專利名稱：光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鍍鋅板表面處理技術，尤其涉及一種對光整鋅花熱鍍鋅板表面進行磷化處理的方法。
本發(fā)明提供的解決上述問題的技術方案是，構造一種光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法，采用鋅系常溫磷化液對光整鋅花熱鍍鋅板進行磷化處理，控制磷化液中的游離酸度(FA)為0.6～0.9點、總酸度(TA)為18～24點、促進劑(AC)濃度為1.0～1.5點以及鈦鹽表調劑濃度為0.1％～0.2％，在光整鋅花熱鍍鋅板磷化過程，每間隔一段時間還對槽中的磷化液Al3+的含量進行檢測和對磷化液進行處理，所述檢測和處理步驟包括制備檢測用試劑；提取磷化液制備顯色液和參比液；制備Al3+標準溶液；
繪制鋁的標準曲線；對Al3+含量超標的磷化液進行解毒排毒處理。
在上述按照本發(fā)明提供的光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法中，還包括在磷化前對光整鋅花熱鍍鋅板進行清洗步驟，熱鍍鋅板的磷化時間為2min。
在上述按照本發(fā)明提供的光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法中，所述檢測用試劑包括5％甘露醇溶液；40％六次甲基四胺溶液；5％NH4F；0.05％鉻天青S采用0.2g鉻天青S加300ml無水乙醇和100ml水溶解制得；0.1M Zn-EDTA采用8.1g ZnO加40ml(1∶1)HCl，加熱溶解，37.2g EDTA加800ml水，15ml氨水(比重0.9)，攪溶合并兩液，用NH4OH(1∶1)和HCl(1∶1)調節(jié)PH4-6，稀釋到1升制得。
在上述按照本發(fā)明提供的光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法中，所述提取磷化液制備顯色液和參比液步驟中包括取待測磷化液加5ml甘露醇、5ml HCl(5+95)、5ml Zn-EDTA、5ml六次甲基四胺(每加完一種試劑搖勻后再加第二種試劑)，立即加4.0ml鉻天青S，搖勻制得顯色液，用水定容為50ml；取待測磷化液加1ml 5％NH4F，搖勻后加5ml甘露醇、5ml HCl(5+95)、5ml Zn-EDTA、5ml六次甲基四胺(每加完一種試劑搖勻后再加第二種試劑)，立即加4.0ml鉻天青S，搖勻制得參比液，用水定容為50ml；
在上述按照本發(fā)明提供的光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法中，所述制備Al3+標準溶液步驟包括取0.1000g純鋁(99.9％以上)置于塑料燒杯中，加入10ml 20％NaOH水浴加熱溶解，加入100ml水，滴加(1∶1)HCl呈酸性后過量10ml，冷卻，移入500ml容量瓶，定容，搖勻。1ml溶液中含200μg鋁。再取20ml稀釋為200ml，1ml溶液中含20μg鋁。
在上述按照本發(fā)明提供的光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法中，所述繪制鋁的標準曲線步驟包括取7個50ml容量瓶，分別加入0、2、4、6、8、10、20ml濃度為20μg/ml鋁的標準溶液，分別按順序加入顯色液，定容為50ml，在550nm測吸光度，繪制0、40、80、120、160、200ppm鋁的標準曲線(曲線呈線性，不過原點，不影響使用)。
在上述按照本發(fā)明提供的光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法中，所述Al3+含量超標是指磷化液中Al3+濃度大于90ppm。
