一種陰極電泳用的磷化液的製作方法
2023-06-10 15:06:56
專利名稱：一種陰極電泳用的磷化液的製作方法
技術領域：
本發明屬於金屬表面化學處理技術，具體涉及一種陰極電泳用的磷化液，適用於 對塗層防護性要求高的陰極電泳塗裝的磷化處理。
背景技術：
在汽車、家電塗裝工藝中對金屬部件磷化是重要工序，其目的是提高耐腐蝕性和 塗層的附著力。進行陰極陰極電泳塗裝的產品，例如轎車、重型汽車等，要求其外板無鏽蝕 6年，無外板穿孔腐蝕10年，無損壞結構的鏽蝕20年。這就要求與陰極陰極電泳配套的磷 化膜具有優異的耐腐蝕性。陰極電泳塗裝中金屬被塗工件作為陰極，由於電化學的結果，電場的陰極區PH值 可達12左右，這就要求金屬表面的磷化膜必須具備良好的耐鹼性。陰極電泳塗裝還要求磷 化膜要具有一定的導電性能，因此必須嚴格控制磷化膜厚。目前陰極電泳塗裝所使用的磷 化液存在的主要問題有「P比」低、耐鹼性差，磷化液中含有亞硝酸鹽、硝酸根、鎳離子、氟 離子等有毒的物質，操作工藝複雜不易控制，工作溫度高、磷化沉渣多。目前已有專利提供無鎳、無亞硝酸鹽的磷化液，但專利CN200810228602 「一種用 於鋼板處理的無鎳離子磷化液」含有硝酸鹽、鈷離子。CN94193230 「無鎳的磷酸鹽化處理方 法」含有氟化物、硝酸鹽、含氮有機物間硝基苯磺酸鹽。CN200410021272 「含硫酸羥胺促進 劑的低溫磷化液及其製備方法」中使用了硝酸和氯酸鈉。CN200710034699. 3 「用於鋼板及 鍍鋅板處理的含鈣鋅錳三元陽離子磷化液」使用了硝酸鹽、間硝基苯磺酸鈉、氯酸鹽，而且 磷化溫度較高。硝酸鹽排放後會增加水藻和水生植物的生長速度，會使溪流和湖水的水體 質量變差。間硝基苯磺酸鈉是一種含氮含苯有機物，造成水質汙染。氟化物是一種毒性汙 染物。鈷離子是一種有毒重金屬。氯酸鹽會在磷化液中產生氯離子，影響磷化膜的耐蝕性， 並且塗裝後氯離子會成為潛在的腐蝕源。本發明利用硫酸羥胺促進劑易於得到Si2Fe (PO4)24H20(P相)含量高、耐鹼性強的 磷化膜的特點，並添加錳鹽、鎢酸鹽、鉬酸鹽進一步提高磷化膜的耐鹼性和耐蝕性，不使用 鎳離子、亞硝酸鹽、硝酸鹽、氟化物等毒害物質，得到耐鹼性好，與陰極電泳配套性好的磷化 液。本發明的磷化液磷化溫度較低，磷化沉渣少；開缸液和補加液為一種溶液，使用方便。本發明的陰極電泳用的磷化液是通過以下技術方案實現的，各成分在一升水溶液 中的含量為鋅鹽為氧化鋅、磷酸二氫鋅中的一種或兩種之和，用量20 50g ；錳鹽為磷酸二氫錳、碳酸錳的一種或兩種之和，用量20 50g ；磷酸用量150 250g ；硫酸羥胺用量20 80g ；碳酸鈉用量15 30g;添加劑為鎢酸鈉、鉬酸鈉的一種或兩種之和，用量1 20g ；絡合劑為檸檬酸、酒石酸中的一種或兩種，用量10 20g ；
其餘是水。本發明一種陰極電泳用磷化液的配製方法取規定量的鋅鹽、錳鹽，加入水和規定量的磷酸，充分攪拌至溶解；分別加入規定 量的絡合劑、碳酸鈉、硫酸羥胺、添加劑，充分溶解後加水至規定體積。本發明一種陰極電泳用磷化液磷化液使用方法按磷化液含量100ml/L的濃度加水配製成磷化工作液，測定調整磷化工作液游離 酸度在0. 8 1. 5，總酸度20 30點。加熱溫度25 45°C，磷化時間2 6分鐘。用本發明提供的一種陰極電泳用磷化液磷化液進行磷化處理，磷化成膜速度快， 磷化膜結晶細緻，耐鹼性優良。該磷化膜在(30.0 士 0.5)°C於0. Imol/LNaOH溶液中浸漬 5min，單位面積磷化膜失重小於5%，與高鎳磷化膜相當。因此本發明得到的磷化膜具有優 良的耐鹼性，與陰極電泳塗裝具有優良的配套性。
