[12]发明专利申请公布说明书
[21]申请号200810228602.7
[51]Int.CI.
C23C 22/07 (2006.01)
[43]公开日2009年3月18日[22]申请日2008.11.07[21]申请号200810228602.7
[71]申请人沈阳帕卡濑精有限总公司
地址110042辽宁省沈阳市大东区小什字街21号[72]发明人周宪民 杨维毅 洪光日 黄大勇 夏明举
张建伟 王亚静
[11]公开号CN 101386980A
[74]专利代理机构沈阳科威专利代理有限责任公司
代理人张述学
权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 4 页
[54]发明名称
一种用于钢板处理的无镍离子磷化剂
[57]摘要
一种用于钢板处理的无镍离子磷化剂，其特征是：产品是由以下物质按重量百分比组成：磷酸30－50％，氧化锌2－5％，碳酸锰2－4％，硝酸镁7－10％，硝酸钴0.8－1.2％，钨酸钠0.2－0.4％，碳酸钠5－8％，水余量。本发明提供的磷化剂用于所述转化膜处理中，磷化成膜速度快，结晶致密、细致，与阴极电泳涂层配套性好，5％中性盐雾试验可达720h以上。工艺简单，产品成本低，符合环保要求。
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权 利 要 求 书
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1、一种用于钢板处理的无镍离子磷化剂，其特征是：产品是由以下物质按重量百分比组成：
磷酸 30-50％ 氧化锌 碳酸锰 硝酸镁 硝酸钴 钨酸钠 碳酸钠 水 2-5％ 2-4％ 7-10％ 0.8-1.2％ 0.2-0.4％ 5-8％ 余量。
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说 明 书
一种用于钢板处理的无镍离子磷化剂
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技术领域
本发明属于金属表面化学处理领域，涉及一种用于钢板处理的无镍离子磷化剂。背景技术
在汽车生产过程中需要对钢板类金属部件进行涂装处理，而在涂装工艺中，进行磷化处理是必不可少的前处理工序。
磷化处理是指用含有磷酸、磷酸盐和其他化学药品的水溶液处理金属，在金属表面发生化学反应，形成完整的、具有一定防蚀作用的不溶性磷酸盐层的过程。这层磷酸盐薄膜可以延长金属被大气腐蚀的时间，具有一定的耐蚀作用；同时增强金属表面与涂料的附着力以及金属耐热、耐磨等性能，由于磷化处理工艺简单，操作方便，成本低廉，因而广泛应用于汽车、家电、航空、造船、机械和日用品工业等方面。 在磷化处理过程中，为提高磷化膜的附着力和耐蚀性，通常在磷化剂中加入镍盐，这一做法广泛应用于现代磷化工艺中。但是加入镍盐有两个缺点：一是成本高；二是环保方面受限制，镍离子对环境健康和环境保护都是不利的，它的排放受到严格限制，由于它本身具有生物化学活性，故能激活或抑制一系列的酶而发挥其毒性，导致肺、肝、脑等损害，并可能导致肺癌、胃癌、副鼻窦癌的发病率和死亡率的增高，对人体造成极大危害。随着国家对环保要求的加强，对于废水中镍的含量的要求也越来越严格，已经从原来的总排口废水中镍含量1.0mg/L提高到不高于0.5mg/L。因此要求使用含镍溶液厂家的废水排放需要严格控制，人们迫切希望能够寻找一种无镍离子磷化工艺，同时其磷化膜的附着力和耐蚀性不亚于现有含镍磷化工艺，以满足市场和环境的需求。发明内容
本发明的目的在于，针对现有产品存在的缺陷，提出一种可以处理冷轧钢板及镀锌钢板的无镍离子磷化剂，以取代现有的含镍离子磷化剂，在保证磷化处理质量前提下，降低产品成本，减少环境污染，满足日益严格的环境保护要求。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：本发明产品是由以下物质按重量百分比组成：
磷酸 30-50％ 氧化锌 2-5％ 碳酸锰 2-4％
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硝酸镁 7-10％ 硝酸钴 0.8-1.2％ 钨酸钠 0.2-0.4％ 碳酸钠 5-8％ 水 余量
本发明所述磷化剂的制备方法是：在已知体积的容器中，首先加入水和磷酸，然后搅拌下加入氧化锌，待氧化锌充分溶解后，依次加入碳酸锰和碳酸钠，最后加入硝酸镁、硝酸钴、钨酸钠，搅拌均匀后即成。
本发明提供的磷化剂用于所述转化膜处理中，磷化成膜速度快，结晶致密、细致，与阴极电泳涂层配套性好，5％中性盐雾试验可达720h以上。工艺简单，产品成本低，符合环保要求。附图说明
图1是冷轧板经本发明磷化剂工艺处理的磷化膜性能表征的结晶照片。 图2是镀锌板经本发明磷化剂工艺处理的磷化膜性能表征的结晶照片。 图3a、b、c是冷轧板电泳漆后漆膜附着力照片。 图4a、b、c、d是镀锌板电泳漆后漆膜附着力照片。 图5a、b、c是电泳漆后漆膜盐雾照片。 具体实施方式 实施例1
