一种少渣少灰的锌系磷化液
阅读说明：本技术 一种少渣少灰的锌系磷化液 (Zinc-based phosphating solution with less slag and ash ) 是由 许峻豪 于 2021-11-04 设计创作，主要内容包括：一种少渣少灰的锌系磷化液,涉及磷化液技术领域,其包括以下质量百分比的组分：磷酸16～17%、氧化锌4～5%、硝酸锌26.5～27.5%、N-羟乙基乙二胺三乙酸1.5～5%、1,10-二氮菲0.5～2%、双氧水0.5～2.5%、去离子水44～50%。本发明可减少磷化过程中钢管表面产生的磷灰磷渣,并提高磷化效果,改善磷化膜的质量。(A zinc phosphating solution with less slag and less ash relates to the technical field of phosphating solutions, and comprises the following components in percentage by mass: 16-17% of phosphoric acid, 4-5% of zinc oxide, 26.5-27.5% of zinc nitrate, 1.5-5% of N-hydroxyethyl ethylenediamine triacetic acid, 0.5-2% of 1, 10-phenanthroline, 0.5-2.5% of hydrogen peroxide and 44-50% of deionized water. The invention can reduce the phosphorus ash and slag generated on the surface of the steel pipe in the phosphorization process, improve the phosphorization effect and improve the quality of a phosphorization film.)
技术领域
本发明涉及磷化液技术领域，尤其指一种少渣少灰的锌系磷化液。
背景技术
锌系磷化液是金属材料防腐蚀的重要材料之一，其目的在于给基体金属提供防腐蚀保护、用于喷漆前打底、提高覆膜层的附着力与防腐蚀能力及在金属加工中起减摩润滑作用等。
普通钢管冷拔作业中通常会用到锌系磷化液，但在使用过程中，会出现磷渣和磷灰。在磷化液使用后期，这种情况尤为严重，大量的磷渣或磷灰会覆盖在钢管上，一方面使得钢管表面的磷化膜的厚薄不均，这是因为钢管本身在拉拔过程中由于拔制力不均匀导致拔出的管子壁厚不均匀，再由于大量磷渣磷灰的覆盖，管子表面就更容易出现斑块或者条纹，其不仅影响了钢管的外观和质量，而且不均匀的摩擦阻力对模具也会有损害；另一方面，大量的磷渣和磷灰不仅增加了工人的清渣清灰工作量，而且由于磷化液的稳定性会逐渐变差，导致其使用寿命降低，因此消耗会相应增加，这也就导致了环保治理费的增加。
发明内容
本发明的目的在于提供一种少渣少灰的锌系磷化液，减少磷化过程中钢管表面产生的磷灰磷渣，并提高磷化效果，改善磷化膜的质量。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种少渣少灰的锌系磷化液，包括以下质量百分比的组分：磷酸16~17%、氧化锌4~5%、硝酸锌26.5~27.5%、N-羟乙基乙二胺三乙酸1.5~5%、1,10-二氮菲0.5~2%、双氧水0.5~2.5%、去离子水44~50%。
优选地，该少渣少灰的锌系磷化液包括以下质量百分比的组分：磷酸16.4%、氧化锌4.3%、硝酸锌26.8%、N-羟乙基乙二胺三乙酸3.6%、1,10-二氮菲1.3%、双氧水2%、去离子水45.6%。
其中，所述磷酸为浓度85%的磷酸；所述氧化锌为纯度98%的氧化锌；所述硝酸锌为纯度98%的硝酸锌；所述双氧水为浓度30%的双氧水。
本发明的有益效果在于：在钢管冷拔作业过程中使用本发明提供的锌系磷化液，一方面可在很大程度上减少磷渣磷灰的生成，另一方面还可提高磷化效果，改善钢管表面形成的磷化膜的质量。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种少渣少灰的锌系磷化液，包括以下质量百分比的组分：磷酸16.4%、氧化锌4.3%、硝酸锌26.8%、N-羟乙基乙二胺三乙酸1.5%、1,10-二氮菲1.3%、双氧水2%、去离子水47.7%。
实施例2
一种少渣少灰的锌系磷化液，包括以下质量百分比的组分：磷酸16.4%、氧化锌4.3%、硝酸锌26.8%、N-羟乙基乙二胺三乙酸3.6%、1,10-二氮菲1.3%、双氧水2%、去离子水45.6%。
实施例3
一种少渣少灰的锌系磷化液，包括以下质量百分比的组分：磷酸16.4%、氧化锌4.3%、硝酸锌26.8%、N-羟乙基乙二胺三乙酸4.6%、1,10-二氮菲1.3%、双氧水2%、去离子水44.6%。
对比例1
一种少渣少灰的锌系磷化液，包括以下质量百分比的组分：磷酸16.4%、氧化锌4.3%、硝酸锌26.8%、1,10-二氮菲1.3%、双氧水2%、去离子水49.2%。
上述各实施例及对比例的组分数据对比如下表1所示。
表1 实施例1-3及对比例1的组分数据对比
性能测试
