[0001] 本发明涉及金属表面处理技术领域， 具体涉及一种锌钙系磷化剂、 金属工件及 其表面磷化处理方法。

背景技术

[0002] 为提高产品表面性能或者外观， 通常对工件表面处理技术。 例如， 铝、 铁及其 合金的表面处理工艺深入各行各业中。 而且， 大多数工作在进行表面处理前还 需要经过预处理， 例如， 进行清洗， 除污除油， 某些用途的金属工件还需要进 行磷化处理。

[0003] 磷化处理一般采用磷化剂对金属工件进行预处 理， 以在金属工件表面形成磷化 层， 以便进行后续的表面处理， 增加后续膜的结合力和防腐力。 例如， 对金属 工件进行涂装、 抽管、 抽丝、 冷锻处理之前， 需要在金属工件表面形成皮膜， 以对工件增加防腐性、 润滑性和增加后续涂装的附着力。 然而， 现有的金属工 件表面皮膜在耐腐蚀性方面表现不足， 工序间存放吋间长了容易返锈。

技术问题

[0004] 有鉴于此， 提供一种膜层结晶致密、 具有良好的耐蚀性和稳定性的锌钙系磷化 剂， 以及金属工件表面磷化处理方法和经过磷化处 理后制得的金属工件。

问题的解决方案

技术解决方案

[0005] 一种锌钙系磷化剂， 用于在金属工件表面形成皮膜， 以 2000重量份计， 包括如 下重量份数的成分： 350-450份磷酸， 200-300份硝酸， 150-250份的氧化锌， 20-5 0份轻质碳酸钙， 50-80份马日夫盐， 5-20份柠檬酸， 2-5份硝酸镍， 2-5份硝酸铁 和余量水。

[0006] 一种金属工件表面磷化处理方法， 其包括下列步骤： 配制如上所述的锌钙系磷 化剂； 将锌钙系磷化剂溶于水中配制成磷化溶液， 所述磷化剂的体积浓度为 100- 200ml/L， 将金属工件浸入磷化溶液中， 控制磷化溶液的总酸度为 40-80pt， 控制 磷化温度为 55-80°C， 经过预定吋间处理后， 水洗金属工件， 干燥。

[0007] 以及， 一种金属工件， 其表面具有通过如上所述的金属工件表面磷化 处理方法 形成的皮膜。

发明的有益效果

有益效果

[0008] 上述锌钙系磷化剂是一种先进的中温低澄型锌 钙系磷化剂， 其在传统锌系磷化 剂基础上作了改进， 比锌系磷化剂耐蚀性能更高， 稳定性好， 工艺简单， 做到 适应涂装前膜薄而致密， 锌钙系磷化剂属单组份溶液， 在工艺上减少了表调工 序， 是一种新型涂装前磷化处理材料。 该锌钙系磷化剂可广泛应用于涂装前处 理和工序间存放。

本发明的实施方式

[0009] 以下将结合具体实施例对本发明进行详细说明 。

[0010] 本发明实施例提供一种锌钙系磷化剂， 用于在金属工件表面形成皮膜， 以 2000 重量份计， 包括如下重量份数的成分： 350-450份磷酸， 200-300份硝酸， 150-25 0份的氧化锌， 20-50份轻质碳酸钙， 50-80份马日夫盐， 5-20份柠檬酸， 2-5份硝 酸镍， 2-5份硝酸铁和余量水。

[0011] 具体地， 所述磷酸的重量份数为 380-420份。 优选地， 所述硝酸的重量份数为 2 40-280份， 所述氧化锌的重量份数为 180-220份， 所述轻质碳酸钙的重量份数为 3 0-40份， 所述马日夫盐是磷酸二氢锰， 重量份数为 60-70份， 所述柠檬酸的重量 份数为 8-15份， 所述硝酸镍和硝酸铁的重量份数同为 3-4份。 在使用吋， 磷化剂 的体积浓度为 100-

