[发明专利]一种绿色低温快速制备磷化膜的方法

说明书

本发明公开了一种绿色低温快速制备磷化膜的方法。该方法包括：1)以质量份数计，将磷酸二氢盐5～8份、硝酸盐6～9份、磷酸0.5～3份、氧化石墨烯0.05～0.5份、稳定剂0.1～1份、pH缓冲剂6～10份、水100～120份的原料组分投入反应釜中，升温至20～40℃，搅拌20～60分钟后出釜；2)将配制的磷化处理液放入磷化池内，使磷化处理的温度升至15～40℃，然后将钢铁试件浸入其中，处理2～20分钟，晾干，得到磷化膜。本发明得到的磷化膜外观灰亮，具有较好的耐蚀性，与油漆的附着力强。本发明的磷化方法磷化速度快，磷化温度低，膜层结晶细，磷化液稳定、沉渣少，对人与环境无毒无害，成本低廉。

技术领域

本发明公开了磷化膜，特别是涉及一种绿色低温快速制备磷化膜的方法，属于材料科学和表面技术领域。

背景技术

金属在喷涂、涂装前都必须对其表面进行转化处理，使其生成转化膜。转化膜包括磷化膜、钝化膜、有机膜、稀土转化膜以及溶胶硅烷膜等。其中磷化膜制备是把金属零部件进入到含有Zn，Ni，Mn，Fe等特定的酸式磷酸盐为主体的盐溶液中，同时加入各种复合添加剂，经过化学处理，在金属零部件的表面生成具有一定厚度难溶于水的磷酸盐转化膜。磷化的目的主要是：给基体金属提供保护，在一定程度上防止金属被腐蚀；用于涂漆前打底，提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力；在金属冷加工工艺中起减摩润滑作用。

目前，国内外磷化处理使用较多的是中温、高温磷化，不仅能耗大、处理工艺时间长和沉渣多，而且磷化后需进行封闭处理，使磷化处理工艺复杂化，直接影响着涂装生产的质量、产量或成本。

目前，用于钢铁材料磷化处理的磷化液仍有很多缺陷，磷化液的各方面性能仍有待改进。

传统的磷化工艺是十分耗时的并且操作温度相对较高。

公开号为CN101029386A的中国专利申请公开了一种用于钢板及镀锌板处理的含钙锌锰三元阳离子磷化液，虽然该磷化液具有磷化膜形成速度快，与电泳涂层配套性好，但是该磷化液的浓度大，成本高，工作温度在40～60℃，不适应低温磷化的要求。

申请号为CN103469187A的专利申请公开了一种用于钢铁表面磷化黑化的处理液，虽然该处理液操作的温度为常温而且处理后的钢铁表面光亮耐腐蚀，膜层质量好，但是该磷化液磷化钢铁材料速度慢，磷化所需时间长。

传统的促进剂如氮化物，硝酸盐和氯酸盐等虽可以有效地提高磷酸盐涂层的性能，但对人体健康和环境有害。

申请号为CN201610397553.4的中国发明专利申请公开了一种碳钢管常温磷化液的配方，该配方虽然可以在接近常温下进行较快地进行工件的磷化处理，但是使用了有毒有害的亚硝酸钠和氟化钠作为促进剂，而且比例较高，产生的三废处理难度大，不满足环保的需求。

申请号为CN201510387197.3的中国发明专利申请，提供了一种有机和无机复配的锌系磷化液促进剂，虽有效地减少了磷化过程的操作时间，但是所使用的无机促进剂中含有亚硝酸锌、氯酸钠和过氧化氢等强氧化强还原试剂，对操作设备有一定的腐蚀以及对人体健康有害，而且成本较高，不适宜大量生产需要。

为了适应快速发展的市场竞争需要，提高磷化液的质量，实现常温快速形成磷化膜，降低能耗成本，工艺过程简单化、功能化等成为当前的发展趋势。而根据目前现有的磷化液配方设计中，还尚未涉及到关于氧化石墨烯促进磷化膜成膜的相关方面的研究。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种绿色低温快速制备磷化膜的方法，用以解决现有的磷化处理能耗大、处理时间长、磷化工艺复杂等导致磷化成本增加的问题，实现低成本制备耐蚀、耐磨的磷化膜，并且所使用的磷化液不含有害的亚硝酸钠和铬等金属离子，操作温度为常温，符合节能环保降耗要求。