一種用於鐵塔防腐的磷化液及其製備方法
2023-10-22 23:24:07 1
專利名稱：一種用於鐵塔防腐的磷化液及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種磷化液及其製備方法，尤其涉及一種用於電カ線路鐵塔防腐的磷化液及其製備方法。
背景技術：
輸電線路鐵塔採用熱鍍鋅普通碳鋼材料，在其運行過程中部分熱鍍鋅表面鏽蝕，嚴重時鍍鋅層完全腐蝕破壞，危及輸電線路的安全運行。因此，鏽蝕輸電鐵塔需進行定期防腐塗裝處理。傳統的表面處理方法為人工除鏽或酸洗後塗漆。人工除鏽或酸洗不僅破壞鐵塔表面的保護層——鋅層，而且會造成環境汙染。兩種方法都難以徹底除鏽，且易返鏽、起皺，處理後對鐵塔並無保護作用。而且油漆表面附著不好，外層用漆封裝後易起泡，防護周期較短。所以，如何將鏽層轉化為良好的保護膜，提高其與塗漆的附著力，增強防護性能，研究鏽蝕鉄塔的表面處理技術，根據鐵塔的鏽蝕程度和大氣環境確定合適的表面處理工藝，保證防腐塗裝效果和周期是很有必要的，具有重要實用價值和理論意義。鏽蝕鐵塔的防腐塗裝技術的關鍵在於塗裝前鏽蝕表面的處理技術。通常，塗裝前的表面處理技術包括:①機械法(如噴砂法等)、②化學清洗法(如酸洗法等)、③鏽層轉化等。在野外施工存在一定困難。而且，第①、②種方法不適合鏽蝕程度不太嚴重的鍍鋅鐵塔，因為它們會完全除去表面鍍鋅層。表面上未腐蝕的鍍鋅層仍有良好的保護作用，而且，在鍍鋅層上塗裝防腐塗料，可以使塗料和鍍鋅層形成複合保護層，防腐效果很好。鏽層轉化通常採用磷化液清洗表面然後磷 化，但目前的磷化膜長時間在強烈的日照下會發生返白現象，影響附著力，需要在磷化膜表幹後16小時內至少塗一道底漆，制約了其應用。因此，需要開發在常溫下有效將鏽層和鍍鋅層一歩轉化為保護層、油漆附著好、保護周期長、效果好的鐵塔表面處理技術。
發明內容
本發明所要解決的問題是克服現有技術之缺陷、提供一種用於鉄塔防腐的磷化液，所述磷化液可使清洗、鏽層轉化、鋅層磷化以及表面調整一歩完成。以去除金屬表面的氧化皮，表面生成磷化膜保護層，提高金屬的抗腐蝕能力。此外，本發明還要進一歩提供所述磷化液的製備方法。本發明所述技術問題是由以下技術方案實現的。ー種用於鐵塔防腐的磷化液，其IL磷化液採用如下配比的原料製成:
磷酸(體積百分濃度85%, V/V，下同) 180 185 ml,
こ醇(體積百分濃度85%，V/V，下同) 60 65 ml，
OP — 103.0 3.5 ml，
氧化鋅5.0 6.5 g,
CUT-0521.5 2.0g,
硝酸鎳2.5^3.5 g，NCE-COl10.0^14.0 ml,
氯酸鈉1.5^2.0g,
NaF1.5 2.0g,
水餘量。上述用於鐵塔防腐的磷化液，所述磷化液在環境溫度下，pH為0.43，游離酸度(FA)為230點，總酸度(TA)為480點。一種製備上述用於鐵塔防腐的磷化液的方法，所述磷化液按如下步驟製備:
(1)將こ醇加入IL容器中，邊攪拌邊慢慢地加入⑶T-052，使其完全溶解，放置備用；
(2)將氧化鋅加水調成糊狀緩慢加入磷酸溶液中，生成磷酸鋅，完全溶解後，在不斷攪拌下慢慢加入硝酸鎳、NCE-COl溶液、氟化鈉、氯酸鈉、OP — 10，備用；
(3)在不斷攪拌下，將(I)步得到的溶液慢慢注入(2)步的溶液中，然後用水稀釋至1L，即得上述用於鐵塔防腐的磷化液。本發明所述用於鉄塔防腐的磷化液，其關鍵是通過在磷化劑中添加合適的促進劑和螯合劑，提高了生成鹽膜的速度，增強了磷化性能，使鏽層轉化和鋅層磷化一歩完成。解決了傳統塗刷型磷化劑表面易掛灰、漆層不易附著的問題。它具有以下特點:
