用于钢铁磷化的组合物及其用途制造技术

本发明专利技术提出了用于钢铁磷化的组合物及其用途。具体地，本发明专利技术提出了用于钢铁磷化的组合物、对钢铁进行表面磷化处理的方法以及钢铁制品。用于钢铁磷化的组合物含有：Zn(H2PO4)2·2H2O、NiSO4·6H2O、柠檬酸钠、聚乙二醇和CuSO4·5H2O。该用于钢铁磷化的组合物可以有效地作为钢铁材料的磷化液，从而能够提高钢铁磷化膜的抗腐蚀性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及材料学领域，具体地，涉及用于钢铁磷化的组合物及其用途，更具体地，涉及用于钢铁磷化的组合物、对钢铁进行表面磷化处理的方法以及钢铁制品。
技术介绍
钢铁是现代应用最广泛的结构材料。为了使其能够承受大气中氧和水的腐蚀，通常对钢铁材料进行表面处理，在表面形成能保护金属不易受水和其他腐蚀介质影响的膜层。例如，可以对钢铁材料表面进行磷化处理。磷化通常包括首先清洗金属表面，然后在特定的条件下，通过浸溃、刷涂、喷淋、喷浸结合等工艺方法，与磷化液进行接触，通过化学或电化学反应在金属表面生成稳定、难溶于水、且表面粗糙的磷化膜。然而，目前用于钢铁材料磷化处理的磷化液仍有待改进。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。在本专利技术的第一方面，本专利技术提出了一种用于钢铁磷化的组合物。根据本专利技术的实施例，该用于钢铁磷化的组合物包含=Zn(H2PO4)2 · 2H20,NiSO4 · 6H20、柠檬酸钠、聚乙二醇和CuSO4 · 5H20。专利技术人发现通过在磷化液中引入的Cu2+，能够生成氧化铜，覆盖在ZPO(磷化锌)上作为一层保护层，从而提高磷化膜的防腐蚀性能。并且申请人惊奇地发现，该用于钢铁磷化的组合物可以有效地作为钢铁材料的磷化液，从而能够提高钢铁磷化膜的抗腐蚀性能。根据本专利技术的实施例，该用于钢铁磷化的组合物中各组分的含量并不受特别限制。根据本专利技术的一些示例，用于钢铁磷化的组合物可以含有17. 5g/L的Zn(H2PO4)2 ·2Η20 ；I. 75g/L 的 NiSO4 · 6H20 ；1. 5g/L 的柠檬酸钠;lg/L_2g/L 的聚乙二醇；以及 2g/L_8g/L 的CuSO4 ·5Η20，优选含有4g/L-6g/L的CuSO4 ·5Η20。另外，专利技术人发现若Cu2+的含量低于2g/L，就达不到明显提高防腐蚀性能的效果，同时，如果超过8g/L，氧化铜就会阻碍磷化锌的生成，而且生成的氧化铜层防腐蚀性能不好。因此，Cu2+的含量在2-8g/L为宜，4-6g/L最佳。根据本专利技术的实施例，上述用于钢铁磷化的组合物还可以含有其他成分，以便为该组合物赋予额外的性质。例如，根据本专利技术的实施例，可以进一步含有NaW04。专利技术人惊奇地发现，通过在磷化液中同时添加Cu2+和钨酸盐，可以通过CuSO4与NaWO4的协同配合生成磷化膜。并且，能够使磷化膜生成更多的氧化铜，并且氧化铜分布在磷化锌的表面及缝隙中，从而通过CuSO4与NaWO4的协同配合生成磷化膜起到增加抗腐蚀能力的作用。专利技术人发现，钨酸盐在配方中起到的作用是作为氧化剂增强氧化铜的生成，并且添加钨酸盐后能增大磷化锌的晶粒尺寸。根据本专利技术的实施例，NaWO4的含量并不受特别限制。根据本专利技术 的一些示例，该用于钢铁磷化的组合物可以含有17. 5g/L的Zn(H2PO4)2 · 2H20 ；1. 75g/L的NiSO4 · 6H20 ；1. 5g/L 的柠檬酸钠；lg/L-2g/L 的聚乙二醇；3. 5g/L 的 CuSO4 · 5H20 ;以及 2g/L的NaW04。专利技术人惊奇地发现，利用该组合物能够进一步有效地提高钢铁磷化膜的抗腐蚀性能。本领域技术人员能够理解的是，上述组合物可以通过常规的方法制备，例如可以通过将预定量的组分与分散体系(可以是溶剂)例如水进行混合而容易制备。在本专利技术的第二方面，本专利技术提出了一种对钢铁进行表面磷化处理的方法。其包括采用前面所述的根据本专利技术实施例的用于钢铁磷化的组合物作为磷化液，从而对待处理的钢铁进行磷化处理。