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(xué)反響而在金屬外表生成穩(wěn)定的不溶性的無機(jī)化合物膜層的一種外表的化學(xué)處理方法.所形成的膜稱為磷化膜.它的成膜機(jī)理為：(以鋅系為例)a)金屬的溶解過程當(dāng)金屬浸入磷化液中時(shí),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(xué)反響為；Fe+2H3PO=Fe(H2PO)2+H?T上式說明,磷化開始時(shí),僅有金屬的溶解,而無膜生成.b)促進(jìn)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(jìn)而阻止磷化膜的形成.因此參加氧化型促進(jìn)劑以去除氫氣.具化學(xué)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(jìn)劑的作用機(jī)理.c)水解反響與磷酸的三級(jí)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(dǎo)致磷酸根各級(jí)離解平衡向右移動(dòng),最終成為磷酸根.d)磷化膜的形成當(dāng)金屬外表離解出的三價(jià)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(jià)鐵離子)到達(dá)飽和時(shí),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(jià)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(jià)鐵離子,那么氧化成三價(jià)鐵離子,發(fā)生(2)式的化學(xué)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(dá)該種不溶性磷酸鹽的溶度積時(shí),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(shí)離子積未到達(dá)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(dāng)?shù)臏囟认率沽谆号c被處理的金屬外表接觸時(shí),發(fā)生金屬的溶解反應(yīng)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(shí),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(jìn)程受到阻礙.因此要添加一定量到達(dá)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(shí)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(píng)定工程與方法1外觀目視法好的磷化膜外觀均勻完整細(xì)密、無金屬亮點(diǎn)、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(duì)于鋼板的磷化膜方法是將磷化板浸在75度,質(zhì)量分?jǐn)?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(diǎn)滴實(shí)驗(yàn)法.現(xiàn)在常與下道工序進(jìn)行后根據(jù)用戶要求進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)、耐溫?zé)嵩囼?yàn)或循環(huán)周期試驗(yàn)等.4抗沖擊試驗(yàn)常常是進(jìn)行涂裝后一起測定,當(dāng)用49N?cm對(duì)涂裝后的磷化板進(jìn)行沖擊試驗(yàn)時(shí),當(dāng)沖擊后的樣板的反面沖擊點(diǎn)不產(chǎn)生放射性裂紋時(shí),

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(jìn)行耐溫水實(shí)驗(yàn)后測定的附著力稱為二次附著力.一般是在耐水試驗(yàn)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(jí),一般均為平行比擬實(shí)驗(yàn).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?jǐn)?shù)為0.1%的蒸儲(chǔ)水溶液,保存在褐色瓶中24小時(shí),用濾紙過濾.使用時(shí)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(shí)間1分鐘后將試紙拿掉,觀察膜層外表,有蘭色斑點(diǎn)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(píng)價(jià)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(fù)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)

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(biāo)準(zhǔn)化學(xué)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)：使用不銹鋼為反響容器,以機(jī)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(shí),其反響機(jī)構(gòu)如下：1 .化學(xué)反響化鐵十磷酸游離酸-磷酸二氫鐵鐵分+氫氣氣泡1；促進(jìn)劑；促進(jìn)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(xué)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(xué)生成反響很難順利進(jìn)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(jìn)行,因此必須在磷化處理液中預(yù)先添加促進(jìn)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(jià)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(dǎo)致主要成分缺乏,使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生不當(dāng)沉渣白色沉渣的量很大,補(bǔ)給量也大.為到達(dá)適當(dāng)?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(jià)格便宜,大多數(shù)消費(fèi)者仍選擇使用此類垃圾產(chǎn)品.2 .國際標(biāo)準(zhǔn)：濃縮液的比重為1.551.6,價(jià)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(xiàng)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)：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(shí)：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(biāo)準(zhǔn)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(xué)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(xué)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(gè)制造方式的化學(xué)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(shí)會(huì)得到無效成分磷酸鋅.使用鋅錠為原料那么不會(huì)產(chǎn)生無效成分.B.硝酸為強(qiáng)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(shí)會(huì)產(chǎn)生劇烈的爆炸反響,且會(huì)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