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磷化液的成分作用

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磷化液的成分作用_第1页
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磷化配方中的主要成分1:新型磷化药剂的种类:对于新型涂装前处理的磷化药剂来说,一般指的是低温磷化药剂和常温磷化药剂这两大药剂还进 一步分为亚硝酸盐药剂和非亚硝酸盐药剂或内含促进剂药剂和外加促进剂药剂如果按配方是否含镍盐来 分,还可以分为有镍和无镍两种药剂概括的说,新型磷化药剂是指低温的亚硝酸盐含镍的磷化药剂,低 温内含促进剂非镍磷化药剂,常温亚硝酸盐含镍药剂,常温内含促进剂无镍药剂2:新型磷化药剂的特点A:磷化温度低,能源消耗少这类磷化药剂主要是指磷化温度在35-55度的低温磷化药剂和冬天也 不需要加温的常温磷化药剂B:低污染,低毒性这类磷化药剂是指无亚硝酸盐的药剂尤其是不含亚硝酸盐也不含镍的药剂当 然类似铭离子等污染中的成分也没有C:长寿命,低成本这类药剂是使用寿命长,单耗少,综合成本低的磷化药剂D:可以满足新型涂装方式,即可以满足电泳涂装和静电喷涂等新型涂装方式的磷化药剂E:操作简便,管理简单这类药剂的组分少,添加方便,管理简单3:新型磷化药剂的基本成分和作用新型的磷化药剂成分要比普通的中温和高温磷化药剂组分要复杂的多,除了成膜物质外,通常含有 促进剂,改性剂,降渣剂,添加剂等多种成分。

成膜物质A:磷酸二氢锌新型磷化药剂的主要成分仍然是磷酸二氢锌,碱金属磷酸盐磷酸二氢锌的制备一般用氧化锌和磷 酸反应制得制取1克的磷酸二氢锌约用锌0.28克磷酸0.8克在锌系磷化液(粉)中,锌离子的含量对 磷化膜的影响较大一般的说,锌离子的含量高,可以形成更多的结晶核心,可以加速磷化反应使磷化 膜致密,光泽性好但是锌离子含量过高,磷化膜结晶粗大,膜脆,挂灰,影响涂膜附着力锌离子含量 过低时,磷化膜薄,不利于磷化膜的形成磷化时间延长且磷化膜颜色发暗根据磷化液中锌离子含量 的不同,把锌系磷化液(粉)分为高锌,中锌,低锌对于电泳涂装,主要采用含量在0.3-1.3克每升的低 锌磷化液对于镀锌钢铁工件的磷化主要采用含锌量在0.9-1.1克的低锌磷化液B:碱金属磷酸盐,这类成膜物质主要在磷化液中常用的碱金属磷酸盐包括碱金属一代磷酸盐,二代焦磷酸盐,多磷 酸盐它使磷酸与金属离子形成磷酸盐,构成磷化膜的成分碱金属磷酸盐通常在金属表面形成均匀,致 密的彩色磷化膜碱金属磷酸盐所形成的磷化反应,产生的磷化沉渣少槽液易于管理,使用成本低,但 是由于磷化膜薄,耐蚀性较差C:磷酸磷酸是与金属离子形成磷酸盐的成膜物质,其含量过多过少都直接影响磷化膜的质量。

磷酸含量过 高时,游离酸就会增加,磷化膜易返锈磷酸含量过低时,槽液的稳定性就会降低,磷化沉渣就会增加 磷化摸发暗,多孔,甚至磷化不上磷酸在磷化槽液中的含量一般为14-16克每升为宜磷酸根和硝酸根 的比值会直接影响磷化效果D:硝酸钙盐作为成膜物质的硝酸钙盐主要在锌钙系磷化液(粉)中,它的制取一般用碳酸钙与硝酸反应,钙离 子的加入,使磷化膜的结晶得到改善并可以减少磷化前的表调工序但是钙离子和锌离子的比值在磷化 槽液中有个临界值的问题当钙离子与辛离子的比值大于或等于0.8时,钙离子才参与成膜即二者的比 值等于0.8的时是钙离子的临界值低于此值,钙离子便不能参与成膜钙离子之所以在锌钙系磷化液中 存在这个临界值,是因为磷酸锌的容积度比磷酸钙小的多而磷化时,新离子比钙离子更容易进入磷化膜 的缘故4促进剂促进剂又称催化剂一般说催化剂是不参与反应的在反应前后没有物理化学变化而磷化槽液中 的催化剂是参与反应的,并且有物理化学反应所以把磷化液的催化剂又称为促进剂其作用主要是促进 磷化膜的生长,加快磷化速度,降低磷化温度磷化膜的生长方法有三大类:1是氧化法,2是重金属盐法, 如铜镍等,3是物理法但是最主要的是氧化法。

