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磷化工艺的原理

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磷化工艺的原理

发布日期:2019-09-20 作者: 点击:

磷化过程包括化学与电化学反应。不同磷化体系、不同基材的磷化反应机理比较复杂。虽然科学家在这方面已做过大量的研究,但至今未完全弄清楚。

Me为Mn、Zn 等,Machu等认为,钢铁在含有磷酸及磷酸二氢盐的高温溶液中浸泡,将形成以磷酸盐沉淀物组成的晶粒状磷化膜,并产生磷酸一氢铁沉渣和氢气。这个机理解释比较粗糙,金属发黑处理加工不能完整地解释成膜过程。随着对磷化研究逐步深入,当今,各学者比较赞同的观点是磷化成膜过程主要是由如下4个步骤组成:

① 酸的浸蚀使基体金属表面H+浓度降低

② 促进剂(氧化剂)加速

由于促进剂氧化掉一步反应所产生的氢原子,加快了反应的速度,进一步导致金属表面H+浓度急剧下降。同时也将溶液中的Fe2+氧化成为Fe3+。

③ 磷酸根的多级离解

由于金属表面的H+浓度急剧下降,导致磷酸根各级离解平衡向右移动,为PO43-。

④ 磷酸盐沉淀结晶成为磷化膜

当金属表面离解出的PO43-与溶液中(金属界面)的金属离子(如Zn2+、Mn2+、Ca2+、Fe2+)达到溶度积常数Ksp时,就会形成磷酸盐沉淀

磷酸盐沉淀与水分子一起形成磷化晶核,晶核继续长大成为磷化晶粒黑色磷化加工,无数个晶粒紧密堆集形成磷化膜。

磷酸盐沉淀的副反应将形成磷化沉渣

以上机理不仅可解释锌系、锰系、锌钙系磷化成膜过程,还可指导磷化配方与磷化工艺的设计。

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