对上述各实施例和对比例的锌系磷化液进行性能测试，具体地，在500ml烧杯中，放入总酸度20点的锌系磷化液，然后取用普通的碳钢水管并将其放入烧杯中，以70℃的磷化温度进行磷化，磷化时间为20分钟，然后将磷化后的碳钢水管取出进行检测，得到的数据如下表2所示。
表2 实施例1-3及对比例1的碳钢水管磷化后的性能
通过表2的测试结果可知，N-羟乙基乙二胺三乙酸（HEDTA）的加入能明显抑制磷渣的生产，在用量4.6%时的抑制效果更好，但由于用量3.6%时的效果与其相差不大，因此在实际生产应用中，本领域的技术人员可以根据对生产成本的考量而选择在配方中采用3.6%用量的N-羟乙基乙二胺三乙酸（HEDTA）。
实施例4
一种少渣少灰的锌系磷化液，包括以下质量百分比的组分：磷酸16.4%、氧化锌4.3%、硝酸锌26.8%、N-羟乙基乙二胺三乙酸3.6%、1,10-二氮菲0.5%、双氧水2%、去离子水46.4%。
实施例5
一种少渣少灰的锌系磷化液，包括以下质量百分比的组分：磷酸16.4%、氧化锌4.3%、硝酸锌26.8%、N-羟乙基乙二胺三乙酸3.6%、1,10-二氮菲1.3%、双氧水2%、去离子水45.6%。
实施例6
一种少渣少灰的锌系磷化液，包括以下质量百分比的组分：磷酸16.4%、氧化锌4.3%、硝酸锌26.8%、N-羟乙基乙二胺三乙酸3.6%、1,10-二氮菲1.8%、双氧水2%、去离子水45.1%。
对比例2
一种少渣少灰的锌系磷化液，包括以下质量百分比的组分：磷酸16.4%、氧化锌4.3%、硝酸锌26.8%、N-羟乙基乙二胺三乙酸3.6%、双氧水2%、去离子水46.9%。
上述各实施例及对比例的组分数据对比如下表3所示。
表3 实施例4-6及对比例2的组分数据对比
性能测试
对上述各实施例和对比例的锌系磷化液进行性能测试，具体地，在500ml烧杯中，放入总酸度20点的锌系磷化液，然后取用普通的碳钢水管并将其放入烧杯中，以70℃的磷化温度进行磷化，磷化时间为20分钟，然后将磷化后的碳钢水管取出进行检测，得到的数据如下表4所示。
表4 实施例4-6及对比例2的碳钢水管磷化后的性能
通过表4的测试结果可知，1,10-二氮菲（phen）的加入除了对磷渣有影响之外，还对溶液中的亚铁影响大，对磷化膜的质量也有影响，可见加入1,10-二氮菲（phen）能够减少磷化液中亚铁的含量，从而改善磷化膜的质量，在用量1.8%时的效果更好，但由于用量1.3%时的效果与其相差不大，因此在实际生产应用中，本领域的技术人员可以根据对生产成本的考量而选择在配方中采用1.3%用量的1,10-二氮菲（phen）。
实施例7
一种少渣少灰的锌系磷化液，包括以下质量百分比的组分：磷酸16.4%、氧化锌4.3%、硝酸锌26.8%、N-羟乙基乙二胺三乙酸3.6%、1,10-二氮菲1.3%、双氧水0.5%、去离子水47.7%。
实施例8
一种少渣少灰的锌系磷化液，包括以下质量百分比的组分：磷酸16.4%、氧化锌4.3%、硝酸锌26.8%、N-羟乙基乙二胺三乙酸3.6%、1,10-二氮菲1.3%、双氧水2%、去离子水45.6%。
实施例9
一种少渣少灰的锌系磷化液，包括以下质量百分比的组分：磷酸16.4%、氧化锌4.3%、硝酸锌26.8%、N-羟乙基乙二胺三乙酸3.6%、1,10-二氮菲1.3%、双氧水2.5%、去离子水44.6%。
对比例3
一种少渣少灰的锌系磷化液，包括以下质量百分比的组分：磷酸16.4%、氧化锌4.3%、硝酸锌26.8%、N-羟乙基乙二胺三乙酸3.6%、1,10-二氮菲1.3%、去离子水49.2%。
上述各实施例及对比例的组分数据对比如下表5所示。
表5 实施例7-9及对比例3的组分数据对比
性能测试
对上述各实施例和对比例的锌系磷化液进行性能测试，具体地，在500ml烧杯中，放入总酸度20点的锌系磷化液，然后取用普通的碳钢水管并将其放入烧杯中，以70℃的磷化温度进行磷化，磷化时间为20分钟，然后将磷化后的碳钢水管取出进行检测，得到的数据如下表6所示。
表6 实施例7-9及对比例3的碳钢水管磷化后的性能
通过表6的测试结果可知，足量的双氧水的加入，亦有助于减少磷渣的生成，实际上，双氧水主要是将溶液中的亚铁氧化成三价铁，从而便于磷渣的析出，减少钢管表面的磷灰，以改善磷化膜的质量。但双氧水的用量不宜太多，否则影响磷化膜的生成，因此在双氧水用量为2%时的效果更好。
上述实施方式提供的少渣少灰的锌系磷化液应用到实际的钢管冷拔生产作业中，达到的磷化效果较好，磷化膜附着力也较强，磷化过程所产生的磷渣少，钢管表面的磷灰也少，另一方面也在很大程度上减轻了工人的清渣清灰工作量。而且由于该磷化液中的亚铁含量减少，磷渣也更易于析出，因此磷化液本身稳定性得到一定程度的提高，不会像普通的锌系磷化液那样稳定性很差而产生浪费，增加生产过程的消耗量，这不仅降低了生产成本，还能减少环保治理的费用。总而言之，本发明所提供的少渣少灰的锌系磷化液能够很好地解决现有的普通锌系磷化液存在的问题，具备较好的使用价值和前景。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
为了让本领域普通技术人员更方便地理解本发明相对于现有技术的改进之处，本发明的一些描述已经被简化，并且为了清楚起见，本申请文件还省略了一些其它元素，本领域普通技术人员应该意识到这些省略的元素也可构成本发明的内容。