磷化處理技術(shù)+配方

1、磷化處理技術(shù)(1)所謂磷化處理是指金屬外表與含磷酸二氫鹽的酸性溶液接觸,發(fā)生化學反響而在金屬外表生成穩(wěn)定的不溶性的無機化合物膜層的一種外表的化學處理方法.所形成的膜稱為磷化膜.它的成膜機理為：(以鋅系為例)a)金屬的溶解過程當金屬浸入磷化液中時,先與磷化液中的磷酸作用,生成一代磷酸鐵,并有大量的氫氣析出.其化學反響為；Fe+2H3PO=Fe(H2PO)2+H?T上式說明,磷化開始時,僅有金屬的溶解,而無膜生成.b)促進劑的加速上步反響釋放出的氫氣被吸附在金屬工件外表上,進而阻止磷化膜的形成.因此參加氧化型促進劑以去除氫氣.具化學反響式為：3Zn(H2PO)2+Fe+2NaN2=Zn3(PQ)2

2、+2FePO+NT+2NaHPO+4Ho(2)上式是以亞硝酸鈉為促進劑的作用機理.c)水解反響與磷酸的三級離解磷化槽液中根本成分是一種或多種重金屬的酸式磷酸鹽,其分子式Me(HPO)2,這些酸式磷酸鹽溶于水,在一定濃度及PHffl下發(fā)生水解泛音法,產(chǎn)生游離磷酸：Me(HPO)2=MeHPOHPO(3)3MeHP信Me(PO)2+HPO(4)H3PO=HPO-+H=HPO-+2l4=PO3-+3l4(5)由于金屬工件外表的氫離子濃度急劇下降,導致磷酸根各級離解平衡向右移動,最終成為磷酸根.d)磷化膜的形成當金屬外表離解出的三價磷酸根與磷化槽液中的(工件外表)的金屬離子(如鋅離子、鈣離子、鈕離子、

3、二價鐵離子)到達飽和時,即結(jié)晶沉積在金屬工件外表上,晶粒持續(xù)增長,直至在金屬工件外表上生成連續(xù)的不溶于水的黏結(jié)牢固的磷化膜.2Zn2+Fe2+2P(43-+4H2OHZnzFe(PO4)2?4HOj(6)3Zn2+2PG2-+4HO=Zn(PO4)2?4HoJ(7)金屬工件溶解出的二價鐵離子一局部作為磷化膜的組成局部被消耗掉,而殘留在磷化槽液中的二價鐵離子,那么氧化成三價鐵離子,發(fā)生(2)式的化學反響,形成的磷化沉渣其主要成分是磷酸亞鐵,也有少量的Me(PQ)2.磷化的分類方法有以下幾種:1根據(jù)組成磷化液的磷酸鹽分類有磷酸鋅系、磷酸鈕系、磷酸鐵系.此外還有在磷酸鋅中加鈣的鋅鈣系,在磷酸鋅中加超

4、、加鈕的“三元體系磷化等.2根據(jù)磷化的溫度分類有高溫(80度以上)磷化、中溫(5070度)磷化和低溫磷化(40度以3按磷化施工法分類有噴淋式磷化、浸漬式磷化、噴浸結(jié)合式磷化、涂刷型磷化4按磷化膜的質(zhì)量分類有重量型(7.5g/m2以上),中量型(4.37.5g/m2),輕量型(1.14.3g/m2)和特輕量型(0.31.1g/m2).鐵鹽磷化膜最薄,具膜重為(0.31.1)g/m2,屬于輕量型.鋅鹽磷化視配方而定,可以分為輕量型、中量型或重型磷化膜.膜重范圍廣,在(1.05.0)g/m2之間.磷化成膜原理可以用過飽和理論來解釋.即構(gòu)成磷化膜的離子積到達該種不溶性磷酸鹽的溶度積時,就在金屬外表沉積

5、形成磷化膜.磷化處理的材料主要成分為酸式磷酸鹽,其分子式為Me(HPO)2.金屬離子Me通常為鋅、鉆、鐵等.這些酸式磷酸鹽均能溶解于水.在含有氧化劑及各種添加劑的酸性磷化液中,磷酸二氫鹽要發(fā)生離解,產(chǎn)生金屬離子Me和磷酸根離子,但此時離子積未到達不溶性磷酸鹽的溶度積,并不產(chǎn)生膜的沉積：Me(H2PO)2一MS+HPO-LHPO+HfI-PO-+I4為在適當?shù)臏囟认率沽谆号c被處理的金屬外表接觸時,發(fā)生金屬的溶解反應Fe+2HFe2+Hd由于上式反響,鐵與磷化液界面處H+不斷被消耗,引起PH值上升,這就又促使了三步離解反響.于是界面處MS與PO3-濃度不斷上升,直到Me2+PO43-Lme(PO

