锌系磷化液配方及各组分详细说明

  • 时间:
  • 浏览:2

(一)转化膜概述

 1906年,Coslett以专利的形式率先阐明了磷化过程,或许也正是他我们歌词 歌词 都都更多地熟知了磷酸盐转化膜的形成机理。简单讲,当时的实验过程是他将铁屑贴到 热的磷酸溶液中直到再次突然出现饱和具体情况。类事饱和溶液在钢铁的皮层生成一种似结晶状的磷酸铁转化膜,过程如下: 

1. Fe + 2H3PO4 = Fe(H2PO4)2 +H2

2. Fe + Fe(H2PO4)2 = 2FeHPO4(不溶) + H2 3. Fe + 2FeHPO4 = Fe3(PO4)2(不溶) + H2

反应传输速率越快,通常需用有几个小时也能生成适合油漆底层的转化膜,况且耐蚀性太满太满 好,但膜层不容易轻易擦掉。未必能形成这层膜,是并且 铁的皮层与酸接触处于反应消耗了酸,意味PH值升高,有助2、3有有有几个反应的进行,直至整个膜的形成、酸蚀的停止。哪些地方地方反应伴随甲烷气体的产生,在钢铁的皮层形成薄薄的甲烷气体阻挡膜,或许正是类事点,成膜需用很长的时间。

二十世纪三十年代,有助剂被使用在处置槽中,磷化时间大为缩短。哪些地方地方有助剂通常也有氧化剂,如硝酸盐,它们消除或减少了甲烷气体薄膜的形成,使反应以越快的传输速率进行。换成有助剂的另外有有有几个好处是磷化膜由氧化铁和磷酸铁的混合物组成,类事膜同那末有助剂的磷酸亚铁膜相比具有更好的防腐蚀性能。

4Fe + 4H2PO4- + 6[O] = 2FePO4 + Fe2O3 + 2HPO42- + 3H2O 当然,类事磷化膜的形成过程也必然伴随着沉渣的生成,这是并且 阳极区蒸发的铁扩散穿过反应界面进入溶液,被氧化生成不参与成膜的不溶性磷酸铁。

铁系磷化被发现、应用不久,我们歌词 都都又制备了磷酸锌转化膜。除了锌元素进入膜层,类事膜的形状和性能类事于后面 讲述的膜层。它由两偏离 结晶构成:H相 Zn3(PO4)2·4H2O和P相Zn2Fe(PO4)2·4H2O.膜层中的亚铁离子来自钢铁件阳极区酸的侵蚀。 Fe + 2H3PO4 = Fe(H2PO4)2 +H2

金属蒸发时,界面的PH值升高,意味金属皮层可溶的磷酸二氢盐向不溶的磷酸盐转化。3Zn(H2PO4)2 = Zn3(PO4)2 + 4H3PO4

不溶盐沉积在金属皮层最终形成磷化膜,最后的过程表述如下:

5Zn(H2PO4)2 + Fe(H2PO4)2 + 8H2O = Zn3(PO4)2·4H2O + Zn2Fe(PO4)2·4H2O + 8H3PO4 类事期间,我们歌词 都都还创造伟大的发明了含锰的磷化液。不仅那末,并且,磷化的操作妙招 也有了变革,喷淋被引进生产线上。并且 有助剂而大大减少的磷化时间再次被缩短,通常浸渍需用3-5分钟时间,喷淋只需1-2分钟。

1943年,Jernstedt,G.W.发表论文,讲述磷酸肽微小的胶体颗粒吸附在金属皮层需用作为晶核有助磷化膜的生长。磷化前的类事活化细化了结晶的形状,也改善了膜层的性能。 随着皮层处置技术的进步,有些换成成分被加入到磷化槽中。加入氟化物以便在铝和/或锌皮层形成转化膜;钙离子加入锌磷化槽能生成细密的磷化膜;其它金属离子、有机酸、螯合剂等等加入槽中都能改变结晶转化膜的整体形状。 此外,其它类型的转化膜也被应用在金属前处置工业。铬酸盐以及它和磷酸盐的混和物用来处置铝皮层;第八族元素(如铁、钴、镍)的碱性溶液用来处置镀锌件;有些不锈钢合金件用草酸盐处置。最近哪些地方地方年,第四主族元素和有机物的复合物并且 被用来处置铝皮层。 转化膜形成机理的探讨还将继续,我们歌词 都都远未达成共识,有些证据表明成膜机理是错综复杂的、难以解释的。以上的说明旨在帮助我们歌词 都都对涂装前处置的成膜过程有个大约的了解。

