一种适用于室温超声电解磷化的磷化液及其制备方法和应用与流程
- 国知局
- 2024-08-22 14:29:26
本发明涉及磷化液的,尤其是涉及一种适用于室温超声电解磷化的磷化液及其制备方法和应用。
背景技术:
1、钢丝在冷塑性加工前的重要前处理工艺是磷化,磷化能在线材表面生成保护膜。目前主要采用传统磷化,但此工艺耗能高,产生有害沉渣,对环境造成压力。电解磷化工艺可实现无磷化渣生成,受到关注。
2、但是,电解磷化工艺在实际生产是遇到的问题,主要是大幅提升了生产成本,具体原因有:
3、(1)使用大电流带来的高能耗
4、使用大电流是必要的,因为阴极表面需要克服反应能垒,以便为电化学反应提供适当的条件。如果电流密度过低,电化学反应可能无法稳定进行,导致形成的磷化膜层不均匀,结合力弱。这种情况下,为了获得均匀且结合力强的膜层,往往需要更高的电流密度,从而增加了能耗。
5、(2)加热槽液带来的高能耗
6、电解磷化温度不能降低,因为在磷酸盐沉积前,伴随着析氢反应产生的氢气附着,气泡挤占反应位点,阴极基材没有完整暴露,使得膜层不均匀,产生大量气孔、缺陷。这种情况下,为了获得均匀无缺陷的膜层,需要提高电解磷化液的温度,高温的电解磷化液使得气泡易于从阴极表面脱附,从而提升膜层的均匀性,减少膜层缺陷。
7、(3)需要额外强化传质
8、在电解磷化过程中,磷化液的传质效果对膜层质量有显著影响。如果磷化液中的化学物质传质不均匀,会导致钢丝表面膜层形成不均匀,出现缺陷,影响膜层的耐腐蚀性和机械性能。这种情况下,为了获得均匀无缺陷的膜层,需要通过高压泵将磷化液送入一个狭小的均质阀,在高压下磷化液迅速通过小孔,产生高速剪切和冲击,从而实现分子水平的均质化,这增加了工艺的成本。
9、为此,本发明提供一种适用于室温超声电解磷化的磷化液及其制备方法和应用。
技术实现思路
1、本申请提供一种适用于室温超声电解磷化的磷化液及其制备方法,所述的磷化液,在室温条件下进行电解磷化,有效降低了能耗,通过超声技术的引入,增强了磷化液的传质效果,其产生的空化效应降低反应能垒,加速反应速率,从而在不加热的条件下获得均匀且无缺陷的磷化膜层。
2、本申请解决其技术问题所采用的技术方案是:
3、第一方面,本申请提供了一种适用于室温超声电解磷化的磷化液,每升磷化液中包括以下原料:
4、磷酸130-150g、氧化锌75-90g、硝酸盐80-120g、琥珀酸3-5g、柠檬酸3-5g、二亚乙基三胺五乙酸3-5g、聚羧酸盐3-5g。
5、优选地,所述硝酸盐为硝酸钙、硝酸锰、硝酸镍中的任一种或任几种。
6、优选地,所述聚羧酸盐为聚丙烯酸或聚丙烯酸盐、聚甲基丙烯酸或聚甲基丙烯酸盐、聚天冬氨酸或聚天冬氨酸盐中的任一种或任几种。
7、优选地,每升所述磷化液中,还包括十六烷基三甲基氯化铵0.3-0.5g。
8、更优选地,每升磷化液中包括以下原料:
9、磷酸140g、氧化锌80g、硝酸盐100g、琥珀酸4g、柠檬酸4g、二亚乙基三胺五乙酸4g、聚羧酸盐4g、十六烷基三甲基氯化铵0.4g。
10、第二方面,本申请提供了一种电解磷化液的制备方法,包括以下步骤:
11、s1.按照每升磷化液中相应原料的重量,进行备料;
12、s2.将氧化锌、磷酸加入到去离子水中,升温至60-70℃,充分搅拌至氧化锌反应结束;
13、s3.降低温度至35-45℃,加入硝酸盐、聚羧酸盐、十六烷基三甲基氯化铵,进行充分搅拌至加入的原料全部溶解;
14、s4.再加入琥珀酸、柠檬酸、二亚乙基三胺五乙酸搅拌至溶解后,降温至室温,得到电解磷化液。
15、优选地,在步骤s2中,所述温度保持在60℃。
16、优选地,在步骤s3中,所述温度保持在45℃。
17、优选地,在步骤s2中,所述搅拌的速度保持在100-200r/min。
18、优选地,在步骤s3中,所述搅拌的速度保持在80-160r/min。
