锌钙系磷化液
阅读说明：本技术 锌钙系磷化液 (Zinc-calcium series phosphating solution ) 是由 苗慧鹏 张�浩 苗旭宏 于 2020-12-21 设计创作，主要内容包括：本发明涉及锌钙系磷化液。该锌钙系磷化液,按质量百分比,配方如下磷酸：5.0至8.0；硝酸：2.0至4.0；氧化锌：2.0至4.0：硝酸钙：20.0至30.0；硝酸镍：0.5至1.0；促进剂：0.02至0.03；余量为水。提高了锌钙系磷化膜的耐腐蚀性。(The invention relates to a zinc-calcium phosphating solution. The zinc-calcium phosphating solution comprises the following phosphoric acid in percentage by mass: 5.0 to 8.0; nitric acid: 2.0 to 4.0; zinc oxide: 2.0 to 4.0: calcium nitrate: 20.0 to 30.0; nickel nitrate: 0.5 to 1.0; accelerator (b): 0.02 to 0.03; the balance being water. The corrosion resistance of the zinc-calcium series phosphating film is improved.)
技术领域
本发明总体涉及金属材料表面化学处理领域，更具体地涉及高耐蚀性中温锌钙系磷化液。
背景技术
钙是迄今为止在磷化处理中使用的最广泛的无机盐添加剂之一。用钙作为磷化添加剂源于钙是一种公认的缓蚀剂。20世纪50年代末，首先出现在英国，但发展缓慢， 20世纪80年代才趋于完整。20世纪80年代末，我国有人开始研究，到20世纪90 年代得到迅速发展。通过研究，发现钙的加入，至少可以达到改善磷化液的性能，细化磷化膜的晶粒、膜厚，较大幅度地增强磷化膜的耐蚀性，减少残渣等效果。锌系磷化中加入钙，由于钙离子参与成膜，按磷化膜的成分分类法，将其称为锌钙系磷化。
从节约能源考虑，磷化液应向常、低温方向发展，但中温磷化因其所得膜层耐蚀性好、结合力好、耐热、处理时间短、生产效率高等一系列优点而在工厂中被广泛地使用。
CN104711555A公开了一种锌钙系磷化剂，所用原料及质量百分比如下：磷酸 2～4％、硝酸钙18～26％、硝酸锌15～20％、磷酸二氢铵1～1.2％、磷酸二氢钠1～1.2％、酒石酸0.1～0.5％、焦磷酸钠0.1～0.5％、综合性磷化处理助剂0.1～0.5％及水余量。
CN03374714A公开了一种金属冷拔用锌钙系磷化液，是由以下重量比组成的水溶液：磷酸315KG；氧化锌75KG；硝酸钙400KG；硝酸锌200KG；稀硝酸50KG 添加剂75KG；水300KG。
锌钙系磷化生产线的工艺流程是脱脂—水洗—酸洗—水洗—表调—磷化—水洗—烘干。锌钙系磷化产品发展到今天成熟稳定，一般锌钙系磷化膜的耐腐蚀性在硫酸铜点滴实验在1至3分钟左右，但在某些对耐蚀性要求更高的用户来说，现有的锌钙系磷化产品耐蚀性达不到用户的要求。
发明内容
本发明的目的在于提高锌钙系磷化液耐蚀性能的难题，使磷化膜在硫酸铜点滴实验中能保持5分钟以上不锈蚀。
根据本发明，提供了一种锌钙系磷化液，按质量百分比，配方如下：磷酸：5.0 至8.0；硝酸：2.0至4.0；氧化锌：2.0至4.0：硝酸钙：20.0至30.0；硝酸镍：0.5 至1.0；促进剂：0.02至0.03；余量为水。
