高溫磷化表麵處理技術解析
磷化工藝的早期應用是防鏽,鋼鐵件經磷化處理形成一層磷化膜,起到防鏽作用。經過磷化防鏽處理的工件防鏽期可達幾個月甚至幾年(對塗油工件而言),廣泛用於工序間、運輸、包裝貯存及使用過程中的防鏽,防鏽磷化主要有鐵係磷化、鋅係磷化、錳係磷化三大品種。
鐵係磷化的主體槽液成分是磷酸亞鐵溶液,不含氧化類促進劑,並且有高遊離酸度。這種鐵係磷化處理溫度高於95℃,處理時間長達30min以上,磷化膜重大於10g/m2,並且有除鏽和磷化雙重功能。這種高溫鐵係磷化由於磷化速度太慢,現在應用很少。
錳meng係xi磷lin化hua用yong作zuo防fang鏽xiu磷lin化hua具ju有you佳jia性xing能neng,磷lin化hua膜mo微wei觀guan結jie構gou呈cheng顆ke粒li密mi堆dui集ji狀zhuang,是shi應ying用yong為wei廣guang泛fan的de防fang鏽xiu磷lin化hua。加jia與yu不bu加jia促cu進jin劑ji均jun可ke,如ru果guo加jia入ru硝xiao酸suan鹽yan或huo硝xiao基ji胍gua促cu進jin劑ji可ke加jia快kuai磷lin化hua成cheng膜mo速su度du。通tong常chang處chu理li溫wen度du80~100℃,處理時間10~20min,膜重在7.5克/m2以上。
鋅係磷化也是廣泛應用的一種防鏽磷化,通常采用硝酸鹽作為促進劑,處理溫度80~90℃,處理時間10~15min,磷化膜重大於7.5g/m2,磷化膜微觀結構一般是針片緊密堆集型。
防鏽磷化一般工藝流程:
除油除鏽--水清洗--表麵調整活化--磷化--水清洗--鉻酸鹽處理--烘幹--塗油脂或染色處理
通過強堿強酸處理過的工件會導致磷化膜粗化現象,采用表麵調整活化可細化晶粒。鋅係磷化可采用草酸、膠(jiao)體(ti)鈦(tai)表(biao)調(tiao)。錳(meng)係(xi)磷(lin)化(hua)可(ke)采(cai)用(yong)不(bu)溶(rong)性(xing)磷(lin)酸(suan)錳(meng)懸(xuan)浮(fu)液(ye)活(huo)化(hua)。鐵(tie)係(xi)磷(lin)化(hua)一(yi)般(ban)不(bu)需(xu)要(yao)調(tiao)整(zheng)活(huo)化(hua)處(chu)理(li)。磷(lin)化(hua)後(hou)的(de)工(gong)件(jian)經(jing)鉻(ge)酸(suan)鹽(yan)封(feng)閉(bi)可(ke)大(da)幅(fu)度(du)提(ti)高(gao)防(fang)鏽(xiu)性(xing),如(ru)再(zai)經(jing)過(guo)塗(tu)油(you)或(huo)染(ran)色(se)處(chu)理(li)可(ke)將(jiang)防(fang)鏽(xiu)性(xing)提(ti)高(gao)幾(ji)位(wei)甚(shen)至(zhi)幾(ji)十(shi)倍(bei)。
suoweilinhuachulishizhijinshubiaomianyuhanlinsuanerqingyandesuanxingrongyejiechu,fashenghuaxuefanyingerzaijinshubiaomianshengchengwendingdeburongxingdewujihuahewumocengdeyizhongbiaomiandehuaxuechulifangfa。suoxingchengdemochengweilinhuamo。tadechengmojiliwei:(以鋅係為例)
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,並有大量的氫氣析出。其化學反應為;
Fe+2H3PO4=Fe (H2PO4)2+H2↑ (1)
上式表明,磷化開始時,僅有金屬的溶解,而無膜生成。
b)促進劑的加速
上步反應釋放出的氫氣被吸附在金屬工件表麵上,進而阻止磷化膜的形成。因此加入氧化型促進劑以去除氫氣。其化學反應式為:
3Zn(H2PO4)2+Fe+2NaNO2=Zn3(PO4)2+2FePO4+N2↑+2NaH2PO4+4H2O (2)
上式是以亞硝酸鈉為促進劑的作用機理。
c)水解反應與磷酸的三級離解
磷化槽液中基本成分是一種或多種重金屬的酸式磷酸鹽,其分子式Me(H2PO4)2,這些酸式磷酸鹽溶於水,在一定濃度及PH值下發生水解泛音法,產生遊離磷酸:
Me(H2PO4)2=MeHPO4+H3PO4 ( 3 )
3MeHPO4=Me3(PO4)2+H3PO4 ( 4 )
H3PO3=H2PO4-+H+=HPO42-+2H+=PO43-+3H+ ( 5 )
由於金屬工件表麵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,終成為磷酸根。
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