磷化劑配方的設(shè)計(jì)原則

1、磷化劑配方的設(shè)計(jì)原則1、磷化液的構(gòu)成磷化是金屬與稀磷酸或酸性磷酸鹽反應(yīng)而形成磷酸鹽保護(hù)膜的過程。磷化液的丄要成分 是磷酸二氫鹽，如zn (h2po4) 2以及適量的游離磷酸和加速劑等。加速劑主要起降低磷 化溫度和加快磷化速度的作川。作為化學(xué)加速劑用得最多的氧化劑如n03、n02、ci03、 h2o2 等。2、磷化的基本原理原則上說，當(dāng)金屬工件一口浸入加熱的稀磷酸溶液中，就會(huì)生成一層膜。但由于這種膜 的保護(hù)性差，所以通常的磷化在含有zn、mn等酸性溶液屮進(jìn)行。以恢為例，當(dāng)金屬表面與酸性磷化液(以鋅為例)接觸時(shí)，發(fā)生如下反應(yīng)：首先，鋼鐵表血被溶解fe+2h+fe2+ +h2從而使金加為溶液界面的酸

2、度降低，金加表面的磷酸二氫鋅向不溶的磷酸鋅轉(zhuǎn)化，并沉積到 金屬表面形成磷化膜，具反應(yīng)為：zn (h2po4) 2->+znhpo4+h3po43zn (h2po4) 2->+zn3 (p04) 2+4h3po4同時(shí)基體金屬也可肓接與酸性磷酸二氫鋅反應(yīng)fe+zn (h2po4) 2->+znhpo4+fehpo4+h2fe+ zn (h2po4) 2+znfe(hpo4)2+h2事實(shí)上，磷化膜是含冇四個(gè)分了結(jié)晶水的磷酸叔鹽。敲終過程可以寫成5zn (h2po4) 2+fe (h2po4) 2+8h2o->zn3 (p04) 2-4h2o+ zn2fe (p04) 2-4h

3、2o+8h3po43、磷化液中存在的動(dòng)力學(xué)平衡磷化液的基本平衡方程式3m (h2po4) 2 m3 (p04) 2+4h3po4此方程的平衡常數(shù)k=m3 (p04) 2 h3po4j4m (h2po4) 23m代表zn、mn等由上述議程式可以看出，常數(shù)k值越大，磷酸鹽沉積的比率越大。而k值隨一代和三代金 屬鹽的金屬的性質(zhì)，溶液的溫度，ph值及總濃度冇關(guān)。所以影響磷化液性能的至少冇ph 俏、游離酸度、總酸度、溫度和金屬性質(zhì)。4、磷化液中的各組成的作用及影響4.1 ph值的影響成膜金屬離子濃度越低，所耍求的溶液的ph值越大，反z,隨著成膜離子濃度的提高，可 適當(dāng)降低溶液的ph值。4.2游離酸度的影

4、響游離酸度指磷化液中游離磷酸的含量。酸度太低，不利于金屬基體的溶解，因此也就不能成 膜。但如果酸度太高，則大大提高了磷化膜的溶解速度，也不利于成膜，甚至根木不會(huì)上膜。 4.3總酸度的影響總酸度主耍指磷酸鹽、硝酸鹽和游離酸的總和，反映磷化內(nèi)動(dòng)力的大小。總酸度高，磷化動(dòng) 力大，速度快，結(jié)晶細(xì)。如果總酸度過高，則產(chǎn)生的沉渣多和粉末附著物多；如果過低，則 磷化慢，結(jié)品粗。4.4酸比值丫的影響酸比值是磷化必須控制的重耍參數(shù)。它是總酸和游離酸的比值，以及表示總酸和游離酸的相 互關(guān)系。酸比小，則意味著游離酸太高，反之，則意味著游離酸低。隨溫度升高，酸比值變 小；隨溫度降低而增大。一-般常溫下控制在20-25

5、： lo4.5加速劑的影響4.5.1氧化性加速劑氧化性加速劑有兩個(gè)十分重耍的作用。1)限制甚至停止氫氣的釋出。這個(gè)作用限于金屬/ 溶液界面處，決定磷化膜沉積的速度，是磷化液具有良好性能所必須的。2)使溶液屮某些 元素，特別是還原性化合物發(fā)?；瘜W(xué)轉(zhuǎn)化，如把二價(jià)鐵離子氧化成三價(jià)鐵，生成不溶性磷酸 鐵沉渣，從而控制磷化液中亞鐵的含量。此外，還可以迅速氧化初牛態(tài)氫，可大大減少金屬 發(fā)生氫脆的危險(xiǎn)。4.5.1.1硝酸鹽的影響硝酸鹽是常用的氧化劑，可直接加入到磷化液中。no3-/po43-比值越高，磷化膜形成越快。 但過高會(huì)導(dǎo)致膜泛黃。單一使用no3會(huì)使磷化膜結(jié)晶粗大。4.5.1.2亞硝酸鹽的彩響亞硝酸鹽

