本發(fā)明屬于除銹防腐技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種環(huán)保型除銹磷化劑及其制備和使用方法。

背景技術(shù)：

鋼鐵表面在進(jìn)行成型、軋制、涂裝和噴塑之前，必須要對鋼鐵表面進(jìn)行除銹和磷化預(yù)處理，目的是增加鋼鐵表面潤滑性，同時提高鋼鐵表面的防銹性和附著力，是保證后道工序質(zhì)量的關(guān)鍵。因此，除銹磷化劑主要應(yīng)用于鋼鐵表面的除銹磷化處理，可用于鋼型材、汽用板材、線材管材等生產(chǎn)線上的前處理除銹、防銹、磷化工藝段。目前除銹磷化劑主要存在工藝配方復(fù)雜，不適于大批量生產(chǎn)，廢渣排放較多等問題，同時所形成的磷化膜疏松和粗細(xì)不均，不能滿足工件耐蝕性的要求，其生產(chǎn)成本也較高，不具備市場競爭力。

公開號為cn1546728a的中國發(fā)明專利申請公開了一種常溫三合一清洗除銹磷化劑及其制備方法，本發(fā)明的技術(shù)方案優(yōu)勢在于：可以在常溫下使用，清洗、除銹和磷化一步完成，幾乎無廢渣排放，磷化完成時間小于10分鐘，對金屬的腐蝕性小于1級，產(chǎn)品耐腐蝕性能好，磷化后的產(chǎn)品在南方室內(nèi)空氣中360小時無腐蝕，除銹面積(m²/kg)大于4，可重復(fù)使用次數(shù)多，與各種涂料的配套性好，原料價格低廉，易于制作，制作成本低；但是也存在問題，該磷化劑配方中含有對苯二酚，對苯二酚為高毒物品，在實(shí)際使用時易對使用人造成危害，應(yīng)避免使用。

因此，開發(fā)適合在工業(yè)上使用的環(huán)保型除銹磷化劑已成為該領(lǐng)域研究者的熱門課題。中國發(fā)明專利申請公開號cn104099594a公開了一種清洗除銹磷化劑，該清洗除銹磷化劑可以在常溫下使用，磷化速度快，磷化效果好，無腐蝕性，幾乎無廢渣排放，清洗、除銹和磷化一次完成。但是在清洗除銹磷化的過程中，所形成的磷化膜存在疏松和不夠均勻，影響涂層和底材的附著力，進(jìn)而影響鋼鐵的耐蝕性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有環(huán)保型除銹磷化劑形成的磷化膜存在疏松和不夠均勻的問題，提供了一種環(huán)保型除銹磷化劑及其制備和使用方法。該磷化劑對環(huán)境友好，除銹磷化徹底，磷化膜具有多孔性和均勻性，增強(qiáng)涂層和底材的附著力，從而提高鋼鐵的耐蝕性。

一種環(huán)保型除銹磷化劑，按照以下化學(xué)成分質(zhì)量百分比組成，總量為100％：

磷酸：35～55％；

磷酸二氫鹽：3～10％；

硝酸鹽：1～10％；

復(fù)合緩蝕劑：0.2～2％；

表面活性劑：0.5～3％；

水：余量；

其中，所述磷酸二氫鹽為磷酸二氫錳、磷酸二氫鋁、磷酸二氫鉀、磷酸二氫鋅中的一種或幾種的混合；

所述硝酸鹽為硝酸鐵、硝酸鋅、硝酸鈉、硝酸鉀中的一種或幾種的混合；

所述復(fù)合緩蝕劑為硫脲、烏洛托品、十六烷胺中的任意二種或三種的混合；

所述表面活性劑為仲烷基磺酸鈉(sas-60)和全混合物嵌段聚醚類非離子表面活性劑的混合物；

所述全混合物嵌段聚醚類非離子表面活性劑包括嵌段聚醚l31、l35、l44、l45、l61、l62、l63、l64、l65、l68、f38、f68等。

上述環(huán)保型除銹磷化劑的制備方法，具體如下：

按上述環(huán)保型除銹磷化劑的化學(xué)成分配比取料，將硝酸鹽、磷酸二氫鹽、復(fù)合緩蝕劑加入水中，常溫下攪拌至完全溶解，然后加入磷酸和表面活性劑，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝蠹纯傻玫江h(huán)保型除銹磷化劑。