在上述按照本發(fā)明提供的光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法中，所述對Al3+含量超標的磷化液進行解毒排毒處理步驟包括在磷化槽中加入預先溶解的NaF水溶液，開泵循環(huán)攪拌1h左右，再打上高位槽靜置一段時間，將其上部的清液注入磷化槽中，重新進行磷化處理。
在上述按照本發(fā)明提供的光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法中，所述NaF水溶液的加入量為，處理熱鍍鋅板5000m2，加入5Kg的NaF。
實施本發(fā)明提供光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法，采用獨有的檢測方法，可定時檢測出磷化液中Al3+的含量，對Al3+含量超過標準的磷化液進行解毒和排毒處理，定量控制并排除磷化槽液中的Al3+，從而解決了熱鍍鋅板磷化液中毒和涂層附著力下降的問題，使光整熱鍍鋅板可以應用于家用電器和其它需要涂裝的產(chǎn)品，可采用厚鍍鋅層的熱鍍鋅板代替薄鍍鋅層的電鍍鋅板做空調及其它電器件機殼，提高制件的防腐蝕性能，延長產(chǎn)品壽命，而且熱鍍鋅板價格比電鍍鋅板低500～700元/噸，可以降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，提高市場競爭力。
由于鋅比鐵溶解速度快，F(xiàn)A不能控制過高。但鋅溶解使FA下降較快，生產(chǎn)過程要及時檢測調整，以保證磷化膜質量穩(wěn)定。
在磷化過程中，Al3+是對磷化液危害最大的金屬離子，當磷化液中Al3+達到一定濃度后會使磷化上膜不均勻或完全停止上膜，大大降低基體金屬與涂層的附著力(附表2所示)。磷化液中Al3+濃度小于120ppm時，磷化膜結晶還是比較細；Al3+濃度大于120ppm后，磷化膜結晶變粗；大于180ppm磷化膜上膜不完全 Al3+濃度達到210ppm時，磷化不上膜，但對初期附著力無明顯影響，模擬使用環(huán)境將涂層浸酸、堿處理后附著力明顯下降，Al3+濃度大于90ppm的涂膜邊緣起泡、開裂、脫落甚至涂膜表面起泡，明顯差于空白試板。因此，磷化液中Al3+濃度應控制在90ppm以下。
Al3+、Cl-和表調添加劑三因素的正交試驗還表明(附表3、4所示)，兩種離子共存會加大對磷化液的危害，但Al3+是對磷化膜質量及涂層附著力危害最大的因素，要定時檢測磷化槽液中的Al3+濃度，及時加入解毒劑排毒。
Cl-是對磷化液危害最大的陰離子，它能加速鍍鋅層溶解，延長磷化時間，使磷化膜疏松、多孔、掛灰、抗蝕性下降，嚴重時不能形成磷化膜。Cl-主要來源于清洗水，帶進槽液中的Cl-積累而使?jié)舛仍龃?，氯酸鹽輔助促進劑的還原產(chǎn)物也殘留在槽液中，縮短磷化液壽命。
氯離子濃度為50～500ppm的磷化膜結晶不算太粗，但表面有少量白灰，涂層劃格不脫落，50Kg·Cm反沖擊均有開裂現(xiàn)象，隨濃度變化的規(guī)律性不明顯。但從50ppmCl-濃度可引起涂層反沖開裂的情況可見，Cl-的危害性極大。槽液Cl-濃度應控制在50ppm以下。需設法控制沖洗水質，一般要求水中Cl-濃度小于30ppm，最好在工件進入磷化槽前用純水清洗一次，以減少Cl-帶進磷化液。
準確檢測出磷化液中Al3+的含量才能對磷化液進行排毒處理，本發(fā)明提出了以下檢測方法其檢測原理是，在PH值為5.3～5.9的弱酸性介質中，Al3+可與鉻天青S生成紫紅色絡合物，F(xiàn)e，Ni干擾用Zn-EDTA掩蔽，Ti4+干擾用甘露醇掩蔽，用六次甲基四胺為緩沖劑，在550nm測定吸光度。測定濃度范圍為0.05％～1.00％(即最低檢出濃度為50ppm)。
因為在磷化液中含有Zn2+(大量)、Al3+、Ni2+、Fe2+、Fe3+、Ti4+等各種陽離子，可加入過量氨水，使Fe、Al、Ti生成氫氧化物沉淀，Zn2+、Ni2+生成絡合物進入濾液，用酸溶解沉淀，得到含有Fe、Al、Ti的待測液。