19、第三方面,本申请提供了上述磷化液的应用,即将磷化液,作为电解液,应用到电解磷化过程;在所述电解磷化过程中,电解条件为:电流密度1-10a/dm2,磷化时间3-10s,超声频率10-100khz,温度为室温。
20、本申请的有益效果是:
21、1.本申请提供了一种适用于室温超声电解磷化的磷化液及其制备方法和应用,在进行具体应用时,将盘条通过放置在磷化液中,在室温条件下,进行超声电解磷化处理后,得到的磷化膜层具有较好的厚度且结合力强、耐腐蚀性强,便于后续工序的进行,磷化条件的温度为室温,不需要额外加热,不需要额外的高压泵、均质阀等均质设备;
22、2.本申请所述的磷化液,包括磷酸、氧化锌、硝酸盐、琥珀酸、柠檬酸、二亚乙基三胺五乙酸和聚羧酸盐等原料,不需要额外的高压泵、均质阀等均质设备,能够实现在室温条件下的超声电解磷化,降低了能耗,提高了磷化膜层质量;
23、3.本申请所述的磷化液,磷化后制备得到的磷化膜层具有较好的外观、附着力等级高、耐蚀性强,能够满足钢丝冷塑性加工的要求,具有很高的实用性。磷化液形成的膜层,膜层外观膜层结晶致密、连续均匀,厚度在7-9μm,附着力为一级,且在耐蚀性方面>200s,氯化钠溶液浸泡后180min后,出现锈迹时间>16h,室内防锈>90d,膜层具有较好的外观,且附着力等级高,耐蚀性强。
技术特征:1.一种适用于室温超声电解磷化的磷化液,其特征在于,每升磷化液中包括以下原料:
2.根据权利要求1所述的磷化液,其特征在于,所述硝酸盐为硝酸钙、硝酸锰、硝酸镍中的任一种或任几种。
3.根据权利要求1所述的磷化液,其特征在于,所述聚羧酸盐为聚丙烯酸或聚丙烯酸盐、聚甲基丙烯酸或聚甲基丙烯酸盐、聚天冬氨酸或聚天冬氨酸盐中的任一种或任几种。
4.根据权利要求1所述的磷化液,其特征在于,每升所述磷化液中,还包括十六烷基三甲基氯化铵0.3-0.5g。
5.根据权利要求4所述的磷化液,其特征在于,每升磷化液中包括以下原料:
6.根据权利要求1-5任一项所述磷化液的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,在步骤s2中,所述温度保持在60℃。
8.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,在步骤s3中,所述温度保持在45℃。
9.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,在步骤s2中,所述搅拌的速度保持在100-200r/min;在步骤s3中,所述搅拌的速度保持在80-160r/min。
10.一种磷化液的应用,其特征在于,将权利要求1-5任一项所述的磷化液或者是权利要求6-9任一项所述的制备方法制备得到的磷化液,应用到电解磷化过程;在所述电解磷化过程中,电解条件为:电流密度1-10a/dm2,磷化时间3-10s,超声频率10-100khz,温度为室温。
技术总结本发明涉及磷化液的技术领域,尤其是涉及一种适用于室温超声电解磷化的磷化液及其制备方法和应用。本申请公开了一种适用于室温超声电解磷化的磷化液,每升磷化液中包括以下原料:磷酸130‑150g、氧化锌75‑90g、硝酸盐80‑120g、琥珀酸3‑5g、柠檬酸3‑5g、二亚乙基三胺五乙酸3‑5g、聚羧酸盐3‑5g。本申请所述的磷化液,在室温条件下进行电解磷化,有效降低了能耗,通过超声技术的引入,增强了磷化液的传质效果,其产生的空化效应降低反应能垒,加速反应速率,从而在不加热的条件下获得均匀且无缺陷的磷化膜层。技术研发人员:严权盛,张彭风,肖勇受保护的技术使用者:东莞市颖兴金属表面处理材料有限公司技术研发日:技术公布日:2024/8/20本文地址:https://www.jishuxx.com/zhuanli/20240822/278871.html
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