磷化及其典型配方 B
（二）磷化膜的形成机理及结构
一、机理
磷化处理材料的主要组成为酸式磷酸盐，其分子式为Me（H2PO4）2，Me通常指锌、锰、铁等。这些酸式磷酸盐能溶于水，并分解产生游离磷酸。
3Me（H2PO4）2→Me3（PO4）2＋4H3PO4
游离磷酸把被磷化金属（以钢铁为例）表面的铁溶解下来，并放出氢气，这使金属与磷化溶液相接触的界面处的酸度下降。
Fe＋2H3PO4→Fe（H2PO4）2＋H2↑
反应中释放出来的氢气被吸附在待磷化金属的表面上，从而阻止了磷化膜结晶的形成。为加速磷化反应的速度，缩短磷化处理时间，在磷化处理溶液内加入氧化剂、促进剂以除去氢气。以亚硝酸钠作促进剂为例，亚硝酸盐分解产生的NO2可使氢气氧化生成水，在工件表面溶解下来的亚铁离子被NO2氧化成三价铁离子而生成FePO4，在磷化工作液的酸度下，它几乎不溶于水，于是就成为淤渣沉淀下来了。其反应式如下。
2Fe＋2H2PO4-＋2H+＋3NO2→2FePO4↑＋3H2O＋3NO↑
在工件表面上氢离子的唯一来源是酸式磷酸盐，上述的反应需要消耗氢离子，从而降低了酸度，于是磷化膜就按下面的反应式沉积下来。
3Me2+＋2H2PO4-→4H+＋Me3（PO4）↓
将上述两个的反应式结合起来，磷化过程的总的反应式如下。
4Fe＋3Me2+＋6H2PO4-＋6NO2→4Fe（PO4）↓＋Me3（PO4）2＋6H2O＋6NO↑
（淤渣） （磷化膜）
实际的磷化反应要复杂得多，因为还有一些其它反应同时进行。磷化淤渣的主要成分为FePO4 ,也有少量的Me3(PO4)2 。磷化膜的主要成分是Me3(PO4)2·4H2O ,但也有磷酸铁与其它反应产物。
在铁盐磷化过程中，由于所采用的酸式碱金属磷酸盐都是水溶性的，不能存在于磷化膜中。碱金属的磷酸二氢盐溶液在氧化剂的存在下，例如空气中的氧，与钢铁表面产生下列反应。
4Fe＋4NaH2PO4＋3O2→2FePO4＋Fe2O3＋2Na2HPO4＋3H2O
铁盐磷化膜
二、磷化膜的结构组成
磷化膜的结构组成主要取决于工件材料和磷化液配方，其次与处理过程也有关系。由于铁系锰系磷化应用不广，且品种较少，故本节主要讨论锌系磷化膜的结构。在钢铁表面生成的锌系磷化膜主要有磷锌矿Zn3（PO4）2·4H2O和磷叶石Zn2Fe（PO4）2·4H2O。人们把磷化膜中的磷叶石含量的百分比叫P比。
P比＝磷叶石／（磷叶石＋磷锌矿）×100%
研究表明，磷叶石可以提高磷化膜的耐蚀性。应当指出，磷叶石中的铁分是金属基体表面的铁原子溶解析出，而非溶液中的铁离子沉淀，这就是磷叶石主要集中于工件腐蚀表面磷化膜的内部的原因。
磷化膜的结构与磷化液的配方有关。如镍改进的锌系磷化液，镍少量地夹杂于磷化膜中，在低锌的磷化液中，更多的形成磷叶石和铵镍矿。
磷化膜的结构还与磷化工艺有关，一般情况下浸渍磷化比喷射磷化含有更多的磷叶石。
（三）磷化处理的工艺
一、磷化处理的工艺过程
（一）喷射法
由于喷射的冲击起到了搅拌和表面更新作用，使得喷射法所需的磷化时间较浸渍法短，约2min，而且磷化液的浓度和温度也低，所生成磷化膜的结晶也较细。喷射法的缺点是它不适用于形状复杂或有封闭内腔的工件，因在封闭内腔的表面非但没有磷化，反而容易造成锈蚀。喷射法的另一缺点是所生成的磷化膜的P比低，设备维护工作量较大，需要经常检查，疏通喷嘴。
（二）浸渍法
浸渍法的优缺点正好与喷射法相反，处理时间通常需要3～5min，处理的温度与浓度也较高，而且生成的磷化膜结晶也要粗些。它的优点是适用于处理形状复杂的工件，磷化膜均匀，磷化液的夹带量少，膜的P比高。
综上所述，对于表面结构简单的工件，如冰箱、洗衣机外壳等宜采用喷射法，而对形状复杂的工件，如汽车车身等宜采用浸渍喷淋结合法。
