磷化处理技术+配方

磷化处理技术磷化处理技术+ +配方配方 用于钢材的表面处理 磷化处理技术(1) 所谓磷化处理是指金属表面与含磷酸二氢盐的酸性溶液接 触， 发生化学反应而在金属表面生成稳定的不溶性的无机化合物 膜层的一种表面的化学处理方法。所形成的膜称为磷化膜。它的 成膜机理为： （以锌系为例） a)金属的溶解过程 当金属浸入磷化液中时，先与磷化液中的磷酸作用，生成一 代磷酸铁，并有大量的氢气析出。其化学反应为； Fe+2H3PO4=Fe (H2PO4)2+H2 ↑ (1) 上式表明，磷化开始时，仅有金属的溶解，而无膜生成。 b)促进剂的加速 上步反应释放出的氢气被吸附在金属工件表面上， 进而阻止 磷化膜的形成。因此加入氧化型促进剂以去除氢气。其化学反应 式为： 3Zn(H2PO4)2+Fe+2NaNO2=Zn3(PO4)2+2FePO4+N2↑+2NaH 2PO4+4H2O (2) 上式是以亚硝酸钠为促进剂的作用机理。 c)水解反应与磷酸的三级离解 磷化槽液中基本成分是一种或多种重金属的酸式磷酸盐， 其 分子式 Me(H2PO4)2， 这些酸式磷酸盐溶于水， 在一定浓度及 PH 值 下发生水解泛音法，产生游离磷酸： Me(H2PO4)2=MeHPO4+H3PO4 3MeHPO4=Me3(PO4)2+H3PO4(4) (3) H3PO3=H2PO4- +H+=HPO42-+2H+=PO43-+3H+ ( 5 ) 由于金属工件表面的氢离子浓度急剧下降， 导致磷酸根各级 离解平衡向右移动，最终成为磷酸根。 d)磷化膜的形成 当金属表面离解出的三价磷酸根与磷化槽液中的 （工件表面） 的金属离子（如 用于钢材的表面处理 锌离子、钙离子、锰离子、二价铁离子）达到饱和时，即结 晶沉积在金属工件表面上，晶粒持续增长，直至在金属工件表面 上生成连续的不溶于水的黏结牢固的磷化膜。 2Zn2++Fe2++2PO43-+4H2O→Zn2Fe (PO4)2 4H2O↓ ( 6 ) 3Zn2++2PO42-+4H2O=Zn3 (PO4)2 4H2O ↓ ( 7 ) 金属工件溶解出的二价铁离子一部分作为磷化膜的组成部 分被消耗掉，而残留在磷化槽液中的二价铁离子，则氧化成三价 铁离子，发生（2）式的化学反应，形成的磷化沉渣其主要成分 是磷酸亚铁，也有少量的 Me3(PO4)2。 磷化的分类方法有以下几种： 1 根据组成磷化液的磷酸盐分类 有磷酸锌系、磷酸锰系、磷酸铁系。此外还有在磷酸锌中加 钙的锌钙系，在磷酸锌中加镍、加锰的“三元体系”磷化等。 2 根据磷化的温度分类 有高温（80 度以上）磷化、中温（50~70 度）磷化和低温磷 化（40 度以下） 。 3 按磷化施工法分类 有喷淋式磷化、 浸渍式磷化、 喷浸结合式磷化、 涂刷型磷化。 4 按磷化膜的质量分类 有重量型（7.5g/m2 以上） ，中量型（4.3~7.5g/m2）,轻量型 （1.1~4.3g/m2）和特轻量型（0.3~1.1g/m2） 。 铁盐磷化膜最薄， 其膜重为 （0.3~1.1） g/m2， 属于轻量型。 锌盐磷化视配方而定，可以分为轻量型、中量型或重型磷化膜。 膜重范围广，在（1.0~5.0）g/m2 之间。磷化成膜原理可以用过 饱和理论来解释。 即构成磷化膜的离子积达到该种不溶性磷酸盐 的溶度积时，就在金属表面沉积形成磷化膜。磷化处理的材料主 要成分为酸式磷酸盐，其分子式为 Me(H2PO4)2。金属离子 Me 通常为锌、锰、铁等。这些酸式磷酸盐均能溶解于水。