6、)2時,就產(chǎn)生Me(PO)2不溶性磷酸鹽的沉積,覆蓋在金屬外表,構(gòu)成磷化膜.但是,上式生成的氫氣吸附在金屬外表,造成所謂的陰極極化,使磷化反響懂得進程受到阻礙.因此要添加一定量到達的氧化劑作為陰極去極化劑,以保證磷化反響在規(guī)定的時間內(nèi)完成.氫氣被氧化劑氧化成水除掉.產(chǎn)生Fe2+除局部參與成膜形成ZntFe(PO)2?4HO外,剩余局部被氧化成Fe3+,Fe3+與PO3-結(jié)合成濃度積很小的FePO,成為淤渣沉淀出來排除于體系外.2磷化膜質(zhì)量評定工程與方法1外觀目視法好的磷化膜外觀均勻完整細密、無金屬亮點、無白灰.鋅系磷化膜為灰色膜,鐵系磷化為彩虹色膜.而鋁及鋁合金那么為無色或彩色鋁皮膜.2微觀結(jié)

7、構(gòu)顯微鏡法以金相顯微鏡或電子顯微鏡將磷化膜放大到1001000倍,觀察結(jié)晶形狀、尺寸大小及排部情況.結(jié)晶形狀以柱狀晶為好.結(jié)晶尺寸小些為好,一般控制在幾十微米以下,排部越均勻,孔隙率越小越好.3厚度(或重量法)測定法對于鋼板的磷化膜方法是將磷化板浸在75度,質(zhì)量分數(shù)喂%勺銘酸溶液中(1015)min以去除磷化膜,然后除去膜層前后的重量差求的膜重.3腐蝕性能測定法最常用的是硫酸銅點滴實驗法.現(xiàn)在常與下道工序進行后根據(jù)用戶要求進行鹽霧試驗、耐溫熱試驗或循環(huán)周期試驗等.4抗沖擊試驗常常是進行涂裝后一起測定,當用49N?cm對涂裝后的磷化板進行沖擊試驗時,當沖擊后的樣板的反面沖擊點不產(chǎn)生放射性裂紋時,

8、即可確定該磷化膜的質(zhì)量較好.5二次附著力測定磷化膜涂裝后測定的附著力為一次附著力.在一定條件下進行耐溫水實驗后測定的附著力稱為二次附著力.一般是在耐水試驗后的樣板上用劃格法作附著力的測定,以膠帶剝離后觀察涂膜脫落等級,一般均為平行比擬實驗.6磷化膜孔隙率的測定取14%勺NaC5口3%勺鐵氟化鉀溶液,外表活性劑的質(zhì)量分數(shù)為0.1%的蒸儲水溶液,保存在褐色瓶中24小時,用濾紙過濾.使用時將濾紙切成長、寬均為2.5厘米的紙片,用塑料銀子將紙片浸入上述溶液中,提出滴凈多余試液,將他覆蓋在戴測的磷化膜外表,經(jīng)過一段時間1分鐘后將試紙拿掉,觀察膜層外表,有蘭色斑點處表示有孔隙局部.7磷化膜的耐堿性比擬磷化

9、膜在浸堿液0.1mol/L的氫氧化鈉,25度,5分鐘前后的質(zhì)量差,可以得到磷化膜在堿液中的溶解量.8磷化膜的耐酸性比擬磷化膜在PH值位為2的酸液中的溶解量來評價磷化膜的耐酸性.9磷化膜P比P比最初定義為P/P+H,其中P為磷酸二鋅鐵,H為磷酸鋅,因此P比的上下表示磷化膜中磷酸二鋅鐵所占比率的上下.P比高的磷化膜具結(jié)晶水不易失水,也不易復水,其耐蝕性比低P比的磷化膜好.鋅系磷化液制作原理與應用、磷化液的制造原料：1 .一般家庭式作坊所用原料：A.85%W酸液體+磷酸二氫鋅粉體+硝酸鋅粉體B.85%W酸液體+40%98麻肖酸液體+95%M化鋅粉體或者鋅渣或鋅灰固體注：無效成分約30.2 .國際標準

10、使用原料：A.85%W酸液體+68麻肖酸液體+99.7%氧化鋅粉體B.85%W酸液體+68麻肖酸液體+99.99鋅錠金屬注：無效成分約10.二、磷化液的國際標準化學組成總酸度為液體狀態(tài)：A.磷酸約20%+磷酸二氫鋅約35%+硝酸鋅約35%+磷酸鋅無效成分約10%B.磷酸約20%+磷酸二氫鋅約45%+硝酸專3約35%注：按?化工產(chǎn)品物性辭典?解釋1 .磷酸二氫鋅為白色結(jié)晶或黏稠狀液體,溶于水和酸,水溶液呈酸性.為磷化皮膜劑的主要成分,用于鋼鐵的防腐蝕.2.磷酸鋅為無色斜方結(jié)晶或白色微晶粉末,溶于無機酸鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸；不溶于乙醇；水中幾乎不溶,其溶解度隨溫度上升而減少.三、磷化液的制作方法