I)在環境溫度下快速成膜
由於輸電鉄塔防護施工在野外，不便攜帯大型加熱設備，而且刷塗エ藝要求磷化液與鉄塔表面的接觸時間較短，因此如何使磷化液在短時內於常溫下快速成膜是關鍵。為了使磷化液在環境溫度下快速成膜，實驗了多種促進劑。經過大量實驗最終確定硝酸鎳為成膜促進劑。Ni2+可以促進在初級階段磷化膜的生成。實驗證明當Ni (NO3)2為
3.5g/L時，磷化膜的生成速度顯著提高，磷化過程中產生的氣泡明顯減少，磷化膜為深灰色，表面不掛灰，耐蝕性能好。而不加Ni2+時或其加入量不足時生成的磷化膜為淺灰色，耐蝕性能差，表面常有掛灰現象。此外，還在磷化液中加入了氧化促進劑ー氯酸鈉，使新生態的氫原子氧化成水，カロ大陰極區的表面積，從而促進磷酸鹽結晶過程的發生與發展，加快成膜過程。2)鏽層轉化
漆膜的附著力主要受表面鏽層的影響，由於鏽層會繼續與滲透漆膜的腐蝕物質反應，生成各種鐵、鋅的化合物，使其體積膨脹，導致漆膜脫落。因此將鏽層直接轉化為磷化膜，即增強了漆膜的附著力，又使金屬表面的抗腐蝕能力提高，避免了膜下的腐蝕。為了將鏽層徹底轉化為磷化膜，在磷化液中加入了ー種有機螯合剤。它能與鏽層中的主要成分氧化鐵發生化學反應，形成穩定的網狀結構的配位化合物，從而使鐵鏽有效的轉化為具有保護性的膜層，而且牢固地與鐵基體結合在一起。不加螯合劑的磷化液所生成的鏽層轉化膜為褐色，表面粗糙多孔，抗蝕能力差，幾乎沒有轉化效果；加入螯合劑的磷化液所生成的鏽層轉化膜為黑色，表面光滑，抗蝕能力強，且與外層漆膜附著力好。3)高酸度下磷化鋅層
由於鏽層的溶解需要較高的酸度，因此所需磷化液的酸度較高，測得磷化液的PH為
0.43，游離酸度(FA)為230點，總酸度(TA)為480點(傳統鋅層磷化液的FA為2.5點，TA為25點)，磷化液的FA和TA分別為傳統磷化液的92倍和19倍。
但是酸度較高會使鋅層和磷化液反應速度加快，溶解一部分鋅層，產生大量氫氣，致使鋅層減薄，所生成的磷化膜不完整，表面殘留氣泡。經過大量實驗，確定了ー種高效緩蝕劑CUT-052。在磷化液中加入CUT-052能明顯降低其腐蝕鋅層的作用，使磷化過程中生成的氣泡明顯減少。此外，在保證磷化液能有效轉化鏽層和磷化鋅層的同時，加入ZnO以降低磷化液的酸度。4)熱鍍鋅磷化的特殊性
對於熱鍍鋅鋼材，為了使鍍鋅容易進行和増加表面的光澤度，一般都加有一部分鋁，因此，其表面存在氧化鋁偏析層，而Al3+是危害較大的負催化劑，當它在磷化液中的含量超過
0.5g/L時，磷化膜就發花，不均勻，或完全停止成膜。為了消除Al3+的影響，在除鏽磷化液中加入NaF，使溶解出來的Al3+生成不溶性的Na3AlF6沉澱到膜層中去，從而消除Al3+的負催化作用。5)清洗、表面調整、鏽層轉化和鋅層磷化一歩完成
傳統的磷化工藝為:脫脂一水洗一除鏽一水洗一表面調整一磷化一水洗一晾乾。エ藝複雜。通過實驗調節各種試劑的加入量，同時加入OP —10表面活性劑，最終確定除鏽磷化液的配方和エ藝，清洗 、鏽層轉化、鋅層磷化以及表面調整一歩完成。所述磷化液將鏽層直接轉化為磷酸鹽保護膜，同時將鋅層磷化生成復鹽保護膜，不
僅對鐵塔具有保護作用，且增強了漆膜的附著力。通過理論研究與大量實驗，確定了一種高效磷化液配方，使清洗、鏽層轉化、鋅層磷化以及表面調整一歩完成。對鐵塔進行帶鏽磷化、鏽層轉化，施工エ藝簡単。