一、机理
磷化处理材料的主要组成为酸式磷酸盐，其分子式为Me（H2PO4）2，Me通常指锌、锰、铁等。这些酸式磷酸盐能溶于水，并分解产生游离磷酸。
3Me（H2PO4）2→Me3（PO4）2＋4H3PO4
游离磷酸把被磷化金属（以钢铁为例）表面的铁溶解下来，并放出氢气，这使金属与磷化溶液相接触的界面处的酸度下降。
Fe＋2H3PO4→Fe（H2PO4）2＋H2↑
反应中释放出来的氢气被吸附在待磷化金属的表面上，从而阻止了磷化膜结晶的形成。为加速磷化反应的速度，缩短磷化处理时间，在磷化处理溶液内加入氧化剂、促进剂以除去氢气。以亚硝酸钠作促进剂为例，亚硝酸盐分解产生的NO2可使氢气氧化生成水，在工件表面溶解下来的亚铁离子被NO2氧化成三价铁离子而生成FePO4，在磷化工作液的酸度下，它几乎不溶于水，于是就成为淤渣沉淀下来了。其反应式如下。
2Fe＋2H2PO4-＋2H+＋3NO2→2FePO4↑＋3H2O＋3NO↑
在工件表面上氢离子的唯一来源是酸式磷酸盐，上述的反应需要消耗氢离子，从而降低了酸度，于是磷化膜就按下面的反应式沉积下来。
3Me2+＋2H2PO4-→4H+＋Me3（PO4）↓
将上述两个的反应式结合起来，磷化过程的总的反应式如下。
4Fe＋3Me2+＋6H2PO4-＋6NO2→4Fe（PO4）↓＋Me3（PO4）2＋6H2O＋6NO↑
（淤渣） （磷化膜）
实际的磷化反应要复杂得多，因为还有一些其它反应同时进行。磷化淤渣的主要成分为FePO4 ,也有少量的Me3(PO4)2 。磷化膜的主要成分是Me3(PO4)2·4H2O ,但也有磷酸铁与其它反应产物。
在铁盐磷化过程中，由于所采用的酸式碱金属磷酸盐都是水溶性的，不能存在于磷化膜中。碱金属的磷酸二氢盐溶液在氧化剂的存在下，例如空气中的氧，与钢铁表面产生下列反应。
4Fe＋4NaH2PO4＋3O2→2FePO4＋Fe2O3＋2Na2HPO4＋3H2O
铁盐磷化膜
二、磷化膜的结构组成
磷化膜的结构组成主要取决于工件材料和磷化液配方，其次与处理过程也有关系。由于铁系锰系磷化应用不广，且品种较少，故本节主要讨论锌系磷化膜的结构。在钢铁表面生成的锌系磷化膜主要有磷锌矿Zn3（PO4）2·4H2O和磷叶石Zn2Fe（PO4）2·4H2O。人们把磷化膜中的磷叶石含量的百分比叫P比。
P比＝磷叶石／（磷叶石＋磷锌矿）×100%
研究表明，磷叶石可以提高磷化膜的耐蚀性。应当指出，磷叶石中的铁分是金属基体表面的铁原子溶解析出，而非溶液中的铁离子沉淀，这就是磷叶石主要集中于工件腐蚀表面磷化膜的内部的原因。
磷化膜的结构与磷化液的配方有关。如镍改进的锌系磷化液，镍少量地夹杂于磷化膜中，在低锌的磷化液中，更多的形成磷叶石和铵镍矿。
磷化膜的结构还与磷化工艺有关，一般情况下浸渍磷化比喷射磷化含有更多的磷叶石。
（三）磷化处理的工艺
一、磷化处理的工艺过程
（一）喷射法
由于喷射的冲击起到了搅拌和表面更新作用，使得喷射法所需的磷化时间较浸渍法短，约2min，而且磷化液的浓度和温度也低，所生成磷化膜的结晶也较细。喷射法的缺点是它不适用于形状复杂或有封闭内腔的工件，因在封闭内腔的表面非但没有磷化，反而容易造成锈蚀。喷射法的另一缺点是所生成的磷化膜的P比低，设备维护工作量较大，需要经常检查，疏通喷嘴。
（二）浸渍法
浸渍法的优缺点正好与喷射法相反，处理时间通常需要3～5min，处理的温度与浓度也较高，而且生成的磷化膜结晶也要粗些。它的优点是适用于处理形状复杂的工件，磷化膜均匀，磷化液的夹带量少，膜的P比高。
综上所述，对于表面结构简单的工件，如冰箱、洗衣机外壳等宜采用喷射法，而对形状复杂的工件，如汽车车身等宜采用浸渍喷淋结合法。
录入时间: 9/14/2008 9:29:47 AM