新材料及其应用

本发明公开了一种掺杂无机纳米粒子制备复合磷化膜的方法；该方法先以质量份数计，将5～8份磷酸盐、7～9份锌、锰或者钙盐、***～3份磷酸、***～***份氮化硼、***～1份稳定剂、6～10份pH缓冲剂、80～100份水投入反应釜中，用碱液调节PH为2～3，然后升温至20～40℃，机械搅拌出釜。然后将配制好的磷化处理液放入磷化池内，使磷化处理的温度升至20～40℃，然后将除锈、除油之后的钢铁试件浸入其中，处理后用水冲净晾干。本发明氮化硼作为磷化时晶体的成核吸附位点，有助于晶体附着并形成复合磷化膜，且氮化硼是疏水纳米材料，密集的复合磷化膜能有效防护空气中水分的渗透，防腐性能优异。

金属表面在除油、除锈后，为了防止重新生锈，通常要进行化学处理，使金属表面生成一层保护膜。而磷化是常用的表面处理技术，指的是在特定的酸式磷酸盐溶液中经过化学反应在金属表面形成难溶于水的磷酸盐覆盖膜的过程。按照磷化膜的种类，可把磷化分为锌系、锌钙系、锌锰系、锰系、铁系、非晶相铁系六大类。需要指出的是，磷化膜虽然薄，但由于它是一层非金属的不导电隔离层，能使金属工件从优良导体转变为不良导体，抑制金属工件表面微电池的形成，进而有效阻止涂膜的腐蚀。鉴于其优异的特性，磷化膜的应用领域十分广泛，如汽车制造、航空航天、海洋防腐、底漆涂装等。

目前，国内外磷化处理使用较多的是中、高温磷化，不仅能耗大、处理工艺时间长、沉渣多，而且磷化后需进行封闭处理，工艺较复杂，直接影响着涂装生产的质量、产量和成本。对于钢铁试件的磷化更是存在着不环保、磷化液不稳定、磷化膜质量差的问题。由此可见，传统磷化工艺十分耗时、耗能。

相对于现有技术，本发明的优点和有益效果是：

1)本发明氮化硼作为磷化时晶体的成核吸附位点，有助于晶体附着并形成复合磷化膜，在扫描电子显微镜下可以看到一层密集、尺寸细小的磷化膜层；且氮化硼是疏水纳米材料，密集的复合磷化膜能有效防护空气中水分的渗透，防腐性能优异；与不添加氮化硼粒子的膜层相比，耐腐蚀性显著提升。

2)本发明以氮化硼作为磷化促进剂，能够低温快速制备磷化膜，20～40℃即可磷化且磷化，磷化不需要高温，时间仅需5～20分钟，既节约成本和能源，又节省时间。

3)氮化硼是绿添加剂，磷化处理后的磷化池中磷化沉渣少，说明试件的磷化成功率高。

4)本发明磷化液中不含有害的亚硝酸钠等化学物质，使用过程及使用后均不危害人体健康和生态环境，使用方便，可满足工业化需求。

5)本发明制备的锌系磷化膜外观灰暗，膜层硬、膜层均匀细腻，实施例1中复合膜的硬度从改性前的162Hv变成350Hv。

6)本发明以少量绿色无污染的纳米氮化硼粒子作为磷化促进剂，采用常温快速制备磷化膜的方法对工件进行磷化处理，性价比高，磷化沉渣少，具有显著的规模生产优势。