6、是常川的促進(jìn)劑，常與n03配合的使川，以亞硝酸鈉的形式加入到磷化液中。但 亞硝酸鹽不穩(wěn)定，易分解，用亞硝酸鹽做促進(jìn)劑的磷化液都采用雙包裝，使用吋定量混合, 并定期補(bǔ)加。含最少，促進(jìn)作用弱；含量過高，則沉渣過多，且形成的膜粗厚，易泛黃。一 般含量在0.7-1克/升。4.5.2金屬離了促進(jìn)劑的影響磷化劑中添加金屬鹽（一般靈硝酸鹽），如cu2+、ni2+、mn2+等電位較止的金屬鹽，冇利 于品核的形成和晶粒細(xì)化，加速常溫磷化的進(jìn)程。4.5.2.1銅離子影響極少量的銅鹽會(huì)大幅度提高磷化速度。工作液中含cu2+在0.002-0.004%時(shí)，使磷化速度提 高6倍以上。但銅離了的添加雖一定要適度，否則銅膜會(huì)

7、代替磷化膜，其性能下降。4.5.2.2鐮離了的影響ni2+是最有效、最常用的磷化促進(jìn)劑。它不僅能加速磷化，細(xì)化結(jié)品，而且能提高膜的耐 腐蝕性能。ni2+含量不能過低，否則膜層?。粸殂~鹽不同的是，大量添加鎳鹽吋，并無不 良影響，但會(huì)增加成本。一般控制ni2+含量在1.0-5.0克/升。5、磷化液配方設(shè)計(jì)實(shí)例如設(shè)計(jì)總酸度為40點(diǎn)，no3： po4為1： 1的磷化劑時(shí)，其過程如下:5.1物料的計(jì)算5丄1磷化液屮酸濃度的計(jì)算0.1x40=c （磷化液屮酸濃度）xloc （磷化液中酸濃度）=0.1x40/10=0.4 （mol/1）5.1.2磷酸和硝酸濃度的計(jì)算3c1 （磷酸濃度）+c2 （硝酸濃度）=

8、0.4 （mol/1）而 no3： po4 為 1： 1所以cl (磷酸濃度)=0(mol/1) c2 (硝酸濃度)=0.1 (mol/1)5.1.3氧化鋅的計(jì)算zno+2h3po4= zn (h2po4) 2+ h2o1 2cl (zno)： 0.1=1： 2所以 cl (zno) =0.05 (mol/1)zno+2hno3= zn (no3) 2+h2o1 2c2 (zno): 0.1=1: 2所以 c2 (zno) =0.05 (mol/1)c (zno) =cl+c2=0.05+0.05=0.1 (mol/1)由上述計(jì)算可以知道，要配制no3： po4為1： 1,總酸度為40點(diǎn)的磷化

9、溶液時(shí)，需要hno30.1 (mol/1) h3po4 0(mol/1) zno 0.1 (mol/1)5.2濃縮液的配制5.2.1按上述的計(jì)算物料和所要求的濃縮倍數(shù)及磷化液的配制量，計(jì)算hno3 h3po4 zno的 用量，并根據(jù)實(shí)際使用物質(zhì)的濃度換算成其質(zhì)量和體積。5.2.2將氧化鋅用水調(diào)成糊狀，并在不斷的攪拌屮依次加入h3po4、hno3,并控制反應(yīng)溫 度在 50-60 °c o5.2.3加入各種復(fù)配成分(促進(jìn)劑：cu (no3) 2ni (no3) 2；降渣絡(luò)合劑：檸檬酸)5.2.4為保持配制好的磷化液不岀現(xiàn)析渣，加入適度過量的磷酸。5.2.5將配制好的磷化液過濾。5.3磷化液的使用531按照適當(dāng)?shù)谋稊?shù)將濃縮液稀釋至使用條件。5.3.2按照使用條件及工件狀況，調(diào)整工藝參數(shù)至最佳范圍。6、結(jié)論綜上所述，配制磷化液應(yīng)遵守的原則如下：6.1溶液屮金屬離子(主要指鋅、猛離了)