金属磷化处理 在各类制造业中对钢、镀锌钢、锌和铝等金属作磷化处理是表面处理中的重要步骤。在油漆前的金属表面预处理中作磷化处理的目的是为了增强材料的抗腐蚀能力、帮助冷成形、改善部件在滑动接触时的摩擦性能。本文将用实例来加以说明。 磷酸锌是一种在金属基材上生成的晶型转化膜,这种膜是利用了那些先让溶于酸的金属离子起反应然後经水稀释而成的磷化液来处理生成的。传统的电镀法是利用电流在金属上生成镀膜,磷化则是让金属与磷化液接触发生酸蚀反应而生成磷化膜的。硝酸和磷酸是常用的用于溶解金属