上述環(huán)保型除銹磷化劑在鋼鐵表面除銹磷化中的使用方法，具體如下：

用每噸溶液中含有環(huán)保型除銹磷化劑50～250kg的處理液處理待清洗的鋼鐵制品，處理方式有浸泡、擦刷和噴淋，處理溫度為10～50℃，處理時間為15～40min。

經(jīng)本發(fā)明環(huán)保型除銹磷化劑處理的鋼鐵制品，10～50℃下磷化完成時間小于40分鐘，成膜均勻，對金屬的腐蝕性小于1級，除銹面積(m²/kg)大于4；其磷化膜防銹期：室溫、濕度不大于70％、無腐蝕氣體條件下，60天內(nèi)無腐蝕；幾乎無廢渣排放。

本發(fā)明的原理在于：

除銹磷化劑能使金屬表面形成一層附著良好的保護(hù)膜，該磷化膜灰色，通常只有幾微米(2-20μm)，致密均勻，能夠大大增強(qiáng)涂層和底材附著力，較厚的膜層還能增強(qiáng)防銹性能；同時，磷化膜具有的多孔性，使封閉劑、涂料等可以滲透到這些孔隙之中，與磷化膜緊密結(jié)合，提高封閉劑、涂料等的附著力。因此，經(jīng)過磷化處理的金屬工件，可以提供清潔、均勻、無油脂和無銹蝕的表面。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢在于：

1、本發(fā)明采用由硫脲、烏洛托品和十六烷胺混合而成的復(fù)合緩蝕劑，該復(fù)合緩蝕劑具有協(xié)同緩蝕作用，可有效防止工件的過腐及氫脆的發(fā)生。

2、在除銹磷化過程中，本發(fā)明采用的表面活性劑使除銹磷化劑具有很強(qiáng)的潤濕、滲透力，很容易潤濕銹蝕物表面，滲透到銹蝕物與工件的界面。

3、本發(fā)明的除銹磷化劑可循環(huán)使用，幾乎無廢渣排放，而且原料均為無毒無害產(chǎn)品，不會對環(huán)境造成不良影響。

4、本發(fā)明的除銹磷化劑不僅具有除銹磷化徹底、速度快、生產(chǎn)成本低、對環(huán)境友好，而且所形成的磷化膜具有多孔性和均勻性，能夠增強(qiáng)涂層和底材的附著力，提高鋼鐵的耐蝕性。

附圖說明

圖1、實(shí)施例2的除銹磷化劑處理后鋼板的磷化膜圖片；

圖2、對比例1的除銹磷化劑處理后鋼板的磷化膜圖片；

圖3、對比例2的除銹磷化劑處理后鋼板的磷化膜圖片；

圖4、對比例3的除銹磷化劑處理后鋼板的磷化膜圖片；

圖5、對比例4的除銹磷化劑處理后鋼板的磷化膜圖片；

圖6、對比例5的除銹磷化劑處理后鋼板的磷化膜圖片。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例中環(huán)保型除銹磷化劑的水均為去離子水，試劑均為市購，嵌段聚醚f38、f68、l61和l64購自南通辰潤化工有限公司。

實(shí)施例1

一種環(huán)保型除銹磷化劑，其化學(xué)成分按以下質(zhì)量百分比組成：

磷酸：55％；

磷酸二氫鋁：3％；

硝酸鐵：3％；

硝酸鈉：3％；

硫脲：0.5％；

十六烷胺：1.5％

仲烷基磺酸鈉：0.2％；

嵌段聚醚f68：0.3％；

水：33.5％。

上述環(huán)保型除銹磷化劑的制備方法，具體如下：

按上述環(huán)保型除銹磷化劑的化學(xué)成分配比取料，將硝酸鹽、磷酸二氫鹽、復(fù)合緩蝕劑硫脲和十六烷胺加入水中，常溫下攪拌至完全溶解，然后加入磷酸和表面活性劑仲烷基磺酸鈉和嵌段聚醚f68，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝蠹纯傻玫江h(huán)保型除銹磷化劑。