具體實施例方式實施實例1 氧化鋅20g/L、磷酸二氫錳30g/L、磷酸150g/L、、檸檬酸10g/L、硫酸羥胺20g/L、鎢 酸鈉10g/L、鉬酸鈉lg/L、碳酸鈉15g/L、其餘為水。磷化液游離酸度為8，總酸度為220。在40°C磷化3分鐘，得到的磷化膜外觀均勻、 緻密，磷化結晶為顆粒狀，膜重2. 8mg/m2，磷化膜耐鹼性2. 6%，P比為96%。實施實例2 氧化鋅30g/L、碳酸錳20g/L、磷酸170g/L、酒石酸10g/L、硫酸羥胺50g/L、鎢酸鈉 20g/L、碳酸鈉22g/L、其餘為水。磷化液游離酸度為12，總酸度為觀0。在35°C磷化4分鐘，得到的磷化膜外觀均 勻、緻密，磷化結晶為顆粒狀，膜重1. 6mg/m2，磷化膜耐鹼性4. 8%，P比為91%。實施實例3 氧化鋅10g/L、磷酸二氫鋅40g/L、磷酸二氫錳50g/L、85%磷酸250g/L、酒石酸 10g/L、檸檬酸10g/L、、硫酸羥胺80g/L、鎢酸鈉15g/L、鉬酸鈉5g/L、碳酸鈉30g/L餘量為 水。磷化液游離酸度為10，總酸度為250。在25°C磷化6分鐘，得到的磷化膜外觀均 勻、緻密，磷化結晶為顆粒狀，膜重2. lmg/m2，磷化膜耐鹼性3. 8%，P比為92%。實施實例4 氧化鋅15g/L、磷酸二氫鋅20g/L、碳酸錳10g/L、磷酸二氫錳10g/L、磷酸200g/L、 檸檬酸5g/L、酒石酸10g/L、硫酸羥胺20g/L、鉬酸鈉5g/L、碳酸鈉27g/L、其餘為水。磷化液游離酸度為12，總酸度為230。在30°C磷化5分鐘，得到的磷化膜外觀均 勻、緻密，磷化結晶為顆粒狀，膜重2. :3mg/m2，磷化膜耐鹼性2. 4%，P比為94%。實施實例5 磷酸二氫鋅50g/L、碳酸錳10g/L、磷酸二氫錳20g/L、磷酸150g/L、檸檬酸20g/L、 硫酸羥胺80g/L、鎢酸鈉10g/L、碳酸鈉15 30g/L、其餘為水。磷化液游離酸度為15，總酸度為270。在40°C磷化2分鐘，得到的磷化膜外觀均 勻、緻密，磷化結晶為顆粒狀，膜重3. Omg/m2，磷化膜耐鹼性2. 2%，P比為96%。
實施實例6 磷酸二氫鋅50g/L、碳酸錳30g/L、磷酸200g/L、酒石酸20g/L、硫酸羥胺80g/L、鎢 酸鈉15g/L、鉬酸鈉3g/L、碳酸鈉25g/L、其餘為水。磷化液游離酸度為13，總酸度為250。在45°C磷化3分鐘，得到的磷化膜外觀均 勻、緻密，磷化結晶為顆粒狀，膜重1. 6mg/m2，磷化膜耐鹼性3%，P比為95%。實施實例7 硝酸鋅40g/L、磷酸二氫錳30g/L、磷酸200g/L、檸檬酸5g/L、酒石酸5g/L、硫酸羥 胺50g/L、硫酸羥胺30g/L、鎢酸鈉15g/L、鉬酸鈉lg/L、碳酸鈉30g/L、其餘為水。磷化液游離酸度為9，總酸度為255。在30°C磷化4分鐘，得到的磷化膜外觀均勻、 緻密，磷化結晶為顆粒狀，膜重1. 5mg/m2，磷化膜耐鹼性4. 5%，P比為92%。實施實例8:氧化鋅10g/L、磷酸二氫鋅10g/L、碳酸錳10g/L、磷酸二氫錳40g/L、磷酸150g/L、 檸檬酸15g/L、酒石酸5g/L、硫酸羥胺60g/L、鎢酸鈉18g/L、鉬酸鈉lg/L、碳酸鈉^g/L、其 餘為水。磷化液游離酸度為12，總酸度為M0。在40°C磷化3分鐘，得到的磷化膜外觀均 勻、緻密，磷化結晶為顆粒狀，膜重2. 6mg/m2，磷化膜耐鹼性3. 3%，P比為95%。實施實例9 氧化鋅10g/L、磷酸二氫鋅10g/L、碳酸錳20g/L、磷酸二氫錳10g/L、磷酸180g/L、 檸檬酸5g/L、酒石酸15g/L、硫酸羥胺50g/L、鉬酸鈉2g/L、碳酸鈉^g/L、其餘為水。磷化液游離酸度為12，總酸度為250。在35°C磷化5分鐘，得到的磷化膜外觀均 勻、緻密，磷化結晶為顆粒狀，膜重1. 6mg/m2，磷化膜耐鹼性4. 7%，P比為91%。實施實例10 磷酸二氫鋅20g/L、碳酸錳10g/L、磷酸二氫錳40g/L、磷酸150g/L、酒石酸20g/L、 硫酸羥胺60g/L、鎢酸鈉18g/L、鉬酸鈉2g/L、碳酸鈉^g/L、其餘為水。磷化液游離酸度為8，總酸度為沈0。在45°C磷化5分鐘，得到的磷化膜外觀均勻、 緻密，磷化結晶為顆粒狀，膜重2. 8mg/m2，磷化膜耐鹼性2%，P比為97%。汽車鋼板經過本發明磷化液進行磷化處理並進行陰極電泳塗裝，陰極電泳塗層厚 度20μπι。檢測結果如下1.用掃描電子顯微鏡(SEM)檢測磷化膜形貌從說明書附
