常温磷化技术60993.doc

最佳答案 常温磷化技术 华南理工大学化工所（广州510641）夏正斌涂伟萍杨卓如陈焕钦 摘要从磷化膜形成过程、磷化液纽成、促进剂的选择等方面综述了常温磷化技术的现状与 发展趋势。 关键词常温磷化磷化膜涂装前处理促进剂 常温磷化是当前研究最活跃、技术进步最快磷化技术〔1,2）,它克服了高、中温磷化的 能耗大、成本高、 效率低等缺点，具有低能耗、低成本、低污染、快速等特点，因而受到普遍关注，近几年相 关报道很多 （3?8） o 1磷化机理 磷化反应是一种典型的局部多相反应，本质上属电化学反应。当金属浸入磷化液中，在其表 面形成许多微 腐蚀电池，轻微浸蚀发生，几在溶液 金属界而处，酸浓度降低。 张安富（9）较详细地讨论了磷化过程的热力学数据并指出，在常温下金属的氧化能力弱， 须添加少量氧 化剂，作为磷化反应促进剂，使得金属表而的混合电位低于氧化促进剂的电极电位。 2磷化过程及磷化膜组成 周谟银（10）采用腐蚀电压和电流两种方法研究了磷化过程，指出磷化对分成从基体开始 腐蚀、成膜到过腐 蚀等7个阶段。宋锦福（12）等扫描电镜仔细地考察了常温磷化成膜过程：当钢铁试样浸 入磷化液的瞬间， 试片表面形成彩虹色膜（町能是Fe2O3和FeO的混合物），接着某些活性点形成晶核，随着 浸泡时间的延长、 晶核长大，这种长大位向与钢原始组织似乎并无多大关系。最后，松针状结晶覆盖整个表面, 整个反应（溶 解与沉积）趋于动态平衡状态，磷化膜完全形成。KFAng （13）等在对低碳钢磷化试样扫 描电镜观察时发 现，如时间磷化的试样上形成了一层较薄的背景膜。随时间延匕苗景膜和磷化结晶膜同时 发展，最后， 磷化结晶膜将背景膜遮盖?住了。帘温卜?的磷化结晶较缓慢。EDX分析发现，微晶粒屮的元 素为 Zn、Fe、P, 而远离晶粒的背景膜屮的元索为Fe和P。杨屮发（11）从磷酸盐外延成核、微晶相牛长、 接触生长屮止等方 面对磷化膜牛长特点作了研究，指出磷酸锌外延核以短程有序方式牛成，其底层明显取向基 体晶格。俞敦 义（15）等通过测定不同磷化促进剂卜?磷化过程的电位 时|Rj（（p-t）|lll线，及i\i JSM-35C fl 描电镜分析磷化 膜的成分（主要为磷酸锌铁），制得了性能良好的常温磷化液。胡徳强（16）等用X射线及电 了探针对常温磷 化膜的晶型、膜纽成元索及具含量进行了分析，确定了膜的纽成，并提出了改进工艺的设想。 以上的工作 川不同方法研究了磷化过程，揭示了磷化膜形成、组成和性能之间的联系。 磷化膜由金属磷酸盐沉积而成，具主要纽成为金属磷酸盐。对于钢铁锌系磷化，膜主要由磷 酸锌铁 （P 相:Zn3Fe（PO4）2-4H2O）和磷酸锌（H 相：Zn3（PO4）2-4H2O）所组成。乌U庆平（17〕等 为详细地比较了 P相和 H相两种晶体，指出前者具有较强的耐碱性，适宜作阴极电泳涂料的底层，在磷化膜屮应占 较大比例,B|J 应捉高P相比（P/ （P+H） ） o 3常温磷化液的纽成 3.1基本成膜物质 成膜物质包括金属离子（如Zn2+、Fe2+等）、磷酸根离子及一定浓度的游离磷酸。一般 Zn2+1.5 ?10g/L（—般 铁离子不直接添到磷化液屮，而由铁基材溶解获得），PO3-410-25 g/L,喷淋浓度偏低， 浸渍浓度偏高。 pH值2.5?3.5,酸比（总酸/游酸）20?50。要严格控制适当酸比，才能获得结晶细密、膜 层完整的优质磷 化膜，其相互关系见表1 （2〕o 表1总酸、游离酸、温度、pH值相互关系 磷化方式 总酸度/点 温度/ °C 游离酸/点 酸比（总酸/游酸） pH值 浸渍磷化 25 ?30 20 0.5 50 3.5 25 ?30 30 ?40 3.1 ?3.4 30 1 ?1.5 20 ?30 2.8 ?3.0 喷淋磷化 15 ?20 30 ?40 0.1 ?0.5 50 ?80 3.5 ?3.9 3.2磷化促进剂 3.2.1氧化促进剂 NO-2是最常用的促进剂，常与NO3配合使用。但NO?2不稳定、易分解，用NO?2作 促进剂的磷化液都采用 双包装的，使川时定量混合，并定期补加。NO?2含量应严格控制在0.1?1.0g/Lo含量少, 促进作用弱； 含量过高，则渣多，且形成的膜粗厚，易泛黄。 NO-3也是常用氧化剂，可直接加入到磷化液屮，含量约0.8?10g/L。NO-3/PO3-4比值 越高，磷化膜形成 越快，但过高会导致膜泛黄，单一使用NO?3会使磷化膜结晶粗人。 CIO?3 —般只用于锌系磷化。CI0-3较稳定，无须经常补加，使用浓度为0.5%?1.0%。 但CI-Y有腐蚀性会 使磷化膜产住“口斑”等现象，故不单独使用。 H2O2是工业应用屮最强的促进剂，但不稳定、易分解，工艺上难以控制，渣多，不常 用。 MoO-4是较为理想的常温