在所有磷化类型中,锌系磷化是应用最为广泛的,掌握锌系磷化技术,其它就会触类旁通。

(二)锌系磷化液的基本配料及作用

锌系磷化是在钢铁皮层形成锌铁磷酸盐的过程,槽液富含高磷酸二氢锌、适量的游离磷酸、加速剂、以及改善性能的换成物。

1氧化锌

别名 锌白 分子式 ZnO 分子量 81.37 白色六角晶系结晶或粉末。无味、质细腻。相对密度5.806。熔点1975℃。不蒸发水,蒸发酸和氢氧化钠,属两性氧化物。 在空气中吸收甲烷气体和水生成碳酸锌呈黄色。 生产磷化液时,通常使用含量99.7以上的氧化锌。 ZnO + 2H3PO4 = Zn(H2PO4)2 + H2O ZnO + 2HNO3 = Zn(NO3)2 + H2O 锌离子是磷化膜重要成分之一。

2磷酸

分子式 H3PO4 分子量 97.995 纯品为无色透明黏稠状甲烷气体或斜方晶体,市售的85%磷酸是无色透明或略带浅色稠状甲烷气体。相对密度 1.834。熔点42.35℃。沸点213℃时生成焦磷酸。易蒸发水,蒸发甲醇 。酸性较硫酸、盐酸、硝酸等强酸弱,较醋酸、硼酸等弱酸强,属中等传输速率,分三步电离。能刺激皮肤、破坏肌肉组织。浓磷酸在瓷器中加热时有侵蚀作用。有吸湿性。

用来生成磷酸二氢锌,及提供游离酸。

游离酸的处于既是磷化液稳定的需用,更是成膜的前提。 Fe + 2H+ = Fe2+ + H2

类事反应消耗了金属与溶液界面的酸度(氢离子),使金属皮层可溶的磷酸二氢锌逐步向不溶的磷酸一氢锌、磷酸锌转化。一偏离 不溶物沉入槽底,即平常所说的磷化渣;一偏离 沉积在金属皮层,即磷化膜。

需用看出,磷酸根是磷化膜重要成分之一。一齐也应该注意到,并且 蒸发的亚铁离子也参与哪些地方地方化学过程,太满太满 钢铁件的锌系磷化不论沉渣还是磷化膜,都富含铁元素。

3硝酸

别名 硝镪水 分子式 HNO3 分子量 63.01 纯硝酸为无色透明的发烟甲烷气体,一般商品富含微黄色。有刺激性。相对密度 1.8027。沸点83℃(无水)。易蒸发水,在水中完整版电离。68.4%硝酸(相对密度1.42)为恒沸混合物,沸点121.9℃。硝酸是一种有强氧化性、强腐蚀性的无机酸,能与甲醇 、松省电、碳和有些有机物猛烈反应。硝酸不稳定,易见光分解,应在棕色瓶中于阴暗处避光保存,严禁与还原剂接触。

浓度98%以上称为发烟硝酸。出于操作和安全的考量,最好购买68%的浓硝酸或以下浓度的稀硝酸。生产时硝酸能帮助快速蒸发氧化锌,磷化时硝酸是有助成分之一。

4亚硝酸钠

分子式 NaNO2 分子量 69.00 白色或微带黄色斜方晶系结晶或粉末。熔点271℃。易潮解。易蒸发水,水溶液呈碱性。露置于空气中缓慢氧化成硝酸钠,加热至320℃以上分解。与有机物接触易燃烧和爆炸。有毒。 亚硝酸钠是磷化时主要的有助成分。

