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常规高、中温磷化与常温快速磷化在机理上的异同点

放大字体  缩小字体发布日期:2012-10-09  浏览次数:1187
核心提示:关于磷化机理虽然提出了多种见解,但都认为是一个电化学反应过程。当金属零件浸入磷化液中,在其表面上就形成了许多腐蚀微电池,此时铁素体是微阳极区,而珠光体、碳粒、合金元素,以及应力集中部位的电位比铁素体正,是微阴极区。
 

工业上磷化剂尽管多种多样,其中都必定含有如下三个基本成分:

(1)游离磷酸,以维持一定的氢离子浓度;

(2)磷酸一代盐Me(H2P04)2,Me代表Zn、Mn、Fe、Ca等;

(3)除高温磷化外,绝大多数磷化剂至少含有一种以上的加速剂,以提高磷化速度和改善磷化膜的质量。

关于磷化机理虽然提出了多种见解,但都认为是一个电化学反应过程。当金属零件浸入磷化液中,在其表面上就形成了许多腐蚀微电池,此时铁素体是微阳极区,而珠光体、碳粒、合金元素,以及应力集中部位的电位比铁素体正,是微阴极区。

微阳极区被氧化而溶解


 

微阴极区氢离子得到电子而还原


 

由于酸的浸蚀作用,钢铁表面附近液层中铁离子浓度升高,pH值亦升高,磷酸一代盐水解成磷酸根,当P043-和入膜离子Fe2+、Zn2+等浓度达到相应溶度积时,磷化膜就在零件表面微阴极区结晶析出

 


 

 


 

铁基与磷酸一代盐也可直接产生化学反应:

 


 

以上简单描述了通常所说的磷化膜形成机理。然而在常温、低浓度、低酸度下,金属的氧化能力弱,磷化反应靠铁溶解放出的热量作驱动是远远不够的。横井茂树提出了常温下快速磷化的新见解:常温磷化时钢铁表面进行了全面的电化学腐蚀反应,即钢铁表面的混合电位低于氧化促进剂的电极电位。例如磷化液pH=2.3~2.7时,氢电极电位等于0.14V~0.16V,H+氧化能力弱,所以磷化困难,必须有足够的氧化剂来提供常温磷化化学反应的内动力,亦即氧化剂的电位应大于钢表面的混合电位。这就是常温磷化与高、中温磷化的差异。这个理论提供了常温磷化选择促进剂的理论依据。

按照马丘的磷化加速理论,凡有利于阴极极化,扩大阴极区的物质都可起加速磷化的作用,并为实验所证实。这样加速磷化的着眼点不仅仅是选择氧化剂,还有许多物质如还原剂、金属盐及有机杂环化合物等可供选择。

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