中文名 | 磷化反应 | 性 质 | 化学反应 |
---|---|---|---|
形成的膜 | 磷化膜 | 生成物 | 无机化合物膜层 |
①SPCC板(冷轧钣)表面上的皮膜反应生成机理
2Zn Fe 2PO4 4H2O ═ Zn2 Fe(PO4)2"para" label-module="para">
3Zn 2 PO4 4H2O ═ Zn3(PO4)2"para" label-module="para">
②GA钣(镀锌钣)表面上的皮膜反应生成机理
2Zn Mn 2PO4 4H2O ═ Zn2 Mn(PO4)2"para" label-module="para">
2Zn Ni 2PO4 4H2O ═ Zn2 Ni(PO4)2"para" label-module="para">
3Zn 2 PO4 4H2O ═ Zn3(PO4)2"para" label-module="para">
另外在其车身表面溶解出来的二价铁离子一部分作为化成皮膜的组成部分被消耗掉了,另一部分残留在槽液当中的Fe被氧化为,并且与磷酸根反应,生成沉淀,此沉淀既通常说的化成渣的主要组成物质,反应如下:
Fe→ Fe PO4→ FePO4↓
在化成反应的过程中,我们SEM采用的是三元锌系磷化液,主要的目的是因为处理液当中含有的Mn和Ni离子能够参与皮膜的生成,得到Zn2 Mn(PO4)2"para" label-module="para">
特别是在阴极电泳的过程中,由于在阴极区水的电解反应产生的有大量的OH,使的这区域的PH值较高,可能达到12左右,这会使生成的磷酸锌皮膜被溶解和破坏,从而影响了皮膜的质量,降低了皮膜的耐腐蚀性等。
通常在生成的磷化皮膜中,称磷锌矿化物Zn3(PO4)2"_blank" href="/item/电化学腐蚀/653451" data-lemmaid="653451">电化学腐蚀中能较强的抵御阴极区所产生的OH的影响,从而提高磷化膜的耐腐蚀性,为此日本的Miyawaki提出了P比的概念如下:
P比=P/P H
认为P比高的抗腐蚀性能良好。如今SEM的前处理磷化P比控制在0.85以
磷化反应成膜机理
1)钣金表面金属的溶解过程:
当钣金件浸入磷化液中时,先与磷化液中的磷酸作用,生成一代磷酸亚铁,并有大量的H2析出,其反应式有
Fe 2H3PO4 → Fe(H2PO4)2 H2↑
上式说明,磷化开始的时候,仅有金属的溶解而没有膜的生成。
2)促进剂的加速作用。
上一式反应释放出的H2↑被吸附在车身钣金表面,进而阻止了磷化膜的形成,因此加入氧化型促进剂以除去H2,其亚硝酸钠作为促进剂的反应机理如:
2 NO2 2H 3 H2 →N2 4H2O
6Fe 2 NO2 8H →6Fe N2 4H2O
3)水解反应和H3PO4的三级解离反应。
化成槽中的基本成分是多种重金属的酸式磷酸盐,其分子式可以写为Me(H2PO4)2,这些酸式磷酸盐溶于水,在一定浓度下和PH值下发生水解反应,产生游离磷酸。
电离过程有:
Me(H2PO4)2 ═ MeHPO4 H3PO4
3MeHPO4 ═ Me3(PO4)2↓ H3PO4
H3PO4 ═ H2PO4 H ═ HPO4 2H ═ PO4 3H
由于在反应的过程中,工件表面的H浓度急剧下降,导致磷酸根各级离解平衡向右移动,最终生成磷酸根。
4)磷化膜的形成。
当钣金表面离解出的三级磷酸根与磷化槽中的(车身表面)的金属离子(如:Zn,Mn,Ni,Fe等)达到饱和的时候,即结晶沉积在车身表面上,晶粒持续长大,直到在金属工件表面上是生成连续的不溶于水的粘结牢固的磷化皮膜。
浓度高可以使磷化速度加快,但结晶粗糙,磷化层质量明显下降,且沉淀会大量析出,甚至会沉积到部件上,不但会浪费原材料,同时造成质量问题,还会人为造成清理磷化槽的劳动强度。
钢铁磷化主要用于耐蚀防护和油漆用底膜。 ①防护用磷化膜 用于钢铁件耐蚀防护处理。磷化膜类型可用锌系、锰系。膜单位面积质量为10-40 g/m2。磷化后涂防锈油、防锈脂、防锈蜡等。②油漆底层用磷化膜增加...