上述環(huán)保型除銹磷化劑在鋼鐵表面除銹磷化中的應(yīng)用方法，具體如下：

用每噸溶液中含有環(huán)保型除銹磷化劑250kg的處理液處理待清洗的鋼鐵制品，處理方式有浸泡、擦刷和噴淋，處理溫度為50℃，處理時間為20min。

經(jīng)檢測，上述的除銹磷化劑為無色無味透明均勻粘稠液體，ph1.0-2.0；常溫下為液態(tài)且性質(zhì)穩(wěn)定；磷化完成時間小于30分鐘，成膜均勻，對金屬的腐蝕性小于1級，除銹面積(m²/kg)大于4；其磷化膜防銹期：室溫、濕度不大于70％、無腐蝕氣體條件下，60天內(nèi)無腐蝕。

實(shí)施例2

一種環(huán)保型除銹磷化劑，其化學(xué)成分按以下質(zhì)量百分比組成：

磷酸：45％；

磷酸二氫錳：2％；

磷酸二氫鋅：4％；

硝酸鋅：0.2％；

硝酸鉀：0.8％；

硫脲：0.3％；

十六烷胺：0.3％；

烏洛托品：0.4％；

仲烷基磺酸鈉：1.5％；

嵌段聚醚l64：1.5％；

水：44％。

上述環(huán)保型除銹磷化劑在鋼鐵表面除銹磷化中的應(yīng)用方法，具體如下：

用每噸溶液中含有環(huán)保型除銹磷化劑150kg的處理液處理待清洗的鋼鐵制品，處理方式有浸泡、擦刷和噴淋，處理溫度為30℃，處理時間為15min。

經(jīng)檢測，上述的除銹磷化劑為無色無味透明均勻粘稠液體，ph1.0-2.0；常溫下為液態(tài)且性質(zhì)穩(wěn)定；30℃下磷化完成時間小于15分鐘，成膜均勻(見圖1)，對金屬的腐蝕性小于1級，除銹面積(m²/kg)大于4；其磷化膜防銹期：室溫、濕度不大于70％、無腐蝕氣體條件下，60天內(nèi)無腐蝕。

對比例1

一種環(huán)保型除銹磷化劑的化學(xué)成分按以下質(zhì)量百分比組成：

磷酸：45％；

磷酸二氫錳：2％；

磷酸二氫鋅：4％；

硝酸鋅：0.2％；

硝酸鉀：0.8％；

硫脲：0.3％；

十六烷胺：0.3％；

烏洛托品：0.4％；

仲烷基磺酸鈉：3％；

水：44％。

上述環(huán)保型除銹磷化劑在鋼鐵表面除銹磷化中的應(yīng)用方法，具體如下：

用每噸溶液中含有環(huán)保型除銹磷化劑150kg的處理液處理待清洗的鋼鐵制品，處理方式有浸泡、擦刷和噴淋，處理溫度為30℃，處理時間為15min。

經(jīng)檢測，上述的除銹磷化劑30℃下磷化完成時間大于15分鐘，成膜不均勻(見圖2)，對金屬的腐蝕性小于1級，除銹面積(m²/kg)2～3；其磷化膜防銹期：室溫、濕度不大于70％、無腐蝕氣體條件下，30天內(nèi)無腐蝕。

對比例2

一種環(huán)保型除銹磷化劑的化學(xué)成分按以下質(zhì)量百分比組成：

磷酸：45％；

磷酸二氫錳：2％；

磷酸二氫鋅：4％；

硝酸鋅：0.2％；

硝酸鉀：0.8％；

硫脲：0.3％；

十六烷胺：0.3％；

烏洛托品：0.4％；

嵌段聚醚l64：3％；

水：44％。

上述環(huán)保型除銹磷化劑在鋼鐵表面除銹磷化中的應(yīng)用方法，具體如下：

用每噸溶液中含有環(huán)保型除銹磷化劑150kg的處理液處理待清洗的鋼鐵制品，處理方式有浸泡、擦刷和噴淋，處理溫度為30℃，處理時間為15min。

經(jīng)檢測，上述的除銹磷化劑30℃下磷化完成時間大于15分鐘，成膜不均勻(見圖3)，對金屬的腐蝕性小于2級，除銹面積(m²/kg)2～3；其磷化膜防銹期：室溫、濕度不大于70％、無腐蝕氣體條件下，15天內(nèi)無腐蝕。

