[发明专利]一种钢铁表面擦拭亮化液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁表面用化学清洗剂。

背景技术

[0002] 钢铁构件的腐蚀现象无处不在，由此造成的材料浪费和经济损失不可估量。因而，金属的腐蚀与防护问题已日益引起人们的关注，金属腐蚀的防护技术也得到了相应发展和广泛应用。在各种防护途径中，尤以涂层防护应用最为广泛。而在涂层制备前必须对构件表面进行除油、除锈等预处理，以得到洁净表面。传统的预处理工艺先热碱法除油，经水洗后再酸洗除锈，不但工序繁多，污染严重，占地面积大，而且存在化工原料和能源浪费大、人工除锈效率低、普通酸除锈易返锈和积留残酸等问题。目前，国内已有不少集除油、除锈、磷化、钝化为一体的综合处理液研究，但多数处理液存在着一定不足，如含F^-、NO^2-、Cr³⁺等毒性离子、成分复杂、处理所需温度高、对于不可拆卸构件和户外大型构件局部处理难以实现、处理液成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种钢铁表面擦拭亮化液及其制备方法。

本发明是一种钢铁表面擦拭亮化液及其制备方法，其钢铁表面擦拭亮化液，按浓度计量，其配方为：磷酸320~380ml·L^-1、氧化锌5~10g·L^-1、氯酸钾1~4g·L^-1、磷酸二氢锌8~15g·L^-1、酒石酸5~15g·L^-1、硝酸锌4~8g·L^-1、乳化剂10~20ml·L^-1。

钢铁表面擦拭亮化液的制备方法，其步骤为：

（1）按以上所述的配方，称量各组分用量；

（2）在室温下将磷酸二氢锌用水调成糊状，加入磷酸溶液，边加边搅拌；

（3）将硝酸锌及其他组分溶入，最后加入余量水，不断搅拌至溶液呈无色透明状即得钢铁表面擦拭亮化液。

本发明的有益之处是：成分简单、成本低廉、无污染、易操作、耐腐蚀性能优良，在常温下对钢铁构件表面实施光洁，能有效快速地除去表面油污和锈迹，并在钢铁构件表面形成一层薄而致密均匀的磷化膜，防锈耐腐蚀，可直接制备涂层。

具体实施方式

本发明是一种钢铁表面擦拭亮化液及其制备方法，其钢铁表面擦拭亮化液，按浓度计量，其配方为：磷酸（H₃PO₄）320~380ml·L^-1、氧化锌（ZnO）5~10g·L^-1、氯酸钾（KClO₃）1~4g·L^-1、磷酸二氢锌（Zn(H₂PO₄)₂）8~15g·L^-1、酒石酸（C₄H₆O₆）5~15g·L^-1、硝酸锌（Zn(NO₃)₂）4~8g·L^-1、乳化剂（OP-10）10~20 ml·L^-1。

钢铁表面擦拭亮化液的制备方法，其步骤为：

（1）按以上所述的配方，称量各组分用量；

（2）在室温下将磷酸二氢锌用水调成糊状，加入磷酸溶液，边加边搅拌；

（3）将硝酸锌及其他组分溶入，最后加入余量水，不断搅拌至溶液呈无色透明状即得钢铁表面擦拭亮化液。

本发明的亮化液可在常温下现配现用，也可预先配制成浓缩液，阴凉处封装保存（避免阳光直射，以免变质），待使用时稀释成所需浓度即可。此亮化液的使用温度为0℃~50℃，使用时可采用擦拭或浸渍的方式将亮化液作用于待处理钢铁构件表面，发生化学和电化学反应，油污和锈迹被除去，最后在钢铁构件表面沉积形成一层不溶于水的结晶型磷酸盐转化膜，其组成微粒主要有金属离子（如Zn²⁺、Fe²⁺等）、磷酸根离子和一定浓度的游离磷酸。对于钢铁锌系磷化膜主要由难溶性的Zn₃(PO₄)₂·4H₂O和Zn₂Fe(PO₄)₃·4H₂O组成。

在本发明的亮化液组分中磷酸（H₃PO₄）既提供酸性条件，又使固态锈层中的Fe²⁺与Fe³⁺游离出来并形成难容盐（Fe₂O₃·xH₂O+2H₃PO₄=2FePO₄↓+（3+x）H₂O，3FeO·xH₂O+ 2H₃PO₄=Fe₃(PO₄)₂↓+（3x+3）H₂O），从而达到除锈目的，另外磷酸与Zn²⁺、Fe²⁺反应生成难溶的磷酸氢盐和磷酸二氢盐成为磷酸盐膜层；氯酸钾（KClO₃）为氧化剂，主要作用是加速氢离子在阴极的放电(2H⁺+2e=H₂↑)速度，防止副产物H和Fe²⁺（Fe+2H⁺=Fe²⁺+2H）的积累阻碍磷化的继续进行；氧化锌（ZnO）为成膜剂，是基本的成膜物质，磷化过程中与磷酸反应生成磷酸盐（ZnO+2H₃PO₄＝Zn(H₂PO₄)₂+H₂O），对磷化膜的形成起着决定性作用；磷酸二氢锌（Zn(H₂PO₄)₂）为助成膜剂（3Zn(H₂PO₄)₂+4H₂O=Zn₃(PO₄)₂·4H₂O↓+4H₃PO₄），主要起稳定磷化液、细化结晶、改良膜性能等作用，可以用作缓冲剂，使磷化液的pH值较长时间稳定在一定范围内；酒石酸（C₄H₆O₆）可与Fe³⁺、Zn^2 +形成可溶性配合物起配位作用，能稳定槽液、降低沉渣量，同时还可降低膜厚，改善膜的质量；硝酸锌（Zn(NO₃)₂为促进剂，与KClO₃配合氧化Fe²⁺，促进磷化膜均匀生长；乳化剂（OP-10）为表面活性剂，可通过乳化作用除去待处理钢铁构件表面油污，同时可以改善亮化液对构件表面的润湿性能，降低对前处理的要求。因此，本发明的亮化液综合了上述各组分的有益功效，能迅速除去钢铁构件表面油污和锈迹，并形成薄而致密均匀的磷化膜，防锈耐腐蚀效果显著，不含F^-、NO₂^-、Cr³⁺等毒性离子，且处理后可直接制备涂层，是一种集除油、除锈、磷化、钝化为一体的高效环保亮化液，既可简化钢铁构件涂层制备前预处理工序，又可提高生产效率和灵活性。