一种新型铁系磷化液的研制

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1、图 3 萃 取 剂 (1)、 (2)萃 取 汞 ( )的 萃 取 平 衡曲 线 : 萃 取 剂 (1) 萃 取 剂 (2)(pH萃 取 剂 (1) = 0. 70; pH萃 取 剂 (2) = 1. 80)图 4 萃 取 剂 浓 度 对 汞 ( )萃 取 平 衡 的 影 响曲 线 : 萃 取 剂 (1) 萃 取 剂 (2)由 图 4 可 见 , 直 线 斜 率 的 归 整 值 皆 为 1。即 n= 1; 则 x = 0, 萃 合 物 组 成 为 H gA。 考 虑到 两 相 中 的 离 子 平 衡 , 故 萃 取 反 应 为 :H g2+(aq) + (NO 3) -(aq) + HA (o

2、rg) =H gA (NO 3) (o rg) + H +(aq)log K ex可 由 图 4 的 直 线 截 矩 得 到 , 结 果如 下 :萃 取 剂 (1)、 萃 取 汞 ( )的 萃 合 平 衡 常 数的 对 数 值 为 1. 00; 萃 取 剂 (2) 萃 取 汞 ( ) 的萃 合 平 衡 常 数 的 对 数 值 为 - 0. 31。 因 此 , 萃 取剂 (1)和 萃 取 剂 (2)萃 取 汞 ( )的 能 力 大 致 相当 , 但 萃 取 剂 (1)的 性 能 优 于 萃 取 剂 (2)。综 上 所 述 , 在 室 温 下 , 以 0. 1 m o l L - 1硝 酸 钠 为

3、 介 质 , 合 成 的 两 种 磺 酰 胺 萃 取 剂 均能 有 效 地 萃 取 汞 ( )。 单 级 萃 取 率 均 超 过90%。 萃 取 剂 (1)的 萃 取 性 能 优 于 萃 取 剂 (2)。参 考 文 献1 V irnig M J , M ackay K D. U S 4160807. 19792 B ilm an J H , Cherm in R. U S 3268538. 19713 N abam ura H , Yo sh ids T , Todoko M et al. BullChem Soc, 1984; 54: 2839 28484 杨 勇 , 陈 秉 倪 , 陈 龙

4、 梅 等 . 同 济 大 学 学 报 , 1997;25 (1): 612655 陈 秉 倪 , 杨 勇 , 任 连 均 等 . 同 济 大 学 学 报 , 1995;23 (5): 56825726 关 根 达 也 , 长 谷 川 佑 子 . 溶 剂 萃 取 化 学 . 北 京 : 原子 能 出 版 社 , 1981: 46 50修 稿 日 期 : 1999206225一 种 新 型 铁 系 磷 化 液 的 研 制钢 铁 制 品 的 使 用 寿 命 和 装 饰 性 依 赖 于 其表 面 处 理 效 果 的 好 坏 , 在 表 面 装 饰 前 常 需 进行 磷 化 处 理 。 目 前 适 用

5、于 涂 装 的 薄 型 磷 化 膜有 铁 系 、 锌 系 和 锌 钙 系 三 种 类 型 , 其 中 铁 系 磷化 膜 薄 而 细 致 , 与 涂 层 的 结 合 力 好 , 且 不 影 响涂 装 后 的 平 滑 度 和 装 饰 效 果 , 特 别 适 合 于 现代 的 塑 料 粉 末 喷 涂 、 电 泳 涂 装 、 静 电 喷 漆 等 表面 涂 饰 工 艺 , 因 而 在 国 内 外 得 到 越 来 越 多 的应 用 1, 2 。铁 系 磷 化 主 要 是 依 靠 基 体 金 属 离 子 成膜 , 又 称 转 化 型 磷 化 。 钢 铁 基 体 在 碱 金 属 磷 酸盐 为 主 的 磷 化

6、液 中 受 到 腐 蚀 , 生 成 可 溶 性 的磷 酸 盐 亚 铁 , 被 氧 气 或 促 进 剂 氧 化 而 转 化 为磷 酸 铁 和 氧 化 铁 3 。 80 年 代 前 国 内 外 对 铁 系磷 化 研 究 不 多 , 80 年 代 后 才 对 该 体 系 表 现 出较 大 兴 趣 4, 5 。 这 次 所 研 制 的 新 型 铁 系 磷 化 液是 一 种 快 速 中 温 薄 膜 型 铁 系 磷 化 液 , 可 用 于喷 淋 和 浸 渍 , 特 别 适 用 于 涂 装 自 动 线 生 产 工艺 , 在 国 内 处 于 领 先 水 平 , 可 代 替 进 口 的 中 温磷 化 工 艺 。