在新型磷化液(粉)中,常用的促进剂有硝酸盐,亚硝 酸盐,过氧化氢,氯酸盐,碘酸盐,钥酸盐,有机硝化合物,有机过氧化氢,镍盐,铜盐它们可以单独 使用,也可以几个联合起来使用以下是常用的促进剂:A:硝酸盐,这类促进剂有硝酸锌盐,硝酸钠盐,硝酸钾盐,硝酸钙盐,硝酸镁盐,硝酸镍盐等硝 酸盐既可以单独使用也可以与其它促进剂联合使用其优点为:水溶性好,热稳定性高,促进能力强,铁 离子积累少,槽液稳定,磷化沉渣少,可以直接加入磷化粉中硝酸盐的添加,一般使用浓度为为硝酸根 离子的1 -3%硝酸盐促进剂在锌系磷化槽液中的促进能力可以用硝酸根比磷酸根的比值来衡量比值越高 生成最大膜重所需要的时间就越短膜重的值越低同时,可以有效的减少单位膜重的沉渣量硝酸盐促 进剂的磷化槽液温度一般在65-93度的范围因此,在新型磷化液中一般不单独使用这种促进剂,而是和 其它促进剂复合使用B:亚硝酸盐,它既是氧化剂也是还原剂但是在磷化槽液中是一种强有力的氧化促进剂其优点是: 成本低,水溶性好,促进能力强,且自身可以产生一定是中和作用在低温和常温下都是特别好的促进剂 磷化质量高,用量少,仅0.1-1克以下但是在磷化液的酸性条件下极不稳定。

因而必须在使用过程中频 繁的补加或连续滴加亚硝酸盐的用量是关键,如果用量太少,磷化速度慢,不能在规定的时间内生成连 续的磷化膜,膜也易泛黄,如果用量过多,磷化膜呈蓝黑色,抗蚀性也低,沉渣量大,药剂消耗大亚硝 酸盐在磷化过程中产生大量腐蚀性烟雾,就是在停产期间也会受这种烟雾的腐蚀,严重污染环境和危害人 体健康此外,磷化沉渣多,槽液管理困难,不能直接将其加入磷化粉(液)中,亚硝酸盐在磷化槽液中 易分解产生二氧化氮,即使在不磷化工件时,也会自行分解,所以在磷化工作开始时必须单独补加C:过氧化物:新型磷化液中常用的过氧化物是过氧化氢,过硼酸盐,其中过氧化氢(双氧水)是促 进能力特别强,使用浓度低仅0.01-0.1克每升)就可以使磷化膜光滑,细致可以减少铁离子的积累 还原产物是无害的水环保效益好但是存在以下缺陷:1槽液稳定性差,在酸性的磷化液中很不稳定, 必须连续而少量的添加,最好是连续的添加,使其有效浓度保持在0.05克每升,槽液的维护和控制也十分 严格2磷化沉渣多3仅适应于锌系磷化槽液做促进剂,最好是喷淋使用过硼酸钠作为促进剂具有槽液 稳定性好,沉渣少磷化速度快,膜光滑细致均匀但是用量过高会增加沉渣,挂灰D:氯酸盐,这是强氧化剂。

优点是促进能力强,可以直接氧化磷化过程中产生的氢和铁,磷化结晶 细致,均匀,膜薄磷化槽液稳定可以直接加入到浓缩液中配槽和添加采用一种溶液用量范围较宽 在0.5-1%范围均有效氯酸根被还原的氯离子会被磷化膜吸收,并以络合物的形式参加磷化膜结晶,不利 于抗蚀氯酸根离子单独使用会形成磷酸铁悬浮物,使磷化难以进行仅适用于锌系磷化,不适用于铁系, 锰系E:有机硝类;常用的有有机硝胍和间硝本磺酸盐其中硝基胍是性能优良的促进剂不增加也不减 少磷化槽中的生成物它本身或还原物都没有腐蚀性所以,即使残留在工件也不会腐蚀工件但是存在 以下弱点;1溶解度低,不能直接加入到浓缩液中2不能氧化铁离子,必须加入其它的氧化剂才可以控制 铁离子的量3属于易爆品运输和储存困难间硝基本磺酸盐的溶解度比硝基胍高,促进作用较弱,通常 与其它促进剂联合使用,且槽液随工件数量的增加变深F:还原性促进剂;常用的碱金属有亚硫酸盐,连二亚酸盐,磷化物甲醛,苯甲醛,烃胺等G:重金属促进剂;主要使用铜盐和镍盐,其它还有钥钻钨钒等这类促进剂比铁电位正有利于晶核 生成和细化晶粒据资料介绍,加入0.002-0.004%的铜(以可溶性铜盐的形式)可以提高磷化速度6倍。

