[发明专利]处理金属基质的磷酸盐水涂液及其浓缩液组合物及处理方法

说明书

本发明涉及用于金属表面的磷酸锌转化涂料及用酸性磷酸锌水溶液磷化金属表面的方法。本发明适用于多种基质，包括冷轧钢(CRS)、锌合金和铝等。

目前，磷酸盐涂液都是磷酸与其它化学物质的稀水溶液，该溶液施用于金属表面时同金属表面起反应在金属表面上形成基本不溶性的且无定形或结晶的完整层磷酸盐涂层。一般优选结晶的涂层。

典型的溶液都包括有磷酸根离子、锌及其它金属离子，以提供最终涂层所要求的特性。通常，存在的其它离子包括硝酸根、亚硝酸根氯酸根、氟硼酸根或氟硅酸根离子。典型的磷化方法包括下列步骤：

1.清洁处理和精整；

2.磷化；

3.后处理。

一般在每一道工序之间进行漂洗，防止带有杂质进入下一工序。

尽管在磷酸盐涂液配方及磷化方法上都有改进，但长期来对其配方及工艺上仍有进一步的改善的要求，以提供对整个工艺更好的控制形成适当的涂布重量、减少起皮和白点的形成，并减少环境影响和对安全不放心。    

U,S,4,838,957介绍了一种便用含有锌离子、磷酸根离子、锰离子、氟化物离子和磷化促进剂的磷酸盐水溶液的锌磷化方法。该促进剂可以是一种或多种(a)硝酸根离子，(b)亚硝酸根离子，(c)过氧化氢，(d)间硝基苯磺酸盐离子，(e)间硝基苯甲酸盐离子或(f)对硝基苯酚。其中指出镍是一种随意选用的成份。文中未讨论涂料的结构，该涂料主要是片晶结构。

U、S、4,865,653介绍了磷酸盐涂液，其中使用的促进剂是硫酸胲(HAS)，使用该盐是为了在很宽的锌浓度范围内将最终涂层的结构由片晶转变为柱状和/或瘤状结构。镍和锰虽然一般视为附加的离子，但在专利或其它实施例中都未述及具体用量。该专利还介绍了许多其它专利，包括U、S、2,743,204和2，298,280，它们都涉及含有硫酸胲的磷酸锌溶液以及不同的氧化剂。

U、S、4,793,867介绍了一种涂料组合物，含有锌和另一种二价阴离子，如镁或镍，以及非涂料一价阳离子如钠或钾，用以改善施涂在涂锌基质上的转化涂料的碱溶解度。HAS在文中作为除去加入含锰碱时可能出现的不希望的沉淀物之用。U、S4,793,867所引述的三份美国专利为U、S、4,389,260；4,486,241和4,612,060。这些专利涉及含镍和/或锰的锌磷化溶液。

在本说明书中，除实施例或另有说明者外，所有叙述成分的量或反应条件的数字均应理解为冠以“约”字予以修饰。

如上文所述的U、S、4,865,653所述，现已发现某些使用硫酸胲(HAS)作促进剂的含镍和锰的磷酸锌组合物能制成多晶涂料，并保持了使用锰和镍的优点以及具有HAS的促进性能，而不改变片晶或针状晶的结构。以HAS为促进剂的本发明锌—磷化混合物可在多种基质(包括亚铁合金、锌合金和铝及其合金)上于约37.8-65.6℃(优选46.1-54.4℃)范围内的所需温度下制成满意均一的以锰和镍改性的灰色磷酸锌涂层。该涂料即可喷涂又可浸涂。该硫酸胲即可加至配好料的混合物中，也可加到需再配料的混合物中，视需要而定，而无需常规或辅助的不适用的促进剂(如亚硝酸盐)。

本发明除了提供满意的综合效益，且无现有技术所涉及的那么多缺陷之外，还提供了改进的低温工艺均一性，减少了环境影响及便用亚硝酸盐所产生的安全问题。该多晶涂料在其涂层中含有锌、锰和镍，在二价铁表面上，涂料中含有铁。

本发明是有关一种直接配制或浓缩的组合物，该组合物可随后用水稀释为适于喷涂或浸涂的酸性水涂液。该涂液一般含有重量浓度如下所示的物质：

PO₄离子              0.5-2.5％

Zn离子                0.05-0.2％

Ni离子                0.02-0.15％

Mn离子                0.02-0.15％

HAS(羟基胺促进剂)     0.1-0.25％

NO₃离子              0-0.2％

F离子                 0-0.15％

当以每升涂液含48克浓缩液的比例用水稀释该含有上述物质含量的浓缩液时，即可配成上述涂液。同样可配制该浓缩液，提供含量如下的涂液：

(a)约0.5-2克/升锌离子，优选0.8-1.2克/升；