本發明屬于除銹防腐技術領域，特別涉及一種環保型除銹磷化劑及其制備和使用方法。

背景技術：

鋼鐵表面在進行成型、軋制、涂裝和噴塑之前，必須要對鋼鐵表面進行除銹和磷化預處理，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，是保證后道工序質量的關鍵。因此，除銹磷化劑主要應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雜，不適于大批量生產，廢渣排放較多等問題，同時所形成的磷化膜疏松和粗細不均，不能滿足工件耐蝕性的要求，其生產成本也較高，不具備市場競爭力。

公開號為cn1546728a的中國發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，本發明的技術方案優勢在于：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，產品耐腐蝕性能好，磷化后的產品在南方室內空氣中360小時無腐蝕，除銹面積(m²/kg)大于4，可重復使用次數多，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，在實際使用時易對使用人造成危害，應避免使用。

因此，開發適合在工業上使用的環保型除銹磷化劑已成為該領域研究者的熱門課題。中國發明專利申請公開號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，進而影響鋼鐵的耐蝕性。

技術實現要素：

本發明的目的在于解決現有環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，提供了一種環保型除銹磷化劑及其制備和使用方法。該磷化劑對環境友好，除銹磷化徹底，磷化膜具有多孔性和均勻性，增強涂層和底材的附著力，從而提高鋼鐵的耐蝕性。

一種環保型除銹磷化劑，按照以下化學成分質量百分比組成，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。

上述環保型除銹磷化劑的制備方法，具體如下：

按上述環保型除銹磷化劑的化學成分配比取料，將硝酸鹽、磷酸二氫鹽、復合緩蝕劑加入水中，常溫下攪拌至完全溶解，然后加入磷酸和表面活性劑，充分攪拌均勻后即可得到環保型除銹磷化劑。

上述環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。

經本發明環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天內無腐蝕；幾乎無廢渣排放。

本發明的原理在于：

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，能夠大大增強涂層和底材附著力，較厚的膜層還能增強防銹性能；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，與磷化膜緊密結合，提高封閉劑、涂料等的附著力。因此，經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。

與現有技術相比，本發明的優勢在于：

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

2、在除銹磷化過程中，本發明采用的表面活性劑使除銹磷化劑具有很強的潤濕、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、本發明的除銹磷化劑可循環使用，幾乎無廢渣排放，而且原料均為無毒無害產品，不會對環境造成不良影響。

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

附圖說明

圖1、實施例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。

具體實施方式

本發明實施例中環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。

實施例1

一種環保型除銹磷化劑，其化學成分按以下質量百分比組成：

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％。

上述環保型除銹磷化劑的制備方法，具體如下：

按上述環保型除銹磷化劑的化學成分配比取料，將硝酸鹽、磷酸二氫鹽、復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，充分攪拌均勻后即可得到環保型除銹磷化劑。

上述環保型除銹磷化劑在鋼鐵表面除銹磷化中的應用方法，具體如下：

用每噸溶液中含有環保型除銹磷化劑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；常溫下為液態且性質穩定；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天內無腐蝕。

實施例2

一種環保型除銹磷化劑，其化學成分按以下質量百分比組成：

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％。

上述環保型除銹磷化劑在鋼鐵表面除銹磷化中的應用方法，具體如下：

用每噸溶液中含有環保型除銹磷化劑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；常溫下為液態且性質穩定；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天內無腐蝕。

對比例1

一種環保型除銹磷化劑的化學成分按以下質量百分比組成：

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％。

上述環保型除銹磷化劑在鋼鐵表面除銹磷化中的應用方法，具體如下：

用每噸溶液中含有環保型除銹磷化劑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天內無腐蝕。

對比例2

一種環保型除銹磷化劑的化學成分按以下質量百分比組成：

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％。

上述環保型除銹磷化劑在鋼鐵表面除銹磷化中的應用方法，具體如下：

用每噸溶液中含有環保型除銹磷化劑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天內無腐蝕。

對比例3

一種環保型除銹磷化劑的化學成分按以下質量百分比組成：

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％。

上述環保型除銹磷化劑在鋼鐵表面除銹磷化中的應用方法，具體如下：

用每噸溶液中含有環保型除銹磷化劑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天內無腐蝕。

對比例4

一種環保型除銹磷化劑的化學成分按以下質量百分比組成：

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％。

上述環保型除銹磷化劑在鋼鐵表面除銹磷化中的應用方法，具體如下：

用每噸溶液中含有環保型除銹磷化劑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天內無腐蝕。

對比例5

一種環保型除銹磷化劑的化學成分按以下質量百分比組成：

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％。

上述環保型除銹磷化劑在鋼鐵表面除銹磷化中的應用方法，具體如下：

用每噸溶液中含有環保型除銹磷化劑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天內無腐蝕。

實施例3

一種環保型除銹磷化劑的化學成分按以下質量百分比組成：

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％。

上述環保型除銹磷化劑在鋼鐵表面除銹磷化中的應用方法，具體如下：

用每噸溶液中含有環保型除銹磷化劑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；常溫下為液態且性質穩定；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天內無腐蝕。