纯铝的锌系磷化工艺及机理

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1、柳偶纯铝的锌系磷化工艺及机理王恩生，杨波，徐俊波。王字(中化化工科学技术研究总院，北京100011)[摘要]使用商品磷化液wes．01在工业喷淋线上实现了纯铝的锌系磷化，研究了磷化温度、游离酸度、总酸度及促进剂浓度对磷化膜性能的影响，并用扫描电镜、能谱及X射线衍射分析研究了磷化膜的形貌和结构，探讨了磷化反应机理。结果表明：磷化液wes一01在游离酸度0．4～1．3点，总酸度l7．0～25．0点，促进剂2．0～4．0点。温度2O～40℃使用时，可以获得性能良好的磷化膜；铝的磷化膜主要由枣核状结晶体zn(PO4)2·4H2O组成，含有细小的白色混合结晶体Z

2、nA12O4和A1PO4；磷化过程中先生成细小的白色结晶即ZnA12O4，之后在其上迅速生成A1PO结晶体，Zn，(PO)·4H：0结晶体则围绕ZnA1O和A1PO的混合结晶周边生长，直至完成磷化。[关键词]磷化；铝及铝合金；游离酸度；总酸度；促进剂；机理[中图分类号]TG174．4[文献标识码]A[文章编号]1001—1560(2010)06—0035—03O前言本工作使用磷化液wes一01在青岛某公司的工业喷淋线上实现了锌系磷化，研究了磷化温度、游离酸度、铝具有密度小(2．7g／cm)、力学性能好、易于加总酸度及促进剂浓度对磷化膜性能的影响，并用扫

3、描工成型等优点，在航空、家电、仪表、建筑等行业得到了电镜、能谱及x射线衍射分析研究了磷化膜的形貌和广泛应用，但其化学性质极活泼，容易被腐蚀。对铝进结构，探讨了纯铝锌系磷化反应机理。行表面处理，改善和提高其表面性能和耐蚀性，可进一步扩大其应用领域。传统的铝及铝合金的表面处理工1试验艺较多且较成熟，主要包括阳极氧化、铬酸盐转化、铬1．1基材前处理酸盐一磷酸盐转化、单宁酸盐转化等J。阳极氧化成本基材选用工业纯铝1A80，尺寸为1200．0mm×高，铬酸盐转化、铬酸盐一磷酸盐转化容易造成铬污染，400．0mm×0．2mm，依次经脱脂、水洗、表面调整。而单宁酸转

4、化工业应用较少。脱脂：脱脂剂为商品磷化液west．0O3，主要组成为铝材的锌系磷化技术很早就已出现，但在应用上13．0g／L十二烷基苯磺酸钠，7．8g／LOP-10，6．5g／L长期没有得到重视。随着汽车工业的技术进步和快速三聚磷酸钠，7．8L磷酸钠；游离碱度6～12点，总碱发展，对于由几种材料构成的组合件如钢铁一铝、锌-铝度8～20点，温度35～45℃，处理时间1．5～2．0min。等的处理，必须选择低污染且适用性更广泛的工艺，锌表面调整：表调剂为商业品SCA一02，主要组成为系磷化就是最好的方法。使用传统的锌系磷化液，为胶体钛，pH值8．0～9．5

5、，时间0．5—1．0min。了避免磷化后水洗过程中水中杂质与铝发生反应而影1．2磷化工艺响涂层附着力，磷化后的水洗需采用纯水，但很多企业不具备纯水清洗的条件和能力。商品磷化液wes—O1可磷化液为商品wes一01，主要组成为13．0g／L磷酸突破这一限制，不使用纯水清洗也可生产出合格的铝二氢锌，22．0g／L硝酸锌，16．0g／L磷酸，3．2g／L氟离涂装产品。子；游离酸度0．4～1．8点，总酸度10．0～35．0点，促进剂1．0～6．0点，温度1O～6O℃，时间1．5rain。[收稿日期]2010—01—131．3检测分析[基金项目]中化化工科学技术

6、研究总院科研基金项目(2008一KZ—Y03)按GB／T9792—88测定磷化膜膜重和膜厚；按GB[通信作者]王恩生(1963一)，高级工程师，主要从事表面1720—89测定膜层附着力；按GB／T1732—93测定膜处理技术与产品研发，电话：010—64262342，层耐冲击性能；磷化膜表面形貌用日立$4700扫描电E．mail：vanecen@126．com镜(SEM)观察，并借助其附带的能谱仪测定磷化膜成分；磷化膜的结构用日本理学D／MAX2500VB2型X射游离酸度1．0点，总酸度20．0点，促进剂2．6点线衍射分析仪(XRD)测定，CuKot，

7、步距0．02。，管压40时，温度对磷化膜性能的影响见表1。由表1可知：随kV，速度10(。)／min。着温度的升高，磷化速度加快，磷化膜变厚，但温度达到50℃后，磷化膜粗糙、甚至挂灰，耐蚀性反而下降很2结果与讨论多，且磷化液出现沉渣；温度低至10℃时，磷化膜偏2．1磷化工艺对膜层性能的影晌薄，甚至不完整，耐蚀性也很差。磷化液we8．O1在20～40℃使用时效果好。2．1．1温度表1温度对磷化膜性能的影响2．1．2游离酸度成膜速度慢且磷化膜粗糙，耐蚀性也下降。总酸度游离酸度低，说明磷化液中的游离磷酸含量低，在20．0点，促进剂2．6点，温度30℃时游离酸

8、度对磷化总酸度一定时，磷化成膜速度快，结晶粒子偏大，孑L隙膜性能的影响见表2。由表2可知，磷化