圖1為恆電位陽極極化曲線圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明做進ー步詳細說明。實施例1本發明所述磷化液成分初選單因素實驗
現場エ藝要求所用磷化液應在常溫下能快速成膜(鏽層轉化，鋅層磷化)，除鏽、磷化過程一歩完成。研製過程初期以H3P04、Zn0、H20為基礎溶液，加入不同的促進劑和螯合劑配製不同的磷化液，做單因素變量實驗，逐一確定合適的添加劑及用量。觀察鏽層轉化膜和鋅層磷化膜的顔色及其表面掛灰情況，鏽層轉化膜應為黑色，鋅層磷化膜應為深灰色，兩種保護膜表面應無掛灰現象，此外以硫酸銅點滴試驗(GB6807 — 86)快速檢驗其耐蝕性能，從而確定出合適的促進劑和螯合剤。經此單因素實驗，初歩確定磷化液的組成成分和其用量如下:
磷酸(85%)150 200ml/L，
こ醇(85%)60 70ml/L,
OP — 10 (エ業)3.0 3.5ml/L,
氧化鋅4.0 8.0g/L,
CUT-0521.0 2.0g/L,硝酸鎳1.5 3.5g/L,
NCE-COl5.0 14.0ml/L,
氯酸鈉1.0 2.5g/L，
NaF1.0 2.0g/L,
實施例2本發明所述磷化液正交實驗
根據單因素實驗所得結果，制定正交設計表，選擇7種因素3個水平做正交實驗，以硫酸銅點滴試驗為快速檢驗鏽層轉化膜耐蝕性的方法，以其耐蝕性為主要指標，以鋅層磷化膜的膜重為參考，確定優化試劑用量。正交實驗表及實驗結果見表I。表I正交實驗表及實驗結果
權利要求
1.一種用於鉄塔防腐的磷化液，其特徵在於，所述磷化液IL採用如下配比的原料製成: 體積百分濃度為85%遊磷酸180 185 ml， 體積百分濃度為85%遊こ醇60 65 ml， OP — 103.0 3.5 ml， 氧化鋅5.0 6.5 g, CUT-0521.5 2.0g, 硝酸鎳2.5^3.5 g， NCE-COl10.0^14.0 ml, 氯酸鈉1.5^2.0g, NaF1.5 2.0g,水餘量。
2.根據權利要求1所述的用於鐵塔防腐的磷化液，其特徵在於，所述磷化液在環境溫度下，PH為0.43，游離酸度FA為230點，總酸度TA為480點。
3.一種製備如權利要求1或2所述的用於鐵塔防腐的磷化液的方法，其特徵在於，其IL磷化液按如下步驟製備: (1)、將こ醇加入IL容器中，邊攪拌邊慢慢地加入⑶T-052，使其完全溶解，放置備用； (2)、將氧化鋅加水調成糊狀緩慢加入磷酸溶液中，生成磷酸鋅，完全溶解後，在不斷攪拌下慢慢加入硝酸鎳、NCE-COl溶液、氟化鈉、氯酸鈉、OP — 10，備用； (3)、在不斷攪拌下，將(I)步驟得到的溶液慢慢注入(2)步驟的溶液中，然後用水稀釋至1L，即得上述用於鐵塔防腐的磷化液。
全文摘要
一種用於鐵塔防腐的磷化液及其製備方法，它採用如下原料製成磷酸180~185ml/L，乙醇60~65ml/L，OP－10 3.0~3.5ml/L，氧化鋅 5.0~6.5g/L，CUT-052 1.5~2.0g/L，硝酸鎳 2.5~3.5g/L，NCE-C0110.0~14.0ml/L，氯酸鈉1.5~2.0g/L，NaF1.5~2.0g/L。本發明可使清洗、鏽層轉化、鋅層磷化以及表面調整一步完成，對鐵塔進行帶鏽磷化、鏽層轉化，施工工藝簡單，防腐效果好。
文檔編號C23C22/36GK103088324SQ20131006635
公開日2013年5月8日 申請日期2013年3月1日 優先權日2013年3月1日
發明者陳穎敏 申請人:華北電力大學(保定)