[發明專利]一種熱噴涂前預處理的鋼鐵表面磷化工藝

無效

• 申請號: 201310270321.9
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN104250790A
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: 高忠清
• 申請（專利權）人: 無錫洛社科技創業有限公司
• 主分類號: C23C22/47
• 分類號: C23C22/47
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 楊晞

技術領域

本發明涉及表面處理技術領域，尤其涉及一種熱噴涂前預處理的鋼鐵表面磷化工藝。

背景技術

隨著汽車、五金機電等行業的興起，表面處理工藝應用得到較大發展，但是均存在一定缺陷，其中電鍍和氧化為代表的傳統表面處理工藝存在缺陷是：污染較高，其廢液的處理和排放一直是個很大的技術難題，另外，這種工藝加工出來的電鍍層和氧化層的抗腐蝕耐磨和耐高溫性能仍然較差，難以滿足實際需要。而火焰噴涂、電弧噴涂、等離子噴涂等熱噴涂技術由于其制備的涂層具有優異的性能而日漸受到從事表面處理研究的工作者的青睞。然而，當前表面熱噴涂技術存在的問題是：難以同時提高涂層的硬度和韌性，存在涂層與基體的結合力低、耐磨性差、涂層的脆性較高的缺陷。

磷化，己有一百多年的歷史，是金屬工件在含有磷酸鹽、氧化劑、助劑等溶液中處理，其表面發生化學反應生成一層穩定的不溶性的磷酸鹽膜層的過程。這一磷酸鹽膜稱為磷化膜，具有防蝕、提高涂層附著力、耐磨、減摩、潤滑等作用。

磷化按其處理溫度，可分為高溫磷化，中溫磷化(45-65℃)，常(低、室)溫磷化(15-45℃)；按其成膜陽離子，可分為鋅系、鋅鈣系、鋅錳系、錳系、鐵系等。鐵系磷化，是鋼鐵表面在堿金屬(銨)磷酸鹽為主的磷化液中受到腐蝕，生成可溶性的磷酸亞鐵，被磷化液中的氧化劑或空氣中氧氣氧化成為磷化膜(主要為磷酸鐵和氧化鐵)的過程。

當前用于噴漆和涂裝前處理用的磷化液，主要是含有有害成膜陽離子Zn²⁺、Mn²⁺的鋅系及鋅鈣系、鋅錳系磷化；磷化溫度基本上在15℃以上，冬天一般要加熱；室溫磷化液促進劑一般含有有毒的Ni(鎳)及Cr(鉻)和致癌并分解產生有毒氣體氮氧化物(NO_x)的亞硝酸鹽(NO₂^-)、等；磷化過程中的沉渣較多，磷化1m²產生幾克甚至更多的沉渣(磷化渣列入了國家危險性廢渣目錄)。鐵系磷化，具有成本低、沉渣少、不需表面調整液等優點，但同樣一般含有亞硝酸鹽(NO₂^-)、Ni及Cr等有害物質及15℃以下要加熱。鐵系磷化的最大問題，是磷化膜的耐蝕性能太差，盡管添加有害的Ni(鎳)及Cr(鉻)改善，按GB6807-86附錄D的規定檢驗磷化膜耐硫酸銅溶液點滴的時間多數在30s以下，無法與室溫磷化的磷化膜耐硫酸銅溶液點滴時間50s以上的鋅系等相抗衡，很難用于工序間的短期防護。因此，鐵系磷化，20世紀80年代前，國內外都研究不多，80年代后環保壓力越來越大，人們才對鐵系磷化表現出較大的興趣。

目前，報道較多的都是用于涂裝和噴漆前處理的磷化液，然而用于熱噴涂前處理的磷化液還很少有報道，鑒于當前熱噴涂也出現涂層與基體結合力差的問題，希望開發一種磷化液及磷化工藝，使其適于熱噴涂的預處理。

發明內容

本發明的目的在于提出一種熱噴涂前預處理的鋼鐵表面磷化工藝，該工藝采用的磷化液專門為熱噴涂而設計，通過調整組份，使得制備的磷化膜晶粒細小致密，適合作為熱噴涂的打底層，并且可提高熱噴涂涂層與基體的結合力。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種熱噴涂前預處理的鋼鐵表面磷化工藝，該工藝采用的磷化液的組成為：磷酸162-164g/L，氧化鋅23-27g/L，草酸2-4g/L，植酸1-2g/L，水楊酸2-4g/L，乙醇40-60ml/L，鉬酸鈉0.5-1.5g/L，氟化鈉2.5-4.5g/L，硫酸鎳10-14g/L，磷化釔2-4g/L，聚乙二醇0.03-0.05g/L，余量為水，所述磷化工藝為：

1）將待熱噴涂的工件基體表面進行除油和除塵操作，然后對其表面進行噴砂毛化；

2）用有機溶劑清洗噴砂毛化后的工件；

3）將工件裝在熱噴涂設備上，將其表面預熱至55-75℃，然后將具有上述組成的磷化液噴涂到工件表面進行磷化，噴涂時間以工件表面形成4-6μm的磷化膜為主；

4）噴涂完畢后工件繼續旋轉使磷化液晾干，然后準備進行熱噴涂操作。

本發明具有如下有益效果：

1）本發明采用硫酸鎳作為成膜促進劑可加快磷化膜生長速度。采用草酸、植酸和水楊酸與乙醇配合使用，可達到加快成膜速度，細化晶粒。采用鉬酸鈉作為氧化促進劑。本發明清潔無污染，成膜速度快，結合力強，耐蝕性好，其處理后工件成膜致密、均勻、連續，結合力佳。

2）該磷化工藝可以替代電鍍和陽極氧化作為熱噴涂的預處理步驟，并且磷化過程就在熱噴涂設備上進行，因此，節省成本。