[发明专利]金属表面磷化用的预漂洗液

说明书

本发明涉及在金属表面上形成磷化层，具体涉及用于磷化法中的预漂洗步骤的组合物。

磷化层的形成旨在产生具有细结晶的薄覆层且表面粗糙度低的磷化面层。

磷化层的涂装通常采用包括以下步骤的方法进行：清洗金属表面、漂洗、与预漂洗组合物接触进行预漂洗(有时称为预处理)；然后与磷化液接触而形成磷化层；漂洗；并将涂覆后的底材干燥。在形成磷化层时，该表面逐渐被覆盖，直到磷化层的重量达到不再发生变化的阶段为止。这个阶段称为″涂装完全″，而且具有非常重要的实际意义，因为只有获得完整的覆层时，磷化层才具有最大的实用价值(参阅Phosphating and Metal Pre-treatment byD.B.Freeman)。虽然对预漂洗尚未完全了解，然而可以认为预漂洗步骤是一个成核步骤，其中在底材的表面上提供晶种以便在后续的磷化步骤中引发磷酸盐结晶成核。为了使形成的覆层具有精细的晶体结构且金属底材上每单位面积的覆层重量较轻，人们都非常希望进行磷化处理。

众所周知，在与磷化液接触之前，预先将金属表面进行处理对磷化步骤中形成的磷化层会产生显著的效果。

例如，通常采用强碱性清洗剂的水溶液清洗待处理的金属表面，在某些情况下，在磷化之前，可用强酸例如盐酸或硫酸对金属进行酸洗。众所周知，采用这两种方法进行预处理，其结果都会产生主要由粗糙且不完全的大晶体组成的磷化面层。人们还知道，在用有机溶剂例如煤油将待处理的金属表面脱脂或采用机械方法例如用粗砂或金属丝粒喷砂处理后再进行磷化可以得到精细结晶的、均匀的覆层。

对磷酸锌处理法而言，已发现许多对其适合的方法，例如，在碱清洗或酸洗后用含有缩合磷酸盐、草酸或磷酸铁的水溶液漂洗表面，或用碱性高锰酸盐溶液漂洗表面，都会使上述问题减轻。

在GB1084017中叙述了用于钢和钢板的包括预漂洗(或引发)步骤的磷化法，其中，在与该步骤中的磷化组合物接触之前，将二价或三价金属的水不溶性磷酸盐的细晶核涂覆到金属表面上。所述的磷酸盐是锌、钙、镁、二价铁、三价铁或铝的磷酸盐。据称，采用这种预漂洗可在磷化步骤中于短时间内相继形成细的、致密的磷化膜。

然而，上述方法还有待改进。磷酸锰处理法会造成特殊的问题。这些用于磷酸锌处理法中克服由于碱清洗或酸洗产生的问题的方法在类似的磷酸锰处理法中是不能令人满意的。

在GB1137449中还叙述了用于磷化金属底材的预漂洗。该方法特别涉及磷酸锰处理法。所述预漂洗(或引发)步骤包括用细碎的不溶性正磷酸锰(II)的水悬浮液处理金属表面，然后，用常规的酸性磷酸锰处理水溶液对处理后的表面进行磷化。据报道，甚至在金属底材已预先经过碱清洗或酸洗的情况下也能形成细晶状的磷化层。

在上述参考文献中，用于预漂洗的磷酸锰是通过中和磷酸中的磷酸锰溶液或通过将磷酸二钠或磷酸三钠添加到锰盐的溶液中而形成的沉淀物。文中未对磷酸锰的生产作更详细的说明。在工业上，用于这种预处理的磷酸锰沉淀物通常以经过干燥和磨细的固体沉淀形式销售。本发明已发现，如果将特制的磷酸盐用于预漂洗步骤，则磷化面层可以显著地获得改进。

本发明提供了一种制备包括形成固体水不溶性磷酸锰(II)的磷化金属表面用的预漂洗组合物的方法；在加热步骤中，将该固体在高于120℃、优选高于150℃的温度下加热，使其成为加热了的固体；然后，将该加热了的固体添加到水溶液中形成悬浮液。水不溶性磷酸锰通常在水溶液中形成沉淀，然后，以固体形式回收。

已发现，根据本发明可以制备能完全覆盖金属表面的磷化层，且覆层的重量轻、表面平滑性好。还发现，通过将磷酸锰加热到甚至高于形成悬浮液之前的温度，可以获得更大的改进。例如，将加热温度提高到120℃以上、甚至高于300℃或350℃会带来好处。因此，在将金属磷酸盐添加到水溶液中形成悬浮液之前，优选在高于150℃、最优选高于180℃、甚至高于200℃的温度下先将金属磷酸盐加热。

可以采用任一种常规的方法加热，然而，通常是将固体放在加热炉中保持足够的时间并在足以保证固体达到所需的温度下加热。通常，加热时间为5分钟至24小时。优选至少加热10分钟或甚至至少20分钟。加热时间优选不多于6小时，最优选不多于2小时。

磷酸锰最好包括正磷酸锰，优选锰红磷锰矿。