通过对现有的锌钙系磷化液配方进行改变，将参与生成磷化膜的钙离子和锌离子的比例进行调整以及调整促进剂和缓蚀剂的种类和含量，从而达到了不改变现有生产工艺，磷化膜的细腻程度和耐蚀性，以及磷化液的稳定性有了较大的提高。
优选地，所述磷酸的浓度为85％。
优选地，所述水为去离子水。
优选地，所述水为自来水。
具体实施方式
本发明的锌钙系磷化液的配方中包括：磷酸、硝酸、氧化锌、硝酸钙、硝酸镍、促进剂、水。
根据本发明的具体实施方式的锌钙系磷化液，按质量百分比，配方如下：磷酸：5.0至8.0；硝酸：2.0至4.0；氧化锌：2.0至4.0：硝酸钙：20.0至30.0；硝酸镍：0.5 至1.0；促进剂：0.02至0.03；余量为水。
本发明人针对磷化膜耐蚀性比较高的客户，研发了此磷化液，从而使磷化后工件的耐蚀性提高了一个台阶，而且磷化膜更加细腻，使后续的电泳或喷漆等工艺完成后，漆膜的耐蚀性和附着力有了较大的提升。
磷酸和金属离子形成磷酸盐，是磷化膜的主要成分，含量多少直接影响膜的质量。
钙是形成磷化膜的主要元素之一，硝酸根则加速磷化，缩短磷化时间。
氧化锌通过与Ca2+、Fe2+、H3PO4反应形成磷化膜。
硝酸镍中的Ni2+主要是提高磷化速度，提高磷化膜中的耐蚀性能，NO3 -则也起到促进作用。
促进剂的加入能够加速化学反应速度，缩短磷化时间。
需要说明的是，所述磷酸的浓度为85％；所述水可以为去离子水，也可以为自来水，取水方便而且成本更低。
实施例1
根据本发明的实施例1的锌钙系磷化液，按质量百分比，配方如下：磷酸：5.0；硝酸：4.0；氧化锌：4.0：硝酸钙：30.0；硝酸镍：1.0；促进剂：0.03；余量为水。
采用如下的条件继续实验：
1.工艺流程
脱脂——水洗——酸洗——水洗——磷化——水洗——放置24h——检验
2.磷化工艺条件
温度：65±0.5℃
时间：0-10min
随着磷化时间的增加，耐蚀性提高，这是因为不溶性磷酸盐随时间的增加而不断在铁表面沉积的结果。但耐蚀性在整个磷化过程中，其随时间变化并非线性的，磷化时间过长，膜厚度增加会造成底漆的附着力下降。因此，在生产过程中，可根据要求控制时间来取得理想的耐蚀性和一定的膜厚，保证基体和涂料间有良好的结合力。
3.磷化膜性能实验
按GB6807-2001进行点滴实验。
配制500ml工作液，磷化10批试片，磷化时间为7min中，处理面积为0.07平方米，并且将磷化液的游离酸度控制在2.70-4.00点。最后测得的平均点滴时间为350s。
实施例2
实施例2根实施例1相比，只是各组分的质量百分配比有所改变，其他内容完全相同，为了简便表述，相同的内容在此不再赘述，实施例2的锌钙系磷化液的各组分的质量百分配比如下：磷酸：6.0；硝酸：3.0；氧化锌：3.0：硝酸钙：20.0；硝酸镍： 0.5；促进剂：0.02；余量为水。
配制500ml工作液，磷化10批试片，磷化时间为7min中，处理面积为0.07平方米，并且将磷化液的游离酸度控制在2.70-4.00点。最后测得的平均点滴时间为400s。
实施例3
实施例3根实施例1和2相比，只是各组分的质量百分配比有所改变，其他内容完全相同，为了简便表述，相同的内容在此不再赘述，实施例3的锌钙系磷化液的各组分的质量百分配比如下：根据本发明的实施例1的锌钙系磷化液，按质量百分比，配方如下：磷酸：5.0；硝酸：4.0；氧化锌：4.0：硝酸钙：25.0；硝酸镍：0.7；促进剂：0.025；余量为水。
配制500ml工作液，磷化10批试片，磷化时间为7min中，处理面积为0.07平方米，并且将磷化液的游离酸度控制在2.70-4.00点。最后测得的平均点滴时间为360s。
应理解，本发明的范围是由权利要求限定的，上面的实施例仅是举例说明本发明。