200ml/L， 所述磷化剂的总酸度为 40-80pt， 所述磷化温度为 55-80°C。

[0012] 在上述锌钙系磷化剂中， 通过控制各成分配比平衡， 以达到较佳成膜效果。 例 如， 当硝酸含量低， 成膜则过慢过薄， 甚至不能成膜， 反之则反应过快导致成 膜过快， 刚成的膜又会被溶解， 膜不够牢固， 所以本实施例优选硝酸的重量份 数为 240-280份。 其中， 磷酸提供主要酸度、 稳定槽液 PH值并且为主要成膜成分 。 钙盐、 锰盐、 氧化锌为主要成膜成分。 柠檬酸控制膜层不会太厚。 硝酸镍增 加磷化膜的耐蚀性， 硝酸铁可以加快反应速度。

[0013] 本实施例中， 锰系磷化膜厚度大、 孔隙少， 磷化晶粒呈密集颗状， 可广泛应用 于涂装前处理和工序间存放。 锌钙系磷化剂是由钙盐， 锌盐， 锰盐和多种添加 剂复配而成。 将金属工件浸入由该磷化液配成的弱酸性处理 液中， 金属与酸及 盐相互作用， 在工件表面生成一层不溶于水的保护性黑色膜 层。 该膜层结晶致 密， 具有良好的耐蚀性和稳定性。

[0014] 本发明实施例还提供一种金属工件表面磷化处 理方法， 其包括下列步骤： 配制 如上所述的锌钙系磷化剂； 将锌钙系磷化剂溶于水中配制成磷化溶液， 所述磷 化剂的体积浓度为 100- 200ml/L， 所述磷化温度为 55-80°C， 将金属工件浸入磷化 溶液中， 控制磷化溶液的总酸度为 40-80pt， 经过预定吋间处理后， 水洗金属工 件， 干燥。

[0015] 在金属工件浸入磷化溶液吋， 控制磷化溶液的总酸度优选为 40-60pt。 表面磷化 处理吋， 锌钙系磷化剂温度控制在 60-80°C。 金属工件浸入磷化溶液的吋间优选 为 5-10分钟。 在金属工件浸入磷化溶液前， 先对金属工件进行除油、 酸洗处理。 总酸度计量方式为： 用移液管吸取 10mL锌钙系磷化剂试液于 250mL锥形烧瓶中 ， 加 2-3滴酚酞指示液。 用 O.lmol/L的氢氧化钠标准液滴定至溶液呈粉红色� �� 即 为终点， 所消耗氢氧化钠标准液毫升数即为该槽液的总 酸度。

[0016] 本发明实施例还提供一种金属工件， 其通过如上所述的金属工件表面磷化处理 方法进行处理， 在金属工件表面形成皮膜。 形成皮膜的厚度为 3-10微米。 皮膜可 对金属工件进行保护， 且色泽光亮， 具有良好的耐蚀性和附着力。

[0017] 以下通过具体实例说明本发明实施例的锌钙系 磷化剂及其处理方法等方面。

[0018] 实施例 1

[0019] 按照下列重量份数混合各成分 （总量为 2000重量份） ： 350份磷酸， 200份硝酸

， 150份的氧化锌， 20份轻质碳酸钙， 50份马日夫盐， 5份柠檬酸， 2份硝酸镍， 2份硝酸铁和余量水， 搅拌， 混合均匀， 配制成磷化剂。

[0020] 磷化处理方法： 按照上述方法配制好锌钙系磷化剂； 金属工件以铁件为例， 将 铁件除油， 水洗， 再酸洗并水洗后， 浸入磷化溶液中， 所述磷化溶液中锌钙系 磷化剂的体积浓度为 100 ml/L， 金属工件以铁件为例， 将铁件浸入磷化溶液中， 控制磷化溶液的总酸度为 40-60pt， 在 60度温度下， 经过 10分钟处理后， 水洗金 属工件， 干燥。 在处理过程中， 可及吋添加磷化剂， 以保证工作液的效果。

[0021] 经过上述磷化溶液处理后， 观察工件表面， 发现工件表面有一层黑色膜层， 颜 色均匀， 皮膜细致， 用指甲能画出明显的印迹， 磷化膜层厚度约为 3-10μηι (微 米） ， 适用于涂装前处理和工序间存放。 室内存放 2个月不生锈。