本发明的产品由以下物质按重量百分比组成： 磷酸 35％ 氧化锌 3％ 碳酸锰 3％ 硝酸镁 9.5％ 硝酸钴 0.9％ 钨酸钠 0.3％ 碳酸钠 6％ 水 余量
本发明所述磷化剂的制备方法是：在已知体积的容器中，首先加入水和磷酸，然后搅拌下加入氧化锌，待氧化锌充分溶解后，依次加入碳酸锰和碳酸钠，最后加入硝酸镁、硝酸钴、钨酸钠，搅拌均匀后即成。
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实施例2
本发明的产品由以下物质按重量百分比组成： 磷酸 40％ 氧化锌 3.5％ 碳酸锰 3.5％ 硝酸镁 7％ 硝酸钴 1％ 钨酸钠 0.2％ 碳酸钠 7％ 水 余量 制备方法同实施例1。 实施例3
本发明的产品由以下物质按重量百分比组成： 磷酸 45％ 氧化锌 4％ 碳酸锰 4％ 硝酸镁 8％ 硝酸钴 1.1％ 钨酸钠 0.2％ 碳酸钠 8％ 水 余量 制备方法同实施例1。 实施例4
本发明的产品由以下物质按重量百分比组成： 磷酸 31％ 氧化锌 2.5％ 碳酸锰 3％ 硝酸镁 8.5％ 硝酸钴 1.2％ 钨酸钠 0.4％ 碳酸钠 5％
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水 余量 制备方法同实施例1。
本发明所述磷化剂对钢板和镀锌板的处理的工艺流程和工艺参数如下： 序号 工序 使用药剂 处理条件
1 脱脂 FC-4423T 浓度：20g/L；温度：50℃；时间：3min
2 水洗 自来水 温度：室温；时间：1min
3 表调 PL-4040 浓度：1.5g/L；温度：室温；时间：0.5min
4 磷化 试制 配方 浓度：48g/L；温度：40-45℃；时间：3min
5 水洗 自来水 温度：室温；时间：1min6 纯水洗 纯水 温度：室温；时间：1min7 烘干 - 温度：120℃；时间：5min8 电泳 立邦 现场工艺
9 干燥 - 温度：180℃；时间：20min 应用本发明磷化剂得到的磷化膜性能表征如下：
(1)外观的评定：通常采用目视法，通过样板的外观色调是否均匀，样板的表面是否有锈(白锈或黄锈)、蓝色、分段、浓淡不均、干的程度不均以及淤渣附着等发生，根据其程度判断好坏。磷化膜外观应均匀、致密。
(2)磷化膜重的测定：精确称取试验片重量(W1)，把试验片放在5％铬酐溶液中于75℃浸渍15分钟，进行皮膜剥离，用去离子水洗净后，在干燥器中干燥，精确称重(W3)，按下式求取皮膜重量。 W＝
W-皮膜重量(g/m)
W1-皮膜剥离前试验片的重量(g) W2-皮膜剥离后试验片的重量(g) A-试验片的表面积(cm)
(3)磷化膜P比的测定：在X射线衍射中，把Zn2Fe(PO4)2·4H2O(100)面和Zn3(PO4)2·4H2O(020)面的峰强度分别称作P和H，P比就是P/(P+H)峰的强度比。磷化膜的P比≥85％。
(4)磷化膜P比的测定：对于镀锌钢板磷化膜，需要进行面比的测定。在X射线衍射中，把Zn3(PO4)2·4H2O结晶的(020)面和(151、241、311)面的相对比值称作面
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比。磷化膜的面比≤10。
(5)结晶颗粒的测定：按照扫描电镜装置的使用方法进行摄影。其中测定条件为：速电压25kv；Tile Angle 20°。摄影倍率250或1000倍。根据得到的SEM照片用μm表示结晶颗粒大小。结晶颗粒≤10μm。
(6)磷化膜与电泳漆膜配套性能测定：附着力方面主要通过考察冲击、杯突、划格、弯曲试验结果判定；耐蚀性方面主要通过考察5％中性盐雾试验和耐水二次密着性试验结果判定。
本发明磷化剂的结果为： (1)磷化膜性能表征：见表一。 表一
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(2)磷化膜与电泳漆配套性试验：见表二、附图3、附图4和附图5 表二 磷化膜与电泳漆配套性试验数据
由以上数据可知，本发明为一种用于冷轧钢板及镀锌钢板处理的无镍离子磷化剂，可以完全取代现有的含镍离子磷化剂，满足日益严格的环保要求。经本发明磷化剂处理后得到的磷化膜外观均匀、致密，磷化膜结晶状态为针状，结晶颗粒在2～5μm范围内，P比大于85％，面比小于10，漆膜附着力实验(冲击、杯突、弯曲、方格、铅笔硬度等实验)和镀锌板漆膜耐水二次密着性均合格，漆膜的盐雾实验达到“720小时以上，单侧腐蚀2mm以下”的标准，完全可以满足汽车线处理各种金属部件的技术要求。
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说 明 书 附 图
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