专利名称：浸渍磷化用的磷酸盐溶液的制作方法
技术领域：
本发明属于金属表面化学处理用的磷酸盐溶液。
金属，特别是黑色金属表面的磷化处理已是众所周知的方法了。锌钙型磷化液是近年来发展的、用于磷化处理的一种磷酸盐溶液。本发明所述的磷酸盐溶液属于锌钙系磷化液的一种。它制造成本低、磷化膜细腻完整、吸漆量小、磷化速度快、磷化温度低、排出的有害气体少。适用于黑色金属电泳涂漆或喷漆、烤漆前的表面防腐处理。
锌钙系磷化液品质的优劣，关键在于成膜物质的浓度、促进剂和添加剂品种的选定及数量配合。中国发明专利CN86100516A所述的锌钙系磷化液用单一硝酸根做促进剂/氧化剂，游离酸度大、磷化过程中放出大量氧化氮气体，对厂房、设备腐蚀严重，操作环境恶劣;采用柠檬酸或其盐做为添加剂，尽管能使磷化液在初始状态下不产生沉淀，但随时间的延续，络合物累积至饱和，三价铁离子仍必然以沉淀的形式析出。所以昂贵的柠檬酸或其盐并不是解决三价铁离子累积的关键;另外市售硝酸钙均为四水合物，价格较高。自已制备使用的硝酸运输又极为困难，这对远离硝酸产地的厂家来说是非常不可取的;最后，使用单一硝酸根促进时，所需的磷化温度也较高。
喷射磷化可以采用亚硝酸盐做促进剂，但需用设备较为复杂，磷化液流失大，成本高。即使采用把亚硝酸盐溶液不断滴加到浸磷用的磷化槽里的工艺，所产生的大量氧化氮气体也是非常有害的。所以一般中小型企业不愿采用。
本发明的目的，是制备一种硝酸根含量少或没有，排出的有害气体少，磷化温度低、速度快，槽液游离酸度低，能长期稳定使用的浸渍磷化用的磷酸盐溶液。
本发明的磷酸盐溶液属于锌钙系磷化液的一种，成膜物质以磷酸锌钙为主，采用间硝基苯磺酸钠、氯酸根、硝酸根做为联合促进剂，采用镍离子、锰离子、乙二胺四乙酸二钠做为添加剂。
本发明的磷酸盐溶液中有效物质的重量组成为锌离子∶钙离子∶磷酸根离子∶硝酸根离子∶氯酸根离子∶间硝基苯磺酸钠∶铵离子∶镍离子∶乙二胺四乙酸二钠∶锰离子＝1-3∶1-4.5∶21-32∶0-15∶0.3-10∶0.1-3∶1-1.5∶0.1-0.3∶0.08-0.15∶0-0.8。
本发明所述磷酸盐溶液中，磷酸根离子浓度愈大，铵离子浓度相应也愈大，磷化速度也相应加快，磷化膜愈趋细腻完整。少量锰离子的存在能稍许降低磷化温度。乙二胺四乙酸二钠的存在对膜厚有促进作用。
本发明所采用的联合促进剂中，间硝基苯磺酸钠是必不可少的。它可以与氯酸根联合使用，也可以与氯酸根、硝酸根共同使用。与硝酸根联合使用时，间硝基苯磺酸钠的浓度不应超过0.6克/升，否则槽液有令人不愉快的黄褐色。氯酸盐应使用氯酸钠。若使用氯酸钾，会生成溶解度很小的间硝基苯磺酸钾的沉淀。
本发明中使用的硝酸钙可以用硝酸铵与氧化钙反应制得。将硝酸铵的水溶液加到氧化钙中，然后加热驱除所生成的氨气，过滤即得到硝酸钙浓溶液。
本发明所述磷酸盐溶液，可以制备成浓溶液以便于运输，使用时用水稀释至10-15倍原体积，这种溶液尤其适用于黑色金属电泳涂漆前的磷化处理。金属表面经除油除锈水洗，不必再用草酸钝化/活化，即可浸渍入本溶液中，在表面生成一种无定形非金属磷酸盐保护膜。这层保护膜呈钢灰色、薄而致密、耐腐蚀、吸漆量小。符合《钢铁工件涂漆前磷化处理技术条件》标准。
例1、锌离子2克/升钙离子2克/升磷酸根离子32克/升氯酸根离子2.2克/升间硝基苯磺酸钠1.2克/升镍离子0.2克/升水使溶液体积为1升用碳酸氢铵调整PH至2.6。经酸洗除油除锈水洗的B2F钢板，在58℃的该溶液中浸渍4分钟，取出后水洗、干燥。钢板表面磷化膜厚1.5微米、钢灰色、符合《钢铁工件涂漆前磷化处理技术条件》标准。
例2、锌离子3克/升钙离子4.5克/升磷酸根离子24克/升氯酸根离子1.0克/升间硝基苯磺酸钠0.5克/升镍离子0.2克/升乙二胺四乙酸二钠0.12克/升硝酸根离子13.95克/升水使成1升体积用碳酸氢铵调整PH为2.8。经酸洗除油除锈水洗的B2F钢板，在60℃的上述溶液中浸渍4分钟，取出后水洗、干燥。钢板表面磷化膜厚1.5微米、钢灰色、符合《钢铁工件涂漆前磷化处理技术条件》标准。
权利要求
1.一种金属表面化学处理用的磷酸盐溶液。其特征是由下述浓度的各种物质组成a、1-3克锌离子/升、1.0-4.5克钙离子/升、21-32克磷酸根离子/升。b、至少两种下述促进剂0.1-3克间硝基苯磺酸钠/升、0.3-10克氯酸根离子、0-15克硝酸根离子/升。c、0.1-0.3克镍离子/升、0.08-0.15克乙二胺四乙酸二钠/升、0-0.8克锰离子/升。
2.如权利要求1所述组成的磷酸盐溶液，其特征是PH2.4-2.9、磷化温度是55℃-65℃。
3.如权利要求1、2所述的磷酸盐溶液中锌离子和钙离子的重量比是1∶1-1.5、锌离子和磷酸根离子的重量比是1∶7-19、间硝基苯磺酸钠与氯酸根的重量比是1∶1-3.5。
4.如权利要求1-3所述的磷酸盐溶液，其特征是磷酸二氢锌、磷酸二氢钙、磷酸二氢铵、硝酸钙、硝酸镍、间硝基苯磺酸钠、氯酸钠/氯酸钾、乙二胺四乙酸二钠的饱和溶液与水按比例混合，用磷酸或碳酸氢铵调整PH值。其中磷酸二氢锌、磷酸二氢钙、磷酸二氢铵、硝酸钙可分别用氧化锌与磷酸、氧化钙/碳酸钙与磷酸、碳酸氢铵与磷酸、氧化钙与硝酸铵反应制得。
全文摘要
本发明属于金属表面化学处理用的磷酸盐溶液。用于黑色金属表面的磷化处理。金属除油除锈后不必活化，与本发明的溶液接触，即能形成磷酸锌钙保护膜。
文档编号C23C22/22GK1032963SQ87107559
公开日1989年5月17日 申请日期1987年11月5日 优先权日1987年11月5日
发明者邹凤祥, 许庭志, 董顺昌 申请人:邹凤祥, 许庭志, 董顺昌