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金属表面磷化处理磷化流程

磷化的目的

给基体金属提供保护,在一定程度上防止金属被腐蚀;用于涂漆前打底,提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力;在金属冷加工工艺中起减摩润滑作用。

金属表面磷化处理是常用的前处理技术,原理上应属于化学转换膜处理,主要应用于金属表面磷化,有色金属(如铝、锌)件也可应用磷化。

金属表面磷化处理是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程,所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化膜。

金属表面磷化处理是大幅度提高金属表面耐腐蚀性的一个简单可靠、费用低廉、操作方便的工艺方 法,因此被广泛的应用在实际生产中。

现代磷化工艺流程一般为

脱脂→水洗→除锈→表调→磷化→水洗→烘干。

本文主要讲解金属表面磷化处理中的第五个流程,磷化流程。

 

磷化处理

所谓磷化处理是指金属表面与含磷酸二氢盐的酸性溶液接触,发生化学反应而在金属表面生成稳定的不溶性的无机化合物膜层的一种表面的化学处理方法。所形成的膜称为磷化膜。它的成膜机理为:(以锌系为例)

a) 促进剂的加速

上步反应释放出的氢气被吸附在金属工件表面上,进而阻止磷化膜的形成。因此加入氧化型促进剂以去除氢气。其化学反应式为:3Zn(H2PO4)2+Fe+2NaNO2=Zn3(PO4)2+2FePO4+N2+2NaH2PO4+4H2O   (2)

上式是以亚硝酸钠为促进剂的作用机理。

 

b)金属的溶解过程

当金属浸入磷化液中时,先与磷化液中的磷酸作用,生成一代磷酸铁,并有大量的氢

气析出。其化学反应为;

Fe+2H3PO4=Fe (H2PO4)2+H2?↑              

上式表明,磷化开始时,仅有金属的溶解,而无膜生成。

 

c)水解反应与磷酸的三级离解

 

磷化槽液中基本成分是一种或多种重金属的酸式磷酸盐,其分子式 Me(H2PO4)2,这些酸式磷酸盐溶于水,在一定浓度及 PH 值下发生水解泛音法,产生游离磷酸。

由于金属工件表面的氢离子浓度急剧下降,导致磷酸根各级离解平衡向右移动,最终成为磷酸根。

磷化膜的形成

当金属表面离解出的三价磷酸根与磷化槽液中的(工件表面)的金属离子达到饱和时,即结晶沉积在金属工件表面上,晶粒持续增长,直至在金属工件表面上生成连续的不溶于水的黏结牢固的磷化膜。

2Zn2++Fe2++2PO43-+4H2OZn2Fe (PO4)2?4H2O↓            

金属工件溶解出的二价铁离子一部分作为磷化膜的组成部分被消耗掉,而残留在磷化槽液中的二价铁离子,则氧化成三价铁离子。



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