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磷化液配方设计原则

2021-10-08 10:35:39
浏览次数:1052  上传更新:2018-04-12

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-、 ClO3-、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

~ 1 / 4 ~

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K值随一代和三代金属盐的金属的性质,溶液的温度,PH值及总浓度有关。所以影响磷化液性能的至少有PH值、游离酸度、总酸度、温度和金属性质。

4、磷化液中的各组成的作用及影响

4.1pH值的影响

成膜金属离子浓度越低,所要求的溶液的pH值越大,反之,随着成膜离子浓度的提高,可适当降低溶液的pH值。

4.2游离酸度的影响

游离酸度指磷化液中游离磷酸的含量。酸度太低,不利于金属基体的溶解,因此也就不能成膜。但如果酸度太高,则大大提高了磷化膜的溶解速度,也不利于成膜,甚至根本不会上膜。

4.3总酸度的影响

总酸度主要指磷酸盐、硝酸盐和游离酸的总和,反映磷化内动力的大小。总酸度高,磷化动力大,速度快,结晶细。如果总酸度过高,则产生的沉渣多和粉末附着物多;如果过低,则磷化慢,结晶粗。

4.4酸比值γ的影响


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