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金属磷化处理技术详解

放大字体  缩小字体发布日期:2012-08-24  浏览次数:663
核心提示: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)
 

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)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•↑ (1)

上式表明,磷化开始时,仅有金属的溶解,而无膜生成。

b)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。

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:

Me(H2PO4)2=MeHPO4+H3PO4 ( 3 )

3MeHPO4=Me3(PO4)2+H3PO4 ( 4 )

H3PO3=H2PO4-+H+=HPO42-+2H+=PO43-+3H+ ( 5 )

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。

d)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(如锌离子、钙离子、锰离子、二价铁离子)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-+4H2O→Zn2Fe (PO4)2•4H2O↓ ( 6 )

3Zn2++2PO42-+4H2O=Zn3 (PO4)2•4H2O ↓ ( 7 )

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,发生(2)式的化学反应,形成的磷化沉渣其主要成分是磷酸亚铁,也有少量的Me3(PO4)2。

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