7、1 实 验 部 分1. 1 配 方 组 成 1, 6, 7 铁 系 薄 膜 型 (或 称 碱 金 属 )磷 化 液 的 主 要成 分 是 磷 酸 盐 , 通 常 采 用 磷 酸 、 焦 磷 酸 、 多 磷酸 等 的 钠 盐 、 钾 盐 、 铵 盐 等 , 另 外 还 需 加 入 促进 剂 、 表 面 活 性 剂 、 添 加 剂 等 , 其 中 促 进 剂 的116第 11 期 化 学 世 界 选 择 尤 为 重 要 , 它 直 接 影 响 磷 化 工 艺 的 速 度 、磷 化 膜 的 重 量 、 耐 蚀 性 及 磷 化 工 艺 温 度 等 。 根据 铁 系 磷 化 工 艺 的 特 点 , 选

8、择 了 硝 酸 盐 、 氯 酸盐 、 钼 酸 盐 及 有 机 硝 基 化 合 物 等 作 为 促 进 剂 ,经 过 反 复 试 验 , 数 次 磷 化 结 果 比 较 , 得 到 了 一种 最 佳 的 复 合 促 进 剂 配 方 。 同 时 在 磷 化 试 验中 发 现 , 磷 化 膜 经 常 出 现 挂 灰 现 象 , 特 别 是 在槽 液 使 用 多 次 以 后 , 挂 灰 现 象 更 加 明 显 , 又 通过 改 进 , 加 入 一 定 量 的 复 合 添 加 剂 , 获 得 了 较好 的 效 果 , 挂 灰 现 象 基 本 消 失 。1. 2 配 方 选 择 6, 8 根 据 铁 系

9、磷 化 工 艺 的 基 本 原 理 及 配 方 组成 , 设 计 6 种 配 方 如 下 :铁 系 磷 化 工 艺 配 方 g配 方 N aH 2PO 4 N a2H PO 4 N aC lO 3 N a2M oO 4 N aNO 3 硝 基 胍 表 面 活性 剂 复 合添 加 剂 复 合促 进 剂 其 他1 100 50 30 5 10 适 量2 100 50 10 20 10 适 量3 100 50 25 5 25 10 适 量4 100 50 20 5 4 10 适 量5 100 50 30 5 10 20 适 量6 100 50 10 20 35 适 量上 述 配 方 均 用 380

10、g 水 溶 解 , 调 节 pH =3. 524. 0, 稀 释 20 倍 对 压 缩 机 壳 体 进 行 磷 化工 艺 试 验 , 磷 化 温 度 60 C 左 右 , 试 验 结 果 见表 1。表 1 不 同 配 方 组 成 的 磷 化 工 艺 结 果配 方不 同 时 间 磷 化 膜 色 泽 m in0. 5 1. 0 1. 5挂 灰现 象膜 面情 况1 浅 蓝 深 蓝 黄 蓝 轻 灰 不 太 均 匀2 浅 灰 浅 蓝 蓝 灰 挂 灰 较 均 匀3 浅 灰 浅 蓝 蓝 灰 挂 灰 较 均 匀4 灰 青 蓝 挂 灰 均 匀5 浅 蓝 蓝 深 蓝 无 灰 不 太 均 匀6 灰 青 蓝 无 灰

11、均 匀通 过 以 上 配 方 的 磷 化 结 果 比 较 可 知 , 配方 1、 2、 3 的 磷 化 结 果 不 理 想 , 除 挂 灰 现 象 存在 外 , 膜 面 和 色 泽 都 不 太 均 匀 ; 配 方 4 磷 化 膜色 泽 好 , 膜 面 也 很 均 匀 , 但 挂 灰 现 象 不 能 消 除(挂 灰 现 象 少 量 存 在 于 球 形 壳 体 凹 面 内 壁 ) ;配 方 5 虽 无 挂 灰 现 象 , 但 膜 面 不 太 均 匀 。 显然 , 配 方 6 的 磷 化 效 果 最 佳 , 其 磷 化 速 度 快 ,磷 化 的 膜 面 和 色 泽 均 匀 , 球 形 壳 体 凹 面