5硝酸镍

化学式 Ni(NO3)2·6H2O 分子量 290.79 绿色单斜结晶。相对密度2.05。熔点56.7℃。沸点136.7℃。易蒸发水,其水溶液呈酸性,pH约为4。有吸湿性,在潮湿空气中越快潮解。在干燥空气中稍微风化。受热时抛下有几个结晶水,温度高于110℃二十四时 解成碱式盐,继续升温则生成氧化物。有氧化性。与有机物接触能引起燃烧和爆炸。有毒。 镍离子在金属皮层有助磷化膜结晶核的形成,有类事磷化初始反应—铁蒸发的作用,太满太满 镀锌件的磷化剂含镍量比较高。

硝酸镍能加速磷化、细化结晶、提高膜的宽度、增加耐腐蚀性能。通常,高温条件下它对磷化膜的质量影响大有些,低温下类事影响也有很明显。

6柠檬酸或/和酒石酸

柠檬酸(参见前面的说明) 酒石酸

又称2,3-二羟基丁二酸 形状简式HOOCCH(OH)CH(OH)COOH 酒石酸分子具有有有有几个相互对称的手性碳原子,一种异构体,即右旋、左旋、外消旋和内消旋酒石酸。工业上生产量最大的是外消旋酒石酸,是无色晶体,相对密度1.788,熔点206℃,210℃二十四时 解。蒸发水、甲醇 。

酒石酸与柠檬酸类事,酒石酸能与多种金属离子络合,可作金属皮层的清洗剂和抛光剂。 柠檬酸或和酒石酸在磷化过程中,具有降渣、细化结晶、加速磷化、降低磷化使用温度等作用。

7氟化物(氟化钠或/和氟硼酸钠或/和氟硅酸钠)

氟化钠

分子式 NaF 分子量 41.99 无色发亮晶体或白色粉末。相对密度 2.558.蒸发水,水溶液呈碱性,能腐蚀玻璃。有毒。有腐蚀性。

氟硼酸钠

别名 四氟硼酸钠 分子式 NaBF4 分子量 109.811 白色或无色结晶。相对密度 2.47.熔点384℃(分解)。易蒸发水。遇硫酸分解。有毒。

氟硅酸钠

分子式 Na2SiF6 分子量 188.06 无色六方结晶。相对密度2.679.有吸潮性。在酸中的蒸发度比水中大。在碱液中分解。灼热到80℃以上分解。有毒。氟化物及其酸在磷化液富含量太满,但作用明显,可络合离子、细化结晶、降低磷化作业温度等。在镀锌板、铝材磷化中氟化物作用尤其明显。

8硝酸铁

化学式 Fe(NO3)3·9H2O 分子量 404.02 无色至湖蓝色单斜结晶。熔点47.2℃。相对密度1.684。加热至125℃二十四时 解。易蒸发水。易潮解。有氧化性。

硝酸铁一般在刚配槽时起到熟化磷化液的作用,尤其溶液中氟离子含量少、游离酸低时,加入几瓶硝酸铁可处置最初的磷化膜发黄、粗晶,后期并且 钢铁工件一种有铁的蒸发,就不需用另加了。

9铜盐(硫酸铜) 硫酸铜

化学式 CuSO4·5H2O 分子量 249.68 亮湖蓝色三斜晶系结晶或粉末。相对密度2.284.易蒸发水。110℃抛下有几个结晶水,80℃以上将抛下完整版结晶水,成为强烈吸湿性白色粉末状无水硫酸铜。在干燥空气中慢慢风化,变为白色粉状物。有毒。

笔者尚未看一遍锌系磷化用铜盐的,但铁系磷化倒常遇到,几瓶的铜盐会提高磷化传输速率,增加膜厚,过量会降低性能甚至磷化不上。 10氢氧化钠或碳酸钠

氢氧化钠或碳酸钠主要用来调节酸碱度。刚配槽时,可将计算量下限的碳酸钠先加入水中搅拌均匀,换成磷化剂。氢氧化钠一般用来配制中和剂。

购买原料时,注意各种原料的纯度、级别要求,有些原料中的杂质会影响磷化膜的形成和质量。

新型磷化液配方

建议将Cu2(OH)2CO3 换成硝酸镍,另外需用加入亚硝酸钠提高磷化成膜传输速率,具体量如原配方。