专利技术人发现，通过在磷化液中引入的Cu2+，能够生成氧化铜，覆盖在ZPO(磷化锌)上作为一层保护层，从而提高磷化膜的防腐蚀性能。并且申请人惊奇地发现，该用于钢铁磷化的组合物可以有效地作为钢铁材料的磷化液，从而能够提高钢铁磷化膜的抗腐蚀性能。根据本专利技术的实施例，可以采用的用于钢铁磷化处理的组合物的组分及其含量并 不受特别限制，可以是前面所述的任一种用于钢铁磷化处理的组合物。根据本专利技术的一些示例，可以采用的用于钢铁磷化处理的组合物包含17. 5g/L的Zn (H2PO4)2 ·2Η20 ；1. 75g/L的NiSO4 · 6H20 ；1. 5g/L 的柠檬酸钠；lg/L-2g/L 的聚乙二醇；3. 5g/L 的 CuSO4 · 5H20 ;以及 2g/L的NaW04。专利技术人惊奇地发现，利用该组合物能够进一步有效地提高钢铁磷化膜的抗腐蚀性能。专利技术人发现，通过在磷化液中同时添加Cu2+和钨酸盐，能够使磷化膜生成更多的氧化铜，并且氧化铜分布在磷化锌的表面及缝隙中，从而起到增加抗腐蚀能力的作用。专利技术人惊奇地发现，钨酸盐在配方中起到的作用是作为氧化剂增强氧化铜的生成，并且添加钨酸盐后能增大磷化锌的晶粒尺寸。 根据本专利技术的实施例，采用上述用于钢铁磷化的组合物作为磷化液进行磷化处理的条件并不受特别限制。根据本专利技术的一些示例，可以在30-90°C下进行磷化处理，优选是在70°C下进行的。专利技术人发现，在30°C至70°C的范围内，随着温度的升高，所生成磷化膜(铜钨系磷化膜)的防腐蚀性能逐渐升高；而在70°C至90°C的范围内，随着温度的升高，所生成磷化膜(铜钨系磷化膜)的防腐蚀性反倒下降。根据本专利技术的实施例，进行磷化反应的时间并不受特别限制，根据本专利技术的实施例，优选进行磷化反应20分钟。本领域技术人员可以理解的是，可以利用本领域中公知的磷化工艺对钢铁材料进行磷化处理。例如，可以采用打磨抛光-酸洗-活化-浸入磷化液处理的步骤来形成磷化膜。具体地，酸洗可以采用添加少量缓蚀剂的稀硫酸溶液，活化可以采用稀盐酸溶液。关于这些工艺的条件，不再赘述。另外，前面针对用于钢铁磷化的组合物所描述的特征和优点，仍适用于根据本专利技术实施例的对钢铁进行表面磷化处理的方法，不再赘述。在本专利技术的第三方面，本专利技术提出了一种钢铁制品。根据本专利技术的实施例，该钢铁制品表面的至少一部分形成有磷化膜。所述磷化膜是通过前面所述的根据本专利技术实施例的对钢铁进行表面磷化处理的方法形成的。根据本专利技术的实施例，可以在钢铁制品的基本上整个表面，优选全部表面都形成有磷化膜。专利技术人发现，该制品具有优异的抗腐蚀性能。另夕卜，本领域技术人员能够理解的是，前面针对用于钢铁磷化的组合物以及对钢铁进行表面磷化处理的方法所描述的特征和优点，仍适用于根据本专利技术实施例的钢铁制品，不再赘述。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于钢铁磷化的组合物，其特征在于，含有Zn(H2PO4)2 · 2H20、NiS04 · 6H20、柠檬酸钠、聚乙二醇和 CuSO4 · 5H20。2.根据权利要求I所述的组合物，其特征在于，含有 17. 5g/L 的 Zn (H2PO4) 2 · 2H20 ； I. 75g/L 的 NiSO4 · 6H20 ； I. 5g/L的柠檬酸钠； lg/L-2g/L的聚乙二醇；以及 2g/L-8g/L 的 CuSO4 · 5H20。3.根据权利要求2所述的组合物，其特征在于，含有4g/L-6g/L的CuSO4· 5H20。4.根据权利要求I所述的组合物，其特征在于，进一步含有NaW04。5.根据权利要求4所述的组合物，其特征在于，含有 17.5g/L 的 Zn (H2PO4) 2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王茹鸣，张弛，杨志刚，张玉朵，殷鸽，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：