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磷化工艺的原理
2020-07-16 10:04:01
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嘉兴黑磷化加工厂家

  

  磷化过程包括化学和电化学反应。不同磷化体系和基体的磷化反应机理复杂。虽然科学家们在这个领域做了大量的研究,但是到目前为止还没有完全了解。很久以前,磷化膜的形成机理简单地用一个化学反应方程式来表示:

爱尚彩票APP下载  8fe  5me(h2po  4)28h2 h3po  4-me2fe(po4)2 4h2o(膜)me3 (po4) 4h2o(膜)7FeHPO4(沉积物)8H2

  我是锰、锌等。Machu等人认为,钢铁浸泡在含有磷酸和磷酸二氢盐的高温溶液中,浙江特殊磷化加工会形成由磷酸盐沉淀物组成的颗粒状磷化膜,并产生磷酸铁沉淀物和氢气。对这一机制的解释是粗略的,不能完全解释成膜过程。随着磷化研究的逐步深入,如今,学者们一致认为磷化成膜过程主要由以下四个步骤组成:

  (1)酸蚀降低了贱金属表面的氢浓度

  Fe2eFe2

  2H2- 2e2[H] (1)

  氘

  加速剂(氧化剂)加速

  [O] [H]  [R] H2O

  Fe2 [O]  Fe3 [R]

爱尚彩票APP下载  在分子式中,[O]是促进剂(氧化剂),[R]是还原产物。因为促进剂氧化了在第一步反应中产生的氢原子,所以反应(1)被加速,并且金属表面上的氢浓度进一步急剧降低。同时,溶液中的Fe2被氧化成Fe3。


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  磷酸根的多级解离

  H3PO4 H2PO4- H  HPO42- 2H  PO43- 3H- (3)

  由于金属表面氢浓度的急剧下降,浙江特殊磷化加工磷酸根的离解平衡向右移动,最终变成PO43-。

  磷酸盐沉淀并结晶成磷化膜

  当PO43 -从金属表面解离,溶液(金属界面)中的金属离子(如Zn2、Mn2、Ca2、Fe2)达到溶度积常数Ksp时,会形成磷酸盐沉淀

  Zn2 Fe2 PO43-H2OZn2 Fe(PO4)2 4H2O  (4)

  3Zn2 2po  43-4H2O=Zn3(PO4)2 4H2O  (5)

  磷酸盐沉淀和水分子一起形成磷化晶核,晶核继续生长成磷化晶粒,大量晶粒紧密堆积形成磷化膜。

爱尚彩票APP下载  磷酸盐沉淀的副反应会形成磷化沉淀物

  Fe3 PO43-=FePO4 (6)

  上述机理不仅可以解释锌系、锰系和锌钙系的磷化过程,还可以指导磷化配方和磷化工艺的设计。从上述机理可以看出,适当的氧化剂可以提高反应速度(2);较低的氢浓度可以使磷酸盐解离反应(3)的解离平衡向右侧移动,更容易解离PO43-。如果在金属表面上有活性的点-面结合,在沉淀反应(4)和(5)中可以形成磷酸盐沉淀核而不会有太多的过饱和;磷化沉淀物的产生取决于反应(1)和反应(2)。高浓度的氢溶液和强加速剂增加了沉积物。因此,在实际的磷化配方和工艺实施中,表面是:适当的强促进剂(氧化剂);较高的酸比(相对较低的游离酸,即氢浓度);调节金属表面具有活性点可以提高磷化反应速度,并在较低温度下快速成膜。因此,在低温快速磷化的配方设计中,一般遵循上述机理,选择强促进剂、高酸比和表面调整程序。浙江特殊磷化加工关于磷化沉淀物。由于磷化沉淀物主要是FePO4,为了减少沉淀物的量,必须减少Fe3的量,即通过两种方法:降低磷化液的H浓度(低游离酸度);降低促进剂浓度,以减少Fe2氧化为Fe3。

  锌和铝的磷化机理与上述基本相同。锌材料磷化速度快,磷化膜仅由磷酸锌组成,沉积少。铝磷化中一般应加入更多的氟化合物,形成AlFe3和AlFe63-,铝磷化分步聚合的机理与上述基本相同。


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