在檢測方法中使用如下試劑5％甘露醇溶液；40％六次甲基四胺溶液；5％NH4F；0.05％鉻天青S采用0.2g鉻天青S加300ml無水乙醇和100ml水溶解制得；0.1M Zn-EDTA采用8.1gZnO加40ml(1∶1)HCl，加熱溶解，37.2gEDTA加800ml水，15ml氨水(比重0.9)，攪溶合并兩液，用NH4OH(1∶1)和HCl(1∶1)調節(jié)PH值為4-6，稀釋到1升制得。
具體檢測方法；先制備顯色液待測液加5ml甘露醇、5ml HCl(5+95)、5ml Zn-EDTA、5ml六次甲基四胺(每加完一種試劑搖勻后再加第二種試劑)，立即加4.0ml鉻天青S，搖勻，用水定容為50ml。
制備參比液在待測液中加入1ml 5％NH4F，搖勻后按顯色液制備步驟制備參比液。
制備Al3+標準溶液0.1000g純鋁(99.9％以上)于塑料燒杯中加入10ml 20％NaOH水浴加熱溶解，加100ml水，滴加(1∶1)HCl呈酸性后過量10ml，冷卻，移入500ml容量瓶，定容，搖勻。1ml溶液中含200μg鋁。再取20ml稀釋為200ml，1ml溶液中含20μg鋁。
繪制鋁的標準曲線取7個50ml容量瓶，分別加入0、2、4、6、8、10、20ml濃度為20μg/ml鋁的標準溶液，分別按順序加入顯色液，定容為50ml，在550nm測吸光度，繪制0、40、80、120、160、200ppm鋁的標準曲線(曲線呈線性，不過原點，不影響使用)。
本發(fā)明提供的排毒方法是根據(jù)Al3+可與F-絡合生成冰晶石Na3AlF6沉淀的原理，因此在磷化液中添加NaF可除去Al3+。F-是有效的活化劑，可加速磷化晶核的生成，使晶粒致密，耐蝕性增強。但F-過多，會使工件表面掛灰，必須嚴格控制F-的加入量。試驗證明含200ppm Al3+的磷化液(磷化不上膜)定量加入NaF后，磷化膜及涂層附著力恢復正常，可完全解除鋁毒。因此，生產(chǎn)現(xiàn)場可根據(jù)噴涂熱鍍鋅板的面積而決定NaF的添加量。熱鍍鋅板在磷化過程中，Al3+的溶出量約為80～100mg/m2，如果噴涂工件面積為5000m2，則溶出Al3+約為500g，需加入NaF的量為5Kg。如果條件許可，可以定時抽檢磷化槽液中的Al3+濃度，達到90ppm左右即可加入NaF去除。排毒時可在停線前加入預先溶解的NaF水溶液，開泵循環(huán)攪拌1h左右，再打上高位槽靜置過夜，次日將上清液注入磷化槽生產(chǎn)。槽底沉渣用隔渣機除渣。切忌加完NaF后立即用磷化液磷化工件，因反應生成大量氣泡附著在磷化板表面，會造成磷化膜疏松而影響涂層的附著力。
下面給出本發(fā)明中所提到的正交試驗報告(附表1～4)
表1磷化工藝正交試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

表2 Al3+濃度對磷化膜質量及涂層附著力的影響
表3 三因素交互影響正交試驗安排和試驗結果

表4 三因素交互影響正交試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

權利要求
1.一種光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法，其特征在于，采用鋅系常溫磷化液對光整鋅花熱鍍鋅板進行磷化處理，控制磷化液中的游離酸度為0.6～0.9點、總酸度為18～24點、促進劑濃度為1.0～1.5點、鈦鹽表調劑濃度為0.1％～0.2％，在光整鋅花熱鍍鋅板磷化過程中，間斷地對槽中磷化液的Al3+含量進行檢測和對磷化液進行處理，所述檢測和處理步驟包括制備檢測用試劑；提取磷化液制備待測液、顯色液和參比液；制備Al3+標準溶液；繪制鋁的標準曲線；對Al3+含量超標的磷化液進行解毒排毒處理。
2.根據(jù)權利要求1所述光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法，其特征在于，還包括在磷化前對光整鋅花熱鍍鋅板進行清洗步驟，熱鍍鋅板磷化時間為2min。