但是不能过多加入否则只可以得到铜的覆盖层而没有磷化膜通常铜盐与其它氧化性促进剂如硝酸盐和 亚硝酸盐可以联合使用铜沉积在钢铁上,增加了钢铁表面的阴极区,因而加速了磷化膜的形成此外, 铜盐还可以催化硝酸盐的分解和促进氧化镍盐也有加速作用,它不会产生置换,但是会形成磷酸镍晶核, 对磷化膜初期胶体形态有影响,增加活性点,并成为磷化膜的组成部分用含镍磷化液处理冷轧钢工件时, 初始生成的结晶致密,晶体生长成墙状结构,并在晶间插散成点状的生长,大量的镍盐不会产生不良的影 响将少量的镍盐引入磷化液中,不但可以加速成膜的反应,更重要的是镍与锌构成一种新型的林化膜结 构改变了过去简单的锌膜从而使磷化膜更均匀致密完整赋予更高的抗蚀性试样号镍含量成膜时间试样号镍含量成膜时间106040.422020.14050.801530.23060.925上表为镍含量对磷化膜成膜速度的影响试样号镍含量磷化膜碱容量10.150.00616s.12.38.76s.38.1520.420.0116s.5.75.76s.19.5430.930.01516s ,2.44 .76s .7.32上表为镍行量对磷化膜耐碱能力的影响G:钥酸盐促进剂;这也是新型磷化粉(液)中较多使用的促进剂。

其作用和优点为;1钥酸盐在酸 性磷化槽液中具有很强的氧化性,并与磷化液主要成分之间有很好的缓蚀协同作用钥酸盐是常温磷化较 理想的金属氧化性促进剂它既有加速作用,也可以起到缓蚀作用活化作用和降低膜重的作用,形成的磷 化膜薄而致密2钥酸盐不仅提高磷化膜的防护性,涂装性,并可以降低磷化槽液中有效成分的消耗,减 少沉渣的生成溶液稳定性好,使用寿命长,操作简便,调整容易3钥酸盐促进剂不需要与其它氧化剂 联合使用即可迅速成膜而且不需要表调减少工序,提高生产效率配方成分简单4含钥酸盐促进剂 的磷化槽液在有溶解氧存在的溶液中比没有的溶液更为有利,适宜采用喷淋方式处理5;在使用过程中对 环境污染小,对人健康危害少H:氟化物;包括氟化钠,氟硅酸钠等其作用表现在以下三个方面1氟离子在低温和常温条件下 对磷化的促进作用有效,它可以促进金属的腐蚀,使其表面呈现有利于磷化膜晶核形成的活性区,从而加 速磷化膜的形成,细化磷化膜的景粒,使膜更加致密2它是低温和常温磷化液的有效的PH值调节剂 当PH值等于2.6-2.8时有良好的缓冲作用,可以保持磷化液的稳定3与AL离子形成配合物对于铝件磷 化磷化槽液会有杂质进而污染槽液,加入氟离子与铝离子形成配合物使磷化液寿命延长。

5:改性剂;其作用是增加磷化膜结晶的晶核,提高磷化膜的着陆点,减少磷化膜的孔隙,改变晶粒结构,使磷 化膜的结晶变为复合型,提高耐蚀性以及更好的适应涂装的要求常用的改性剂有以下几种;1阳离子改 性剂:锰离子,镍离子,钙离子等都具有改性作用,可以加快膜的形成,提高磷化膜的耐碱性和抗热性, 例如,在锌系磷化液中0.3-1.5克每升就可以提高磷化反应速度,降低膜的厚度,提高钢板和镀锌版工件焊 接缝处的抗蚀能力提高膜的耐碱性增强涂膜的附着力又如,在锌喜磷化液中加入适量的镍离子盐,可 以提高磷化速度,细化磷化膜的结晶,提高磷化膜的耐蚀性,如果提高镍的含量,可以提高镍离子与锌离 子的比值,使二者构成一种新的磷化膜结构,使磷化膜更均匀,更致密进而具有更好的耐蚀性和抗碱性6:降渣剂;这也是新型磷化液中的组分之一常用的有3类1络合剂;即含有两个烃基和羧基的物质如EDTA, 酒石酸,柠檬酸,氟硼酸钠它们与铁离子形成稳定的络合物,能防止沉渣生成2是防垢剂如丙烯酸, 丙烯胺,甲基丙烯酸等低分子水溶性聚合物(5-100PPM)以及水溶性木质磺酸钠(50PPM)3缓蚀剂; 如苯并三氮唑在有机酸存在的条件下可以促进铁的溶解,吸附在活化的铁表面,使磷化膜致密,减少沉 渣。

7:添加剂;在新型磷化液中加入添加剂,可以提高槽液的稳定性,延长使用寿命,改善磷化膜的性能常见的 添加。

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