由于H2PCV浓度增加，使磷化速度大大加快。
[0035]氯酸钾:氯酸钾具有较强的氧化性，可将初生态原子氢和二价铁离子直接氧化成氢离子和三价铁离子，减少氢的表面吸附，从而防止这些副产物的积累阻碍磷化的继续进行。它作为氧化剂可用来取代传统钝化剂中毒性较大的重铬酸钾，使钢铁表面生成一层氧化钝化膜，从而提高钢铁表面的防腐和防锈性。
[0036]表面活性剂:表面活性剂为表面活性剂，主要起润湿渗透、分散增溶和提高表面清洁、增强阴极去极化作用，同时由于降低了溶液/金属界面表面张力使金属表面H+分布均匀，而且生成H2很容易从金属表面析出避免H2滞留，从而加速磷化。此外，表面活性剂还能降低表面膜的孔隙，提高致密性和耐蚀性能。
[0037]三乙醇胺:三乙醇胺为配合剂。配合剂在本处理剂中能促进磷酸的除锈作用，并且它具有配合、活化等作用。它们在清洗过程中能防沉淀渣，促进成膜，细化磷化膜细晶的作用。
[0038]柠檬酸:柠檬酸能促进磷酸的除锈作用，同时，它对溶液中铁离子和锌离子有配合作用，使两种离子浓度保持在一定范围内，减少沉渣量。此外，柠檬酸的加入能促进成膜，形成细致的磷化膜结晶。
[0039]硫脲:硫脲在处理液中起缓蚀作用，从而防止工件的过腐蚀及因活化过快所引起的“氢脆”现象，即氢溶于钢中，聚合为氢分子，造成应力集中，超过钢的强度极限，在钢内部形成细小的裂纹的现象。.
[0040]水:水作为主溶剂,在处理液中主要起稀释作用和溶解作用。
[0041 ] 上述组分中，三乙醇胺量的变化对磷化膜外观及耐蚀性的影响如下表I所示:
[0042]表I三乙醇胺的量对磷化膜的影响
[0043]
【权利要求】
1.一种综合处理剂，其特征是:包括磷酸、氧化锌、钥酸钠、磷酸二氢锌、氯酸钾、表面活性剂、三乙醇胺、柠檬酸、硫脲和水，其中所述磷酸的质量百分比为25.0%?30.0%，氧化锌的质量百分比为1.0%?3.0%，钥酸钠的质量百分比为0.1%?0.5%，磷酸二氢锌的质量百分比为4.0%?7.0%，氯酸钾的质量百分比为0.3%?1.2%，表面活性剂的质量百分比为0.3%?1.2%，三乙醇胺的质量百分比为0.0%?2.3%，柠檬酸的质量百分比为0.8%?2.3%，硫脲的质量百分比为0.1%?0.3%，水的质量百分比为58.0%?62.6%。
2.根据权利要求2所述的一种综合处理剂，其特征是:所述磷酸的质量百分比为26%?29.0%，氧化锌的质量百分比为1.5%?2.5%，钥酸钠的质量百分比为0.2%?0.4%，磷酸二氢锌的质量百分比为5.0%?6.0%，氯酸钾的质量百分比为0.5%?1.0%，表面活性剂的质量百分比为0.5%?1.0%,三乙醇胺的质量百分比为1.0%?1.8%,朽1檬酸的质量百分比为0.6%?1.6%，硫脲的质量百分比为0.1%?0.2%，水的质量百分比为60.0%?61.1%。
3.根据权利要求3所述的一种综合处理剂，其特征是:所述磷酸的质量百分比为27.5%,氧化锌的质量百分比为2.0%,钥酸钠的质量百分比为0.3%,磷酸二氢锌的质量百分比为5.5%，氯酸钾的质量百分比为0.7%，表面活性剂的质量百分比为0.8%，三乙醇胺的质量百分比为1.3%，柠檬酸的质量百分比为1.2%，硫脲的质量百分比为0.15%，水的质量百分比为 60.55%。
4.根据权利 要求1至3任一所述的一种综合处理剂，其特征是:所述表面活性剂为ΟΡ-ΙΟ、TX-10和SDBS三者之间任意混合，但三者总加入量仍与原表面活性剂的加入量相同。
5.根据权利要求4所述的一种综合处理剂，其特征是:所述0P-10、TX-10和SDBS的混合物中，OP-1O的质量百分比为25%，ΤΧ-10的质量百分比为25%，SDBS的质量百分比为50%。
6.一种综合处理剂的使用方法，其特征是:包括以下步骤， 步骤一，将氧化锌粉末用总水量五分之一的水调成糊状； 步骤二，不断搅拌糊状氧化锌，并按配方比例缓慢加入磷酸； 步骤三，在磷酸与氧化锌充分溶解后，依次按配方比例加入磷酸锌、氯酸钾及柠檬酸，并不断搅拌； 步骤四，加入总水量五分之二的水稀释并充分搅拌使加入的成分溶解； 步骤五，溶解后再依次按配方比例加入钥酸钠、三乙醇胺和硫脲，并不断搅拌，混合均匀； 步骤六，最后依次按配方比例加入表面活性剂表面活性剂，并按配方比例加入总水量五分之二的水，并充分搅拌，混合均匀，完成处理剂的配置； 步骤七，使用配置好的处理剂通过浸泡方式或喷淋方式对工件进行处理。
7.根据权利要求6所述的一种综合处理剂的使用方法，其特征是:所述加入综合处理剂前的磷酸的质量百分比为80%?90%。
8.根据权利要求6所述的一种综合处理剂的使用方法，其特征是:所述处理剂通过喷淋方式处理工件时的处理时间为1.5min?3min，处理液温度为15°C?40°C，喷淋压力为0.08MPa ?0.15MPa，环境温度为 10°C?40°C。
9.根据权利要求7所述的一种综合处理剂的使用方法，其特征是:所述处理剂通过浸泡方式处理工件时的处理时间为4min?12min，处理液温度为25°C?40°C，环境温度为10°C?40°C。
10.根据权利要求7至9任一所述的一种综合处理剂的使用方法，其特征是:所述处理剂在处理时的游离酸度为400点?`450点，所述处理剂的总酸度为1000点?1400点。
【文档编号】C23G1/02GK103436872SQ201310272345
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年7月1日 优先权日:2013年7月1日
【发明者】张怀智, 谢俊磊, 曹宏安, 钱芳, 黄鹏波, 刘鹏安 申请人:谢俊磊