国内做磷化粉剂的厂家很少,主要是为了运输方便。 粉剂的使用也较为不稳定,有的也要另外添加一些液体添加剂。 还有使用成本也不比磷化液便宜。 几个大的跨国做表面处理的厂家(如汉高、帕卡等)基本没有粉剂。 ...
钢铁零件“四合液”磷化槽采用2500×1200×800mm长方体地上水泥槽,为了防止“四合液”磷化液腐蚀水泥表面、污染“四合液”磷化液、降低磷化质量,经过查找资料和施工前的操作试验,决定采用环氧树脂胶粘剂和两层玻璃丝布粘合而成。经使用效果较好。现简介如下: 一、环氧树脂胶粘剂配比环氧树脂胶粘剂的配比(重量份)列于下表 [注]环氧树脂817为英国产,环氧值为0.41~0.49。先在准备好的铁桶中称取1千克817环氧树脂,按下表配比要求称取T-31固化剂,加入并搅
研究出一种应用于镀锌钢板的磷化工艺,对磷化液中各组分的作用进行了分析、讨论,尤其氯离子对磷化膜性能的影响。结果表明:各成膜离子含量及相互比例应适中,工艺参数需控制合理,氯离子是造成镀锌钢板上磷化膜形成白斑的原因之一,磷化液内氯化物中的氯离子的质量浓度应控制在0.5 g/L以下。
⒈磷化
工件(钢铁或铝、锌件)浸入磷化液(某些酸式磷酸盐为主的溶液),在表面沉积形成一层不溶于水的结晶型磷酸盐转换膜的过程,称之为磷化。
⒉磷化原理
钢铁件浸入磷化液(由Fe(H2PO4)2 Mn(H2PO4)2 Zn(H2PO4)2 组成的酸性稀水溶液,PH值为1-3,溶液相对密度为1.05-1.10)中,磷化膜的生成反应如下:
吸热
3Zn(H2PO4)2 =Zn3(PO4)2↓+4H3PO4 或
吸热
3Mn(H2PO4)2= Mn3(PO4)2↓+4H3PO4
吸热
钢铁工件是钢铁合金,在磷酸作用下,Fe和FeC3形成无数原电池,在阳极区,铁开始熔解为Fe2+,同时放出电子。
Fe+2H3PO4 =Fe (H2PO4)2+H2↑
Fe =Fe2+ +2e-
在钢铁工件表面附近的溶液中Fe2+不断增加,当Fe2+与HPO42-,PO43-浓度大于磷酸盐的溶度积时,产生沉淀,在工件表面形成磷化膜:
Fe(H2PO4)2= FeHPO4↓+ H3PO4
Fe+ Fe(H2PO4)2= 2FeHPO4↓+ H2↑
3FeHPO4= Fe 3(PO4)2↓+ H3PO4
Fe+ 2FeHPO4 =Fe 3(PO4)2↓+H2↑
阴极区放出大量的氢:
2H+ +2e- =H2↑
O2 + 2H20 + 4e- =4OH-
总反应式:
吸热
3Zn(H2PO4)2= Zn3(PO4)2↓+4H3PO4
吸热
吸热
Fe+3Zn(H2PO4)2= Zn3(PO4)2↓+FeHPO4↓+3 H3PO4+ H2↑
放热
磷化液:磷化是金属与磷酸或酸性磷酸盐反应形成磷酸盐保护膜的化学反应过程。主要成分磷化开槽剂、补充剂、调整剂、促进剂几部分组成。
钢铁磷化主要用于耐蚀防护和油漆用底膜。
①防护用磷化膜 用于钢铁件耐蚀防护处理。磷化膜类型可用锌系、锰系。膜单位面积质量为10-40 g/m。磷化后涂防锈油、防锈脂、防锈蜡等。
②油漆底层用磷化膜
增加漆膜与钢铁工件附着力及防护性。磷化膜类型可用锌系或锌钙系。磷化膜单位面积质量为0.2-1.0 g/m(用于较大形变钢铁件油漆底层);1-5 g/m(用于一般钢铁件油漆底层);5-10 g/m(用于不发生形变钢铁件油漆底层)。
钢丝、焊接钢管拉拔 单位面积上膜重1-10 g/m;精密钢管拉拔 单位面积上膜重4-10 g/m;钢铁件冷挤压成型 单位面积上膜重大于10 g/m。
磷化膜可起减摩作用。一般用锰系磷化,也可用锌系磷化。对于有较小动配合间隙工件,磷化膜质量为1-3 g/m;对有较大动配合间隙工件(减速箱齿轮),磷化膜质量为5-20 g/m。
一般用锌系磷化。用于电机及变电器中的硅片磷化处理。
如:磷化液渣多、容易发黄、还会返锈、磷化液消耗快、不环保、暗沉