含钛表调剂的合成、性质与应用

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1、含钛表调剂的合成、性质与应用刘仁新（2009.5）东风（十堰）老科协科技发展有限公司44204l关键词:磷化表调钛酸内容摘要:论述了磷化表调剂的合成、物理化学性质、应用、浓度化验及有效活性检测。1.金属表面磷化前为什么要进行表面调整以钢铁表面为例来说明在磷化前为什么要进行表面调整；1.1.通过大量的研究表明、金属表面状态、组成、金相结构、元素分布及含量，同一型号不同批次、不同生产厂家均有差异。1.2..钢铁含碳量的差异；各种型号的钢铁含碳量是不同的。优质碳素钢含碳量在0.17～0.24%之间，而灰铸铁含碳量在4.0～4.4%之间，球墨铸铁含碳量在3.7～3.95%之间。且球墨铸铁表面上碳呈

2、球形状，灰铸铁表面上的碳呈“蝌蚪”状。表面上的碳均以矿脉状伸入铸铁内部。钢材含碳量的差异对金属耐腐蚀性影响特别大。有专题研究表明；对大量的生产用钢材进行分析和实验—采用AES（俄竭谱仪）进行不同深度的碳浓度分拆，碳浓度大的钢材耐蚀性差。钢铁磷化处理过程中磷酸锌（磷化膜的主要成膜成份）不能在碳表面上结晶成膜，造成磷化膜的多种缺陷—不完整、不均匀、结晶粗大、孔隙率高、覆盖油漆涂层后耐蚀性（抗盐雾、抗湿热、抗盐水、抗水）也差，会引起涂层早期起泡，脱落。1.3.钢铁表面碳的污染随处可见钢材在加工成零件之前，经过加热、熔炼、轧制、冲压、切削、焊接、热处理、酸洗、电镀、油漆等多种工艺处理、不可避免地要

3、和防锈油、润滑油、脱模剂、切削液、水、氧气接触，有的会产锈蚀，有的会产生氧化皮，高温下油脂碳化附在钢材表面成为“积炭”，磷化过程中，积碳造成磷化膜的缺陷决不亚于金属本身的含碳量。有研究表明；不管是那种含碳量，如果超过7毫克/平方米，在其上的磷化膜及油漆涂层综合耐蚀性呈直线下降趋势。1.4.钢板上的氧化膜钢材上的氧化膜遍布，其厚度直接影响磷化效果。冷轧钢板，表面上看没有氧化膜，实际上存在着一层厚度为（50～150）×10-10M的四氧化三铁，三氧化二铁完整的氧化层[1]，好在它很薄，在磷化过程中，酸的作用下很快就反应掉了，但对发蓝，发黑一类的氧化膜，热处理后金属表面新生的氧化膜就有问题，无论

4、是磷化液里的酸度或是增加磷化处理时间都不足以将它们除掉，在其上磷化膜缺陷自然就很突出。有人用偏光解析装置分折表面氧化膜与涂层耐蚀性的关系；钢材表面氧化膜厚度在（6～23）×10-6mm范围内得到的磷化膜及电泳漆涂层,耐蚀性结果是氧化膜厚度小于16×10-6mm时较好。1.5.钢材酸洗钢材经过酸洗，不管用硫酸还是盐酸，酸洗液中亚铁离子（Fe2+）浓度大于120克/升时，钢材表面都会附着绿色污染亚铁化合物。此时酸液浓度；对硫酸大约在10～12%左右，对盐酸大约在6～8%左右。不少企业对残酸利用价值的看重显然大于防止钢材表面亚铁污染。所以钢材酸洗后亚铁污染不可避免。如果酸中加有酸洗缓蚀剂，亚铁浓

5、度的警示点会来得晚些，残酸的利用率也会高一些。如在硫酸酸洗钢材时，亚铁浓度上升速度是６.26克/升·时，酸度下降速度为0.579%·时。同样场合，加有酸洗缓蚀剂时，亚铁浓度上升速度为4.44克/升·时，酸度下降速度为0.423%·时..在浓的酸中酸洗，钢材磷化后晶粒粗大、抗蚀性差、磷化膜生成速度慢、药剂消耗也多。1.6.钢材磷化前必须经过淸洗。早年采用碱性材料，如氢氧化钠，碳酸钠，磷酸三钠，使用浓度大（2～5%），温度高（80～90°C），钢材表面除油效果一般可以达到(80～90%），由于高温、强碱（pH=13-14），钢材表面会发生碱性氧化现象，并且强碱漂洗困难，清洗时间越长氧化膜越厚，

6、随后生成的磷化膜缺陥就会更大；晶粒粗大，覆盖率低，很不均匀。现行的清洗剂，一般采用碱性较弱的碱性化合物，如碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸三钠、硅酸钠，三聚磷酸钠和表面活性剂(如阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂)复配，使用浓度1～1.5%，温度50～60°C，时间2～3分钟，清洗液碱度低（pH=11～12），清洗效果眀显好于强碱性清洗剂，对普通机油清除率达99.5%，对附着力较强的拉迱油除油率也可达到99.0%.这样清洗后的金属表面磷化效果好多了，但仍不够理想.1.7.钢铁件使用阴极电泳漆己经比较普遍了，它施工电压高，电泳漆液为酸性，故要求漆前磷化膜要耐酸，高电压情况下耐电解，耐电压击穿(绝缘性能

7、高)，所以磷化膜的质量要致密，均匀，结晶细，覆盖率高.综上所述，为了获得一个良好的磷化膜，克服钢材表面不同程度地差异和缺陷，目前最好的办法，那就是采用表调工艺，对钢材表面进行调整预处理.2.胶体钛化合物胶体钛化合物用做磷化处理前的表调剂，是由G.Jernstedt在1943年发现的，国内最早报导胶体钛化合物甪做磷化表调剂的是在1966年，这项应用发展到今天己经很广泛了。胶体钛化合物实际上是钛酸(Ti02·XH2O，X≥2