磷化处理工艺应用于工业己有90多年的历史,大致可以分为三个时期:奠定磷化技术基础时期、磷化技术迅速发展时期和广泛应用时期 。磷化膜用作钢铁的防腐蚀保护膜,最早的可靠记载是英国Charles Ross于1869年获得的专利(B.P.No.311
9. 。从此,磷化工艺应用于工业生产 。在近一个世纪的漫长岁月中,磷化处理技术积累了丰富的经验,有了许多重大的发现 。一战期间,磷化技术的发展中心由英国转移至美国 。
1909年美国T.W.Coslet将锌、氧化锌或磷酸锌盐溶于磷酸中制成了第一个锌系磷化液 。这一研究成果大大促进了磷化工艺的发展,拓宽了磷化工艺的发展前途 。Parker防锈公司研究开发的Parco Power配制磷化液,克服T许多缺点,将磷化处理时间提高到lho 1929年Bonderizing磷化工艺将磷化时间缩短至10min, 1934年磷化处理技术在工业上取得了革命性的发展,即采用了将磷化液喷射到工件上的方法 。
二战结束以后,磷化技术很少有突破性进展,只是稳步的发展和完善 。磷化广泛应用于防蚀技术,金属冷变形加工工业 。这个时期磷化处理技术重要改进主要有:低温磷化、各种控制磷化膜膜重的方法、连续钢带高速磷化 。
当前,磷化技术领域的研究方向主要是围绕提高质量、减少环境污染、节省 能源进行 。(
二.磷化是常用的前处理技术,原理上应属于化学转换膜处理,主要应用于钢铁表面磷化,有色金属(如铝、锌)件也可应用磷化 。(
三.磷化基础知识
一.磷化原理
1.磷化工件(钢铁或铝、锌件)浸入磷化液(某些酸式磷酸盐为主的溶液),在表面沉积形成一层不溶于水的结晶型磷酸盐转换膜的过程,称之为磷化 。
【什么叫磷化,常用的磷化处理 方法有哪些】2.磷化原理钢铁件浸入磷化液(由Fe(H2PO
4.2 Mn(H2PO
4.2 Zn(H2PO
4.2 组成的酸性稀水溶液,PH值为1-3,溶液相对密度为1.05-1.
10.中,磷化膜的生成反应如下:吸热3Zn(H2PO
4.2 Zn3(PO
4.2↓+4H3PO4 或吸热吸热3Mn(H2PO
4.2 Mn3(PO
4.2↓+4H3PO4吸热钢铁工件是钢铁合金,在磷酸作用下,Fe和FeC3形成无数原电池,在阳极区,铁开始熔解为Fe2+,同时放出电子 。Fe+2H3PO4 Fe (H2PO
4.2+H2↑Fe Fe2+ +2e-在钢铁工件表面附近的溶液中Fe2+不断增加,当Fe2+与HPO42-,PO43-浓度大于磷酸盐的溶度积时,产生沉淀,在工件表面形成磷化膜:Fe(H2PO
4.2 FeHPO4↓+ H3PO4Fe+ Fe(H2PO
4.2 2FeHPO4↓+ H2↑3FeHPO4 Fe 3(PO
4.2↓+ H3PO4Fe+ 2FeHPO4 Fe 3(PO
4.2↓+H2↑阴极区放出大量的氢:2H+ +2e- H2↑O2 + 2H20 + 4e- 4OH-总反应式:吸热3Zn(H2PO
4.2 Zn3(PO
4.2↓+4H3PO4吸热吸热Fe+3Zn(H2PO
4.2 Zn3(PO
4.2↓+2FeHPO4↓+3 H3PO4+2 H2↑放热
二.磷化分类
1.按磷化处理温度分类
1.高温型80—90℃处理时间为10-20分钟,形成磷化膜厚达10-30g/m2,溶液游离酸度与总酸度的比值为1:(7-
8.优点:膜抗蚀力强,结合力好 。缺点:加温时间长,溶液挥发量大,能耗大,磷化沉积多,游离酸度不稳定,结晶粗细不均匀,已较少应用 。
2.中温型50-75℃,处理时间5-15分钟,磷化膜厚度为1-7 g/m2,溶液游离酸度与总酸度的比值为1:(10-1
5.优点:游离酸度稳定,易掌握,磷化时间短,生产效率高,耐蚀性与高温磷化膜基本相同,目前应用较多 。
3.低温型30-50℃ 节省能源,使用方便 。
4.常温型10-40℃ 常(低)温磷化(除加氧化剂外,还加促进剂),时间10-40分钟,溶液游离酸度与总酸度比值为1:(20-30),膜厚为0.2-7 g/m
2.?优点:不需加热,药品消耗少,溶液稳定 。缺点:处理时间长,溶液配制较繁 。
2.按磷化液成分分类
1.锌系磷化
2.锌钙系磷化
3.铁系磷化
4.锰系磷化
5.复合磷化 磷化液由锌、铁、钙、镍、锰等元素组成 。
3.按磷化处理方法分类
1.化学磷化将工件浸入磷化液中,依靠化学反应来实现磷化,目前应用广泛 。
2.电化学磷化在磷化液中,工件接正极,钢铁接负极进行磷化 。
4.按磷化膜质量分类
1.重量级(厚膜磷化) 膜重7.5 g/m2以上 。
2.次重量级(中膜磷化)膜重4.6-7.5 g/m
2.?
3.轻量级(薄膜磷化)膜重1.1-4.5 g/m
2.?
4.次轻量级(特薄膜磷化)膜重0.2-1.0 g/m
2.?
5.按施工方法分类
1.浸渍磷化适用于高、中、低温磷化 特点:设备简单,仅需加热槽和相应加热设备,最好用不锈钢或橡胶衬里的槽子,不锈钢加热管道应放在槽两侧 。
2.喷淋磷化适用于中、低温磷化工艺,可处理大面积工件,如汽车、冰箱、洗衣机壳体 。特点:处理时间短,成膜反应速度快,生产效率高,且这种方法获得的磷化膜结晶致密、均匀、膜薄、耐蚀性好 。
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