常温磷化技术

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1、常温磷化技术常温磷化是当前研究最活跃、技术进步最快磷化技术口'2）,它克服了高、中温磷化的能耗大、成本高、效率低等缺点，具有低能耗、低成本、低污染、快速等特点，因而受到普遍关注，近儿年和关报道很多［3-8101磷化机理磷化反应是一种典型的局部多和反应，本质上属电化学反应。当金属浸入磷化液屮，在其表面形成许多微腐蚀电池，轻微浸蚀发生，且在溶液金属界面处，酸浓度降低。张安富⑼较详细地讨论了磷化过程的热力学数据并指出，在常温下金属的氧化能力弱，须添加少星氧化剂，作为磷化反应促进剂，使得金属表面的混合电位低丁氧化促进剂的电极电位。2磷化过程及磷化膜组成周谟银C,o］采用

2、腐蚀电压和电流两种方法研究了磷化过程，指出磷化可分成从基体开始腐蚀、成膜到过腐蚀等7个阶段。宋锦®［,2］等扫描电镜仔细地考察了常温磷化成膜过程：当钢铁试样浸入磷化液的瞬间，试片农血形成彩虹色膜（可能是Fez。?和FeO的混合物），接着某些活性点形成晶核，随着浸泡时间的延长、晶核长大，这种长大位向与钢廉始组织似乎并无多大关系。最后,松针状结晶覆盖整个表面，整个反应（溶解与沉积）趋于动态平衡状态，磷化膜完全形成。KFAng［內等在对低碳钢磷化试样扫描电镜观察时发现，短时间磷化的试样上形成了一层较薄的背景膜。随时间延长，背景膜和磷化结晶膜同时发展，虽后，磷化结晶膜将

3、背景膜遮盖住了。常温下的磷化结晶较缓慢。EDX分析发现，微晶粒中的元素为Zn、Fe、P,而远离晶粒的背景膜中的元素为Fe和P。杨屮发口“从磷酸盐外延成核、微晶和生长、接触生长屮止等方面对磷化膜生长特点作了研究，指岀磷酸锌外延核以短程冇序方式生成，其底层明显取向基体晶格。俞敦义等通过测定不同磷化促进剂下磷化过程的电位时间（旷/）曲线，及用JSM-35C扫描电镜分析磷化膜的成分（主要为磷酸锌铁），制得了性能良好的常温磷化液。胡徳强［⑹等用X射线及电子探针对常温磷化膜的品型、膜组成元索及其含量进行了分析，确定了膜的组成，并提出了改进工艺的设想。以上的工作用不同方法研究

4、了磷化过程，揭示了磷化膜形成、组成和性能之间的联系。磷化膜山金属磷酸盐沉积而成，其主要组成为金属磷酸盐。对于钢铁锌系磷化，膜主要山磷酸锌铁（P相：Zn3Fe（PO4）2-4H2O）ff磷酸锌（H相：Zn3（PO4）2-4H2O）所组成。郭庆平「巾等为详细地比较了P相和H相两种晶体，指出前者具仃较强的耐碱性，适宜作阴极电泳涂料的底层，在磷化膜中应占较大比例，即应提高P相比［P/（P+H）］。3常温磷化液的组成3.1基木成膜物质成膜物质包括金属离了（如Znt+等）、磷酸根离了及一定浓度的游离磷酸。一般Zn2+1.5〜10g/L（一般铁离了不百接添到磷化液屮，而市铁基

5、材溶解获得），PO3410〜25g/L,喷淋浓度偏低，浸渍浓度偏高。pH值2.5〜3.5,酸比（总酸/游酸）20〜50。要严格控制适当酸比，才能获得结晶细密、膜层完整的优质磷化膜，其相互关系见表IQ。表1总酸、游离酸、温度、pH值相互关系磷化方式总酸度/点温度/°C游离酸/点酸比（总酸/游酸）pH值浸渍磷化25〜30<200.5>50>3.525〜300.5-130〜403.1〜3.4>301〜1.520〜302.8〜3.0喷淋磷化15〜2030〜400.1〜0.550〜803.5〜3.93.2磷化促进剂3.2.1氧化促进剂（1）NO-2是最常用的促进剂，常与N

6、O3配合使用。但NO'不稳定、易分解，用NO'作促进剂的磷化液都采用双包装的，使用时定量混合，并定期补加。NO、禽量应严格控制在0.1〜l.Og/L。含呈少，促进作用弱；含星过髙，则渣多，H-形成的膜粗厚，易泛黄。（2）NO-3也是常用氧化剂，可直接加入到磷化液屮，含量约0.8〜10g/LoNOyPO'l比值越高,磷化膜形成越快，但过高会导致膜泛黄，单一使用NO）会使磷化膜结品粗人。（3）C10-3一般只用于锌系磷化。CIO）较稳定，无须经常补加，使用浓度为0.5%〜1.0%。但C1Y有腐蚀性会使磷化膜产生“白斑”等现彖，故不单独使用。（4）H2O2（过氧化氢，

7、双氧水）是工业应用中最强的促进剂，但不稳定、易分解，工艺上难以控制，渣多，不常川。（5）MoO-4是较为理想的常温磷化促进剂［超，并有钝化和净化作用，使用钳酸盐的突出优点为:沉渣少、溶液稳定、使用寿命长、易调整；单独使用能迅速形成薄而致密的膜层；可不进行磷化前金属基板的农面调整；玄接参与成膜，成为膜的构成组分，从而降低了磷化液屮有效成分的消耗等。MoC)4的用量一般为1〜4g/L。(6)硝基化合物硝基弧、三硝基苯酚、硝基芳香族化合物等用作促进剂均冇报道躍]。使用较多、效果较好的是硝基苯碳酸钠(SNBS),具冇控制范围宽、稳定性好等。但其成木高，溶解度低不能混入浓

8、缩液中，氧化厉产生有色物