圖1中可以看出磷化膜結晶為顆粒狀，顆粒直徑約2μπι，顆粒均勻細密。2.用X射線衍射儀(XRD)分析磷化膜成分、計算P比從說明書附圖2中可以看出磷化膜中有Si2Fe (PO4)24H20(P相)和鐵相，出現鐵相 是由於磷化膜較薄，鐵基體參與了衍射。磷化膜*ai3(P04)24H20(H相)極微量，幾乎檢不 出。P比為P相衍射強度與P相和H相衍射強度和的比值。3.磷化膜耐鹼性試驗磷化後的試板精確稱量(W1)後浸入0. Imol/LNaOH溶液中，在(30. 0 士0. 5) °C下浸 漬5min，用去離子水清洗，烘乾、冷卻後精確稱量(W2)，計算失重比(W1-W2VSX 100%，小 於5%。
4.根據GB/T9286-1998用劃格法進行漆膜附著力檢驗，達到1級。5.根據GB/T10125-1997鹽霧試驗方法進行鹽霧試驗漆膜經400小時鹽霧試驗，未見到漆膜鼓泡現象。對漆膜劃對角線，劃透至金屬基 體表面，經48小時鹽霧試驗，鏽蝕深度小於0. 5mm。6.磷化渣的產出量配製2L槽液，處理鋼板面積lm2，然後將磷化液過濾，濾渣在(120 士 5) °C烘乾2h以
上至恆重，放入乾燥器中計算磷化渣產出量小於2g/m2。
權利要求
1.一種陰極電泳用的磷化液，其由以下物質組成鋅鹽20 50g/L、錳鹽20 50g/L、 磷酸150 250g/L、硫酸羥胺20 80g/L、碳酸鈉15 30g/L、絡合劑10 20g/L、添加劑 1 20g/L、其餘為水。
2.根據權利要求1所述的一種陰極電泳用的磷化液，其特徵在於鋅鹽為氧化鋅、磷酸 二氫鋅中的一種或兩種之和。
3.根據權利要求1所述的一種陰極電泳用的磷化液，其特徵在於錳鹽為碳酸錳、磷酸 二氫錳中的一種或兩種之和。
4.根據權利要求1所述的一種陰極電泳用的磷化液，其特徵在於絡合劑為檸檬酸、酒 石酸中的一種或兩種之和。
5.根據權利要求1所述的一種陰極電泳用的磷化液，其特徵在於添加劑為鎢酸鈉、鉬 酸鈉中的一種或兩種之和。
6.根據權利要求1所述的一種陰極電泳用磷化液的配製方法，其特徵在於取規定量 的鋅鹽、錳鹽，加入水和規定量的磷酸，充分攪拌至溶解；分別加入規定量的絡合劑、碳酸 鈉、硫酸羥胺、添加劑，充分溶解後加水至規定體積。
7.根據權利要求1所述的一種陰極電泳用磷化液使用方法，其特徵在於按磷化液含 量100ml/L的濃度加水配製成磷化工作液，測定調整磷化工作液游離酸度在0. 8 1. 5，總 酸度20 30點。加熱至規定溫度即可進行磷化處理。
8.根據權利要求1所述的一種陰極電泳用磷化液磷化工藝參數，其特徵在於磷化溫 度25 45°C，磷化時間2 6分鐘。
全文摘要
本發明涉及到一種陰極電泳用磷化液，可通過浸漬或噴淋磷化工藝，在鋼鐵表面得到一種耐鹼性良好的磷化膜，適於鋼鐵工件陰極電泳前磷化處理。其磷化液由以下物質組成鋅鹽20～50g/L、錳鹽20～50g/L、磷酸150～250g/L、硫酸羥胺20～80g/L、碳酸鈉15～30g/L、絡合劑10～20g/L、添加劑1～20g/L、其餘為水。其特點是磷化液中不含鎳離子、亞硝酸鹽、硝酸鹽、氟化物等對環境有毒害的物質，成膜速度快，膜重1.5-3mg/m2，磷化沉渣少，配槽和調整簡單，磷化膜均勻緻密，結晶為顆粒狀，耐鹼性好，P比大於90％，與陰極電泳具有很好的配套性。
文檔編號C25D13/20GK102102200SQ201010576148
公開日2011年6月22日 申請日期2010年11月30日 優先權日2010年11月30日
發明者潘喜慶, 王修春 申請人:山東省科學院新材料研究所