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钢铁的磷化处理
摘要:金属磷化处理工艺可以改变金属表面原有的性质,从而提供新的物理特性
或物理化学特性,因而广泛应用于金属的表面处理领域中。本文主要介绍钢铁的中温与高温磷化,通过实验来研究两种磷化膜的性质,对它们的原理、配方和生产工艺进行了简要的介绍。
关键词:机理,中温,高温,工艺

磷化处理是指钢铁零件在含有锌、锰、钙、铁或碱金属的磷酸盐的溶液中
进行化学处理,在其表面上形成一层不溶于水的磷酸盐膜的过程。磷化是钢铁表面处理的常用手段,磷化膜厚度一般为 5 μm-20 μm,为微孔结构,与基体结合牢固,具有良好的吸附性、润滑性、耐蚀性、不粘附熔融金属性及较高的电绝缘性等。磷化膜主要用作涂料的底层、金属冷加工时的润滑层、金属表面保护层以及用作电机硅钢片的绝缘处理、压铸模具的防粘处理等。磷化处理所需设备简单,操作方便,成本低,生产效率高,被广泛应用于汽车、船舶、航空航天、机械制造及家电等工业生产中[1]。
[2]
磷化处理是在含有锌、锰、铁的磷酸二氢盐与磷酸组成的溶液中进行的。金属的磷酸二氢盐可用通式M(H2PO4)2表示,M为金属。下面主要介绍磷化膜形成的电化学机理。
从电化学的观点来看,磷化膜的形成可认为是微电池作用的结果。在微电池的阴极上发生氢离子的还原反应,有氢气析出:
2H+ + 2e = H2
在微电池的阳极上,铁被氧化为离子进入溶液,并与H2PO4-发生反应。由于M2+的数量不断增加,pH值逐渐升高,促使反应向右进行,最终生成不溶性的正磷酸盐晶核,并逐渐长大。下面是阳极反应:
M - 2e = M2+
M2++2H2PO4-= M(H2PO4)2
M(H2PO4)2= MHPO4+H3PO4
3MHPO4=M3(PO4)2↓+ H3PO4

工艺流程:化学脱脂(碱性除油)→热水洗→冷水洗→酸洗→热水洗→磷化→冷水洗→磷化后处理。

一、碱性除油液:
碱性化学除油溶液配方
组成
NaOH
Na2CO3
Na3PO4
Na2SiO3
OP乳化剂
配方
30 g/L
30 g/L
35 g/L
5 g/L
2ml/L
二、酸洗除锈液:3%的稀盐酸
三、测定总酸度和游离酸: mol/L的NaOH溶液,酚酞,***橙
高温磷化酸比值控制在7-8,中温磷化控制在10-15。
四、磷化液
1)中温磷化工艺配方:***锌80-100 g/L, 磷酸二氢锌25-40 g/L
镀液配制过程:
(1)先称取***锌和磷酸二氢锌,;
(2)接着将它们分别用少量水调和,调成糊状的磷酸二氢锌在不断搅拌下融入10磷酸中,然后将***锌加入,最后加水至250;
(3)进行酸度检验并补救
2)高温磷化工艺配方:氧化锌9 g/L ,磷酸 23
镀液配制过程:
(1)先称取氧化锌和磷酸, ;
(2)将氧化锌用水调成糊状,将磷酸加入,最后加水搅拌至250 ;
(3)进行酸度检验并补救;
五、填充液:***钾和碳酸钠
(1)称取*** ;
(2)将其混合,加水搅拌至500 。