锌系磷化液配方及各组分详细说明

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1、（一）转化膜概述1906年，Coslett以专利的形式率先阐明了磷化过程，或许也正是他让人们更多地熟知了磷酸盐转化膜的形成机理。简单讲，当时的实验过程是他将铁屑放在热的磷酸溶液中直到出现饱和状态。这种饱和溶液在钢铁的表面生成一种似结晶状的磷酸铁转化膜，过程如下：1.Fe+2H3PO4=Fe(H2PO4)2+H22.Fe+Fe(H2PO4)2=2FeHPO4(不溶)+H23.Fe+2FeHPO4=Fe3(PO4)2(不溶)+H2反应速度很慢，通常需要几个小时才能生成适合油漆底层的转化膜，况且耐蚀性也不好

2、，但膜层不容易轻易擦掉。之所以能形成这层膜，是因为铁的表面与酸接触发生反应消耗了酸，导致PH值升高，促使2、3两个反应的进行，直至整个膜的形成、酸蚀的停止。这些反应伴随氢气的产生，在钢铁的表面形成薄薄的气体阻挡膜，或许正是这一点，成膜需要很长的时间。二十世纪三十年代，促进剂被使用在处理槽中，磷化时间大为缩短。这些促进剂通常都是氧化剂，如硝酸盐，它们消除或减少了氢气薄膜的形成，使反应以更快的速度进行。添加促进剂的另外一个好处是磷化膜由氧化铁和磷酸铁的混合物组成，这种膜同没有促进剂的磷酸亚铁膜相比具有更好

3、的防腐蚀性能。4Fe+4H2PO4-+6[O]=2FePO4+Fe2O3+2HPO42-+3H2O当然，这种磷化膜的形成过程也必然伴随着沉渣的生成，这是因为阳极区溶解的铁扩散穿过反应界面进入溶液，被氧化生成不参与成膜的不溶性磷酸铁。铁系磷化被发现、应用不久，人们又制备了磷酸锌转化膜。除了锌元素进入膜层，这种膜的结构和性能类似于上面讲述的膜层。它由两部分结晶构成：H相Zn3(PO4)2·4H2O和P相Zn2Fe(PO4)2·4H2O.膜层中的亚铁离子来自钢铁件阳极区酸的侵蚀。Fe+2H3PO4=Fe(H

4、2PO4)2+H2金属溶解时，界面的PH值升高，导致金属表面可溶的磷酸二氢盐向不溶的磷酸盐转化。3Zn(H2PO4)2=Zn3(PO4)2+4H3PO4不溶盐沉积在金属表面最终形成磷化膜，最后的过程表述如下：5Zn(H2PO4)2+Fe(H2PO4)2+8H2O=Zn3(PO4)2·4H2O+Zn2Fe(PO4)2·4H2O+8H3PO4这一期间，人们还发明了含锰的磷化液。不仅如此，随后，磷化的操作方式也有了变革，喷淋被引进生产线上。由于促进剂而大大减少的磷化时间再次被缩短，通常浸渍需要3-5分钟时间

5、，喷淋只需1-2分钟。1943年，Jernstedt,G.W.发表论文，讲述磷酸肽微小的胶体颗粒吸附在金属表面上能作为晶核促进磷化膜的生长。磷化前的这种活化细化了结晶的结构，也改善了膜层的性能。随着表面处理技术的进步，许多添加成分被加入到磷化槽中。加入氟化物以便在铝和/或锌表面形成转化膜；钙离子加入锌磷化槽能生成细密的磷化膜；其它金属离子、有机酸、螯合剂等等加入槽中都能改变结晶转化膜的整体特性。此外，其它类型的转化膜也被应用在金属前处理工业。铬酸盐以及它和磷酸盐的混和物用来处理铝表面；第八族元素（如铁

6、、钴、镍）的碱性溶液用来处理镀锌件；许多不锈钢合金件用草酸盐处理。最近这些年，第四主族元素和有机物的复合物已经被用来处理铝表面。转化膜形成机理的探讨还将继续，人们远未达成共识，许多证据表明成膜机理是复杂的、难以解释的。以上的说明旨在帮助大家对涂装前处理的成膜过程有个大概的了解。在所有磷化类型中，锌系磷化是应用最为广泛的，掌握锌系磷化技术，其它就会触类旁通。（二）锌系磷化液的基本配料及作用锌系磷化是在钢铁表面形成锌铁磷酸盐的过程，槽液中含有磷酸二氢锌、适量的游离磷酸、加速剂、以及改善性能的添加物。1氧化

7、锌别名锌白分子式ZnO分子量81.37白色六角晶系结晶或粉末。无味、质细腻。相对密度5.606。熔点1975℃。不溶于水，溶于酸和氢氧化钠，属两性氧化物。在空气中吸收二氧化碳和水生成碳酸锌呈黄色。生产磷化液时，通常使用含量99.7以上的氧化锌。ZnO+2H3PO4=Zn(H2PO4)2+H2OZnO+2HNO3=Zn(NO3)2+H2O锌离子是磷化膜重要成分之一。2磷酸分子式H3PO4分子量97.995纯品为无色透明黏稠状液体或斜方晶体，市售的85%磷酸是无色透明或略带浅色稠状液体。相对密度1.834

8、。熔点42.35℃。沸点213℃时生成焦磷酸。易溶于水，溶于乙醇。酸性较硫酸、盐酸、硝酸等强酸弱，较醋酸、硼酸等弱酸强，属中等强度，分三步电离。能刺激皮肤、破坏肌肉组织。浓磷酸在瓷器中加热时有侵蚀作用。有吸湿性。用来生成磷酸二氢锌，及提供游离酸。游离酸的存在既是磷化液稳定的需要，更是成膜的前提。Fe+2H+=Fe2++H2这个反应消耗了金属与溶液界面的酸度（氢离子），使金属表面可溶的磷酸二氢锌逐步向不溶的磷酸一氢锌、磷酸锌转化。一部分不溶物沉入槽底，即平