[发明专利]磷化后可免水洗的常温钡盐改性磷化液

说明书

技术领域

本发明属于钢铁表面磷化处理技术领域，涉及一种磷化后可免水洗的常温钡盐改性磷化液。

背景技术

磷化处理，已有100余年的历史，是金属工件在金属或铵的磷酸二氢盐、氧化剂、成膜助剂组成的溶液中进行处理并在被处理的金属表面形成磷化膜的过程。磷化膜作为涂层底层可明显增加涂层的附着力、防护能力等性能。

磷化，当钢铁表面接触磷化液时发生如下反应([O]代表磷化液中的氧化剂和溶解的氧气)：

Fe+[O]+H₂O→Fe²⁺+2OH^-

2Fe²⁺+[O]+H₂O→2Fe³⁺+2OH^-

此后，生成的[OH^-]使钢铁表面的pH值升高，发生反应：

Fe³⁺+PO₄^3-→FePO₄↓

Fe³⁺+HPO₄^2-→Fe₂(PO₄)₃↓

同时，当磷化液中存在金属离子M²⁺(如Ba²⁺、Zn²⁺、Mn²⁺、Ca²⁺、Ni²⁺等)时：

3M²⁺+2PO₄^3-→M₃(PO₄)₂↓

Fe²⁺+2M²⁺+2PO₄^3-→M₂FePO₄↓

在磷化溶液中钡离子(Ba²⁺)与硫酸根离子(SO₄^2-)反应生成难溶于水的硫酸钡(BaSO₄)沉淀而除去SO₄^2-：

Ba²⁺+SO₄^2-→BaSO₄↓

任何需要进行喷涂的钢铁表面一般均需要进行磷化。磷化是汽车、家电和绝大多数机械生产所必须的过程。目前国内磷化技术普遍存在：沉淀多(该废渣属于危险性废物)、含磷、氮、锌、镍、有机物浓度高的有害废水多，材料消耗高，磷化温度高，由于硫酸根离子(SO₄^2-)、氯离子(Cl^-)的破坏和磷化液组分、成膜反应副产物累积造成磷化液寿命短(有的甚至高频使用100余小时就报废)，多数常温磷化液中含有亚硝酸盐和铬等有毒物质。因此，磷化处理液急需更新换代。磷化废水是造成水体富营养化的一个十分重要的污染源。水体富营养化，即排放于水体的磷、氮超过自然环境的承受能力所造成的环境问题，是我国目前最严重的环境问题之一。全国有磷化生产线2万余条，其中有的企业每天产生需要排放磷超标数十倍以上磷化废水几十吨，甚至上百吨。脱脂剂可用无磷脱脂剂从根本上消除氮、磷污染，而磷化以目前的科技水平还无法不使用磷酸盐。