【工艺技术】磷化剂配方设计所依据的原则与实例
图片摘要:本文通过对磷化机理、磷化液中动态平衡,以及磷化剂中各组份所起的作用阐述,并通过实例说明磷化剂配方设计的方法,从而得出了设计配方时所必须依据的原则。
引言:现在磷化的发展趋势是低温微晶薄膜,为了方便大家研发新的磷化配方,提出以下观点与大家共同探讨。
1、磷化液的构成 磷化是金属与稀磷酸或酸性磷酸盐反应而形成磷酸盐保护膜的过程。磷化液的主要成分是磷酸二氢盐,如Zn(H2PO4)2以及适量的游离磷酸和加速剂等。加速剂主要起降低磷化温度和加快磷化速度的作用。作为化学加速剂用得最多的氧化剂如NO3-、NO2-、CIO3-、H2O2等。
2、磷化的基本原理 原则上说,当金属工件一旦浸入加热的稀磷酸溶液中,就会生成一层膜。但由于这种膜的保护性差,所以通常的磷化在含有Zn、Mn等酸性溶液中进行。
以铁为例,当金属表面与酸性磷化液(以锌为例)接触时,发生如下反应:
首先,钢铁表面被溶解
Fe+2H+→Fe2+ +H2
从而使金属与溶液界面的酸度降低,金属表面的磷酸二氢锌向不溶的磷酸锌转化,并沉积到金属表面形成磷化膜,其反应为:
Zn(H2PO4)2→+ZnHPO4+ H3PO4
3Zn(H2PO4)2→+Zn3(PO4)2+4H3PO4
同时基体金属也可直接与酸性磷酸二氢锌反应
Fe+ Zn(H2PO4)2→+ZnHPO4+FeHPO4+H2
Fe+ Zn(H2PO4)2→+ZnFe(HPO4)2+H2
事实上,磷化膜是含有四个分子结晶水的磷酸叔盐。最终过程可以写成
5Zn(H2PO4)2+Fe(H2PO4)2+8H2O→Zn3(PO4)2·4H2O+ Zn2Fe(PO4)2·4H2O+8H3PO4 3、磷化液中存在的动力学平衡 磷化液的基本平衡方程式
3M(H2PO4)2 M3(PO4)2+4H3PO4
此方程的平衡常数
K=[M3(PO4)2][ H3PO4]4
[M(H2PO4)2]3
M代表Zn、Mn等
由上述议程式可以看出,常数K值越大,磷酸盐沉积的比率越大。而....
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