在含有氧 化剂及各种添加剂的酸性磷化液中，磷酸二氢盐要发生离解，产 生金属离子 Me 和磷酸根离子，但此时离子积未达到不溶性磷酸 盐的溶度积，并不产生膜的沉积： Me(H2PO4)2→Me2++H2PO4- |→HPO4-+H+ |→PO4-+H+ 为在适当的温度下使磷化液与被处理的金属表面接触时， 发 生金属的溶解反应 +2+ Fe+2H→Fe+H2↑ 用于钢材的表面处理 由于上式反应， 铁与磷化液界面处 H+不断被消耗， 引起 PH 值上升， 这就又促使了三步离解反应。 于是界面处Me2+与PO43- 浓度不断上升，直到 [Me2+][PO43-]Lme3(PO4)2 时，就产生 Me3(PO4)2 不溶性 磷酸盐的沉积，覆盖在金属表面，构成磷化膜。 但是，上式生成的氢气吸附在金属表面，造成所谓的阴极极 化，使磷化反应懂得进程受到阻碍。因此要添加一定量达到的氧 化剂作为阴极去极化剂，以保证磷化反应在规定的时间内完成。 氢气被氧化剂氧化成水除掉。产生Fe2+除部分参与成膜形成 Zn2Fe(PO4)2 4H2O外， 剩余部分被氧化成 Fe3+， Fe3+与 PO43- 结合成浓度积很小的 FePO4,成为淤渣沉淀出来排除于体系外。 2 磷化膜质量评定项目与方法 1 外观目视法 好的磷化膜外观均匀完整细密、无金属亮点、无白灰。锌系 磷化膜为灰色膜，铁系磷化为彩虹色膜。而铝及铝合金则为无色 或彩色铝皮膜。 2 微观结构显微镜法 以金相显微镜或电子显微镜将磷化膜放大到 100~1000 倍， 观察结晶形状、尺寸大小及排部情况。结晶形状以柱状晶为好。 结晶尺寸小些为好，一般控制在几十微米以下，排部越均匀，孔 隙率越小越好。 3 厚度（或重量法）测定法 对于钢板的磷化膜方法是将磷化板浸在 75 度， 质量分数喂% 的铬酸溶液中（10~15）min 以去除磷化膜，然后除去膜层前后 的重量差求的膜重。 3 腐蚀性能测定法 最常用的是硫酸铜点滴实验法。 现在常与下道工序进行后根 据用户要求进行盐雾试验、耐温热试验或循环周期试验等。 4 抗冲击试验 常常是进行涂装后一起测定，当用 49 N cm 对涂装后的磷 化板进行冲击试验时， 当冲击后的样板的反面冲击点不产生放射 性裂纹时，即可确定该磷化膜的质量较好。 5 二次附着力测定 用于钢材的表面处理 磷化膜涂装后测定的附着力为一次附着力。 在一定条件下进 行耐温水实验后测定的附着力称为二次附着力。 一般是在耐水试 验后的样板上用划格法作附着力的测定， 以胶带剥离后观察涂膜 脱落等级，一般均为平行比较实验。 6 磷化膜孔隙率的测定 取 14%的 NaCL 和 3%的铁氰化钾溶液， 表面活性剂的质量分 数为 0.1%的蒸馏水溶液， 保存在褐色瓶中 24 小时， 用滤纸过滤。 使用时将滤纸切成长、宽均为 2.5 厘米的纸片，用塑料镊子将纸 片浸入上述溶液中，提出滴净多余试液，将他覆盖在戴测的磷化 膜表面， 经过一段时间 （1 分钟） 后将试纸拿掉， 观察膜层表面， 有兰色斑点处表示有孔隙部分。 7 磷化膜的耐碱性 比较磷化膜在浸碱液 0.1mol/L 的氢氧化钠，25 度，5 分钟 前后的质量差，可以得到磷化膜在碱液中的溶解量。 8 磷化膜的耐酸性 比较磷化膜在 PH 值位为 2 的酸液中的溶解量来评价磷化膜 的耐酸性。 9 磷化膜 P 比 P比最初定义为P/(P+H),其中P为磷酸二锌铁， H为磷酸锌， 因此 P 比的高低表示磷化膜中磷酸二锌铁所占比率的高低。P 比 高的磷化膜其结晶水不易失水，也不易复水，其耐蚀性比低 P 比 的磷化膜好。 锌系磷化液制作原理与应用 一、磷化液的