3.根據(jù)權利要求1或2所述光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法，其特征在于，所述檢測用試劑包括5％甘露醇溶液；40％六次甲基四胺溶液；5％NH4F；0.05％鉻天青S采用0.2g鉻天青S加300ml無水乙醇和100ml水溶解制得；0.1M Zn-EDTA采用8.1gZnO加40ml(1∶1)HCl，加熱溶解，37.2gEDTA加800ml水，15ml氨水(比重0.9)，攪溶合并兩液，用NH4OH(1∶1)和HCl(1∶1)調節(jié)PH值為4-6，稀釋到1升制得。
4.根據(jù)權利要求1或2所述光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法，其特征在于，所述提取磷化液制備待測液、顯色液和參比液步驟中包括取待檢測磷化液并加入過量氨水，使Fe、Al、Ti生成氫氧化物沉淀，Zn2+、Ni2+生成絡合物進入濾液，用酸溶解沉淀，制得含有Fe、Al、Ti的待測液；取待測液加5ml甘露醇、5ml HCl(5+95)、5ml Zn-EDTA、5ml六次甲基四胺(每加完一種試劑搖勻后再加第二種試劑)，立即加4.0ml鉻天青S，搖勻制得顯色液，用水定容為50ml；取待測液加入1ml 5％NH4F，搖勻后加5ml甘露醇、5ml HCl(5+95)、5ml Zn-EDTA、5ml六次甲基四胺(每加完一種試劑搖勻后再加第二種試劑)，立即加4.0ml鉻天青S，搖勻制得參比液，用水定容為50ml；
5.根據(jù)權利要求1或2所述光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法，其特征在于，所述制備Al3+標準溶液步驟包括取0.1000g純鋁(99.9％以上)置于塑料燒杯中，加入10ml 20％NaOH水浴加熱溶解，加入100ml水，滴加(1∶1)HCl呈酸性后過量10ml，冷卻，移入500ml容量瓶，定容，搖勻，1ml溶液中含200μg鋁，再取20ml稀釋為200ml，1ml溶液中含20μg鋁。
6.根據(jù)權利要求1或2所述光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法，其特征在于，所述繪制鋁的標準曲線步驟包括取7個50ml容量瓶，分別加入0、2、4、6、8、10、20ml濃度為20μg/ml鋁的標準溶液，分別按順序加入顯色液，定容為50ml，在550nm測吸光度，繪制0、40、80、120、160、200ppm鋁的標準曲線，如曲線呈線性，不過原點，不影響使用。
7.根據(jù)權利要求1或2所述光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法，其特征在于，所述Al3+含量超標是指磷化液中Al3+濃度大于90ppm。
8.根據(jù)權利要求1或2所述光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法，其特征在于，所述對Al3+含量超標的磷化液進行解毒排毒處理步驟包括在磷化槽中加入預先溶解的NaF水溶液，開泵循環(huán)攪拌1小時左右，再打上高位槽靜置一段時間，將其上部的清液注入磷化槽中，重新進行磷化處理。
9.根據(jù)權利要求8所述光整鋅花熱鍍鋅板的磷化方法，其特征在于，所述NaF水溶液的加入量為，處理熱鍍鋅板5000m2，加入5Kg的NaF。
全文摘要
本發(fā)明涉及鍍鋅板表面處理技術，公開了一種對光整鋅花熱鍍鋅板表面進行磷化處理的方法，采用鋅系常溫磷化液對光整鋅花熱鍍鋅板進行磷化處理，在光整鋅花熱鍍鋅板磷化過程，每隔一段時間還對槽中的磷化液的Al
文檔編號C23C22/05GK1412349SQ0112976
公開日2003年4月23日 申請日期2001年10月13日 優(yōu)先權日2001年10月13日
發(fā)明者劉賢明 申請人:廣東科龍電器股份有限公司