12、 内 壁挂 灰 现 象 也 得 到 了 消 除 。 配 方 6 中 我 们 研 制了 一 种 多 功 能 的 复 合 促 进 剂 和 添 加 剂 , 复 合促 进 剂 以 碱 金 属 氯 酸 盐 为 主 , 辅 以 其 他 碱 金属 盐 , 其 磷 化 后 膜 薄 均 匀 , 耐 蚀 性 提 高 , 稳 定性 好 , 使 用 寿 命 长 ; 复 合 添 加 剂 则 以 含 氟 化 合物 为 主 , 还 有 有 机 羟 酸 化 合 物 , 氟 起 到 良 好 的缓 冲 作 用 , 减 轻 挂 灰 现 象 的 产 生 , 而 有 机 羟 酸是 一 种 良 好 的 晶 体 细 化 剂 , 还 可 减

13、 轻 磷 化 淤渣 。1. 3 生 产 线 磷 化 试 验根 据 配 方 6 的 组 成 制 备 了 50 kg 铁 系 薄膜 磷 化 浓 缩 液 , 技 术 指 标 为 : 外 观 无 色 液体 , pH 值 3. 524. 0, 总 酸 度 217 点 , 游 离酸 接 近 为 零 。 试 验 地 点 为 黄 石 东 贝 集 团 有 限公 司 壳 体 车 间 , 对 压 缩 机 壳 体 进 行 磷 化 , 磷 化前 壳 体 需 碱 性 除 油 脱 脂 、 酸 洗 、 水 洗 , 然 后 磷化 工 艺 处 理 。磷 化 工 艺 条 件 : 磷 化 浓 缩 液 稀 释 20 倍 ,喷 淋 压

14、力 0. 120. 15M Pa, 温 度 50260 C, 时 间1. 021. 5 m in。将 磷 化 液 50 kg 稀 释 20 倍 , 注 入 磷 化槽 , 在 上 述 工 艺 条 件 下 , 于 自 动 生 产 线 对 壳 体进 行 喷 淋 磷 化 试 验 , 通 过 3 批 试 验 结 果 验 证(见 表 2) , 产 品 质 量 全 部 合 格 , 表 明 该 铁 系 磷化 液 性 能 优 良 , 壳 体 内 外 磷 化 膜 色 泽 均 匀 (蓝色 ) , 无 挂 灰 现 象 发 生 , 磷 化 膜 耐 蚀 性 好 (烘 干后 在 空 气 中 放 置 一 周 不 见 锈 迹

15、, 同 样 用 盐 水216 化 学 世 界 1999 年浸 渍 几 小 时 , 也 未 发 现 锈 蚀 现 象 )。 另 外 , 我 们通 过 随 机 抽 样 , 浸 入 盐 水 后 溶 液 变 浊 时 间 来判 断 磷 化 膜 的 耐 蚀 性 能 , 结 果 见 表 2。表 2 生 产 线 磷 化 试 验 结 果批 号 磷 化 膜 色 泽 挂 灰 现 象 产 品 质 量 盐 水 变 浊 时 间 m in1 蓝 无 灰 合 格 1232 蓝 无 灰 合 格 1293 蓝 无 灰 合 格 1151. 4 制 备 工 艺该 铁 系 磷 化 液 的 制 备 工 艺 为 : 首 先 在 反应 釜 内

16、 加 入 N aH 2PO 4、 N a2H PO 4 和 水 , 加 热至 60280 C 搅 拌 溶 解 完 全 , 再 加 复 合 促 进 剂溶 解 成 清 液 , 然 后 加 表 面 活 性 剂 、 复 合 添 加 剂和 水 , 搅 拌 3 h, 调 节 pH = 3. 524. 0。 最 后 注 入沉 淀 槽 , 沉 淀 后 上 部 清 液 抽 出 包 装 , 即 得 成 品磷 化 液 。典 型 配 方 如 下 (重 量 分 数 % ) : N aH 2PO 4 16N a2H PO 4 8 复 合 促 进 剂 5. 6 表 面 活 性 剂1. 6 复 合 添 加 剂 3. 4 水 65. 42 结 论通 过 以 上 磷 化 液 配 方 的 设 计 、 实 验 室 磷化 试 验 和 自 动 生 产 线