11、：1 .一般家庭式作坊：使用瓷缸或塑料桶為反響容器,以人工木棒的攪拌操作.原料用水以井水或自來水.2 .國際標準：使用不銹鋼為反響容器,以機械不銹鋼棒的攪拌操作.原料用水為純水.四、一般處理物為鋼鐵時,其反響機構(gòu)如下：1 .化學反響化鐵十磷酸游離酸-磷酸二氫鐵鐵分+氫氣氣泡1；促進劑；促進劑；j 水L-磷酸鐵淡黃色沉渣2 .皮膜生成反響成磷酸二氫鋅-磷酸鋅H皮膜+磷酸鐵離子+磷酸二氫鋅-磷酸鋅鐵P皮膜+磷酸5說明鋼鐵外表與磷化處理液接觸,鋼鐵外表發(fā)生溶解,外表附近的磷化處理液中的氫離子減少,PH值由3上升至4.6o其結(jié)果引起4、5式的化學反響,不溶性的磷酸鋅Hopeite、磷酸鋅鐵Phosph

12、ophyllite結(jié)晶在鋼鐵外表析出,形成皮膜.溶解出的鐵離子一局部作為皮膜的構(gòu)成成分被消耗掉,而一局部反響成為鐵分留在磷化處理液中,使皮膜的化學生成反響很難順利進行.為了把這種剩余的鐵分氧化,生成不溶性的磷酸鐵沉渣出來,并迅速地從反響系統(tǒng)中去除出去,使磷化反響順利進行,因此必須在磷化處理液中預先添加促進劑氧化劑.五、磷化液的品質(zhì)比擬：1 .一般家庭式作坊：濃縮液的比重為1.321.4,價格低.使用群：一般鋼線處理量為1000噸月以下,不重視品質(zhì).因原料純度非常差,導致主要成分缺乏,使用時會產(chǎn)生不當沉渣白色沉渣的量很大,補給量也大.為到達適當?shù)牧谆つ?其治理濃度總酸度必須有60100Pt使用

13、者的總本錢高磷化液用量大,模具損傷大,加工不良率高,因原料的價格便宜,大多數(shù)消費者仍選擇使用此類垃圾產(chǎn)品.2 .國際標準：濃縮液的比重為1.551.6,價格高.使用群：一般鋼線處理量為1000噸月以上,非常重視品質(zhì).拉拔磷化的治理濃度總酸度為3040Pt已經(jīng)足夠,可以有效限制皮膜生成量,以及提供拉拔的各項性能密著性延展、耐熱性、防蝕性、冷鍛加工性,有效降低使用者的總本錢磷化液用量小,模具損傷少,加工不良率低.六、國際標準磷化液的制造程序：1.85%W酸液體+68麻肖酸液體+99.7%氧化鋅粉體A.以氧化鋅為底時：先將水參加攪拌槽內(nèi)固定位置處,氧化鋅徐徐參加攪拌槽內(nèi)與水混合成糊狀.先將硝酸參加后

14、才能再加磷酸注意：酸的參加順序不可顛倒反響至槽液完全澄清即可.B.以酸液為底時：先將水參加攪拌槽內(nèi)固定位置處,再將硝酸及磷酸參加后攪拌均勻注意：酸的參加順序沒有固定,但硝酸先加比擬好.氧化鋅徐徐參加攪拌槽內(nèi)與混合酸液反響.反響至槽液完全澄清即可.2.85%W酸液體+68麻肖酸液體+99.99鋅錠金屬A.制造磷酸二氫鋅：先將水參加攪拌槽內(nèi)固定位置處后加熱至90以上,參加磷酸攪拌均勻.鋅錠徐徐參加攪拌槽內(nèi)與磷酸液反響至完全澄清即可.注意：反響過程中必須持續(xù)加熱B.制造硝酸鋅：先將水參加攪拌槽內(nèi)固定位置處,再將硝酸參加后攪拌均勻.氧化鋅徐徐參加攪拌槽內(nèi)與硝酸液反響至完成澄清即可.七、國際標準磷化液的

15、制造法比擬：1.85%W酸液體+68麻肖酸液體+99.7%氧化鋅粉體化學反響方程式為：氧化鋅+硝酸-硝酸鋅+水1氧化鋅+磷酸仔磷酸鋅+水2-磷酸二氫鋅+水32.85%W酸液體+68麻肖酸液體+99.99鋅錠金屬化學反響方程式為：氧化鋅+硝酸-硝酸鋅+水1鋅錠+磷酸仔磷酸二氫鋅+水23.依據(jù)兩個制造方式的化學反響方程式得知：A.磷酸為弱酸性,與氧化鋅或鋅錠反響較不活潑,因此必須加熱.而使用氧化鋅為原料時會得到無效成分磷酸鋅.使用鋅錠為原料那么不會產(chǎn)生無效成分.B.硝酸為強酸性,所以與氧化鋅反響為完全反響,且為放熱反響,因此不需要加熱.使用鋅錠為原料時會產(chǎn)生劇烈的爆炸反響,且會破壞硝酸性質(zhì)而產(chǎn)生紅棕色有毒氣體,所以不能使用.C.使用磷酸二氫