對比例3

一種環(huán)保型除銹磷化劑的化學(xué)成分按以下質(zhì)量百分比組成：

磷酸：45％；

磷酸二氫錳：2％；

磷酸二氫鋅：4％；

硝酸鋅：0.2％；

硝酸鉀：0.8％；

硫脲：0.3％；

十六烷胺：0.3％；

烏洛托品：0.4％；

吐溫80：3％；

水：44％。

上述環(huán)保型除銹磷化劑在鋼鐵表面除銹磷化中的應(yīng)用方法，具體如下：

用每噸溶液中含有環(huán)保型除銹磷化劑150kg的處理液處理待清洗的鋼鐵制品，處理方式有浸泡、擦刷和噴淋，處理溫度為30℃，處理時間為15min。

經(jīng)檢測，上述的除銹磷化劑30℃下磷化完成時間大于15分鐘，成膜不均勻(見圖4)，對金屬的腐蝕性小于1級，除銹面積(m²/kg)2～3；其磷化膜防銹期：室溫、濕度不大于70％、無腐蝕氣體條件下，15天內(nèi)無腐蝕。

對比例4

一種環(huán)保型除銹磷化劑的化學(xué)成分按以下質(zhì)量百分比組成：

磷酸：45％；

磷酸二氫錳：2％；

磷酸二氫鋅：4％；

硝酸鋅：0.2％；

硝酸鉀：0.8％；

硫脲：0.3％；

十六烷胺：0.3％；

烏洛托品：0.4％；

嵌段聚醚l64：1.5％；

吐溫80：1.5％；

水：44％。

上述環(huán)保型除銹磷化劑在鋼鐵表面除銹磷化中的應(yīng)用方法，具體如下：

用每噸溶液中含有環(huán)保型除銹磷化劑150kg的處理液處理待清洗的鋼鐵制品，處理方式有浸泡、擦刷和噴淋，處理溫度為30℃，處理時間為15min。

經(jīng)檢測，上述的除銹磷化劑30℃下磷化完成時間大于15分鐘，成膜不均勻(見圖5)，對金屬的腐蝕性小于2級，除銹面積(m²/kg)2～3；其磷化膜防銹期：室溫、濕度不大于70％、無腐蝕氣體條件下，30天內(nèi)無腐蝕。

對比例5

一種環(huán)保型除銹磷化劑的化學(xué)成分按以下質(zhì)量百分比組成：

磷酸：45％；

磷酸二氫錳：2％；

磷酸二氫鋅：4％；

硝酸鋅：0.2％；

硝酸鉀：0.8％；

硫脲：0.3％；

十六烷胺：0.3％；

烏洛托品：0.4％；

仲烷基磺酸鈉：1.5％；

吐溫80：1.5％；

水：44％。

上述環(huán)保型除銹磷化劑在鋼鐵表面除銹磷化中的應(yīng)用方法，具體如下：

用每噸溶液中含有環(huán)保型除銹磷化劑150kg的處理液處理待清洗的鋼鐵制品，處理方式有浸泡、擦刷和噴淋，處理溫度為30℃，處理時間為15min。

經(jīng)檢測，上述的除銹磷化劑30℃下磷化完成時間大于15分鐘，成膜不均勻(見圖6)，對金屬的腐蝕性小于2級，除銹面積(m²/kg)小于2～3；其磷化膜防銹期：室溫、濕度不大于70％、無腐蝕氣體條件下，30天內(nèi)無腐蝕。

實(shí)施例3

一種環(huán)保型除銹磷化劑的化學(xué)成分按以下質(zhì)量百分比組成：

磷酸：35％；

磷酸二氫鉀：10％；

硝酸鉀：10％；

十六烷胺：0.1％；

烏洛托品：0.1％；

仲烷基磺酸鈉：0.5％；

嵌段聚醚l61：0.5％；

嵌段聚醚f38：0.5％；

水：43.3％。

上述環(huán)保型除銹磷化劑在鋼鐵表面除銹磷化中的應(yīng)用方法，具體如下：

用每噸溶液中含有環(huán)保型除銹磷化劑150kg的處理液處理待清洗的鋼鐵制品，處理方式有浸泡、擦刷和噴淋，處理溫度為10℃，處理時間為40min。

經(jīng)檢測，上述的除銹磷化劑為無色無味透明均勻粘稠液體，ph1.0-2.0；常溫下為液態(tài)且性質(zhì)穩(wěn)定；15℃磷化完成時間小于35分鐘，成膜均勻，對金屬的腐蝕性小于1級，除銹面積(m²/kg)大于4；其磷化膜防銹期：室溫、濕度不大于70％、無腐蝕氣體條件下，60天內(nèi)無腐蝕。