[0022] 实施例 2

[0023] 按照下列重量份数混合各成分 （总量为 2000重量份） ： 360份磷酸， 220份硝酸

， 160份的氧化锌， 30份轻质碳酸钙， 60份马日夫盐， 8份柠檬酸， 3份硝酸镍， 3份硝酸铁和余量水， 搅拌， 混合均匀， 配制成磷化剂。

[0024] 磷化处理方法： 按照上述方法配制好锌钙系磷化剂； 金属工件以铁件为例， 将 铁件除油， 水洗， 再酸洗并水洗后， 浸入磷化溶液中， 所述磷化溶液中锌钙系 磷化剂的体积浓度为 100 ml/L， 金属工件以铁件为例， 将铁件浸入磷化溶液中， 控制磷化溶液的总酸度为 50-60pt， 在 60度温度下， 经过 8分钟处理后， 水洗金属 工件， 干燥。 在处理过程中， 可及吋添加磷化剂， 以保证工作液的效果。

[0025] 经过上述磷化溶液处理后， 观察工件表面， 发现工件表面有一层黑色膜层， 颜 色均匀， 皮膜细致， 用指甲能画出明显的印迹， 磷化膜层厚度约为 3-10μηι (微 米） ， 适用于涂装前处理和工序间存放。 室内存放 2个月不生锈。

[0026] 实施例 3

[0027] 按照下列重量份数混合各成分 （总量为 2000重量份） ： 380份磷酸， 240份硝酸

， 180份的氧化锌， 40份轻质碳酸钙， 70份马日夫盐， 10份柠檬酸， 3份硝酸镍 ， 3份硝酸铁和余量水， 搅拌， 混合均匀， 配制成磷化剂。

[0028] 磷化处理方法： 按照上述方法配制好锌钙系磷化剂； 金属工件以铁件为例， 将 铁件除油， 水洗， 再酸洗并水洗后， 浸入磷化溶液中， 所述磷化溶液中锌钙系 磷化剂的体积浓度为 150 ml/L， 金属工件以铁件为例， 将铁件浸入磷化溶液中， 控制磷化溶液的总酸度为 50-60pt， 在 60度温度下， 经过 5分钟处理后， 水洗金属 工件， 干燥。 在处理过程中， 可及吋添加磷化剂， 以保证工作液的效果。

[0029] 经过上述磷化溶液处理后， 观察工件表面， 发现工件表面有一层黑色膜层， 颜 色均匀， 皮膜细致， 用指甲能画出明显的印迹， 磷化膜层厚度约为 3-10μηι (微 米） ， 适用于涂装前处理和工序间存放。 室内存放 2个月不生锈。

[0030] 实施例 4

[0031] 按照下列重量份数混合各成分 （总量为 2000重量份） ： 450份磷酸， 280份硝酸

， 220份的氧化锌， 50份轻质碳酸钙， 80份马日夫盐， 20份柠檬酸， 5份硝酸镍 ， 5份硝酸铁和余量水， 搅拌， 混合均匀， 配制成磷化剂。

[0032] 磷化处理方法： 按照上述方法配制好锌钙系磷化剂； 金属工件以铁件为例， 将 铁件除油， 水洗， 再酸洗并水洗后， 浸入磷化溶液中， 所述磷化溶液中锌钙系 磷化剂的体积浓度为 200 ml/L， 金属工件以铁件为例， 将铁件浸入磷化溶液中， 控制磷化溶液的总酸度为 40-50pt， 在 60度温度下， 经过 5分钟处理后， 水洗金属 工件， 干燥。 在处理过程中， 可及吋添加磷化剂， 以保证工作液的效果。

[0033] 经过上述磷化溶液处理后， 观察工件表面， 发现工件表面有一层黑色膜层， 颜 色均匀， 皮膜细致， 用指甲能画出明显的印迹， 磷化膜层厚度约为 3-10μηι (微 米） ， 适用于涂装前处理和工序间存放。 室内存放 2个月不生锈。

[0034] 需要说明的是， 本发明并不局限于上述实施方式， 根据本发明的创造精神， 本 领域技术人员还可以做出其他变化， 这些依据本发明的创造精神所做的变化， 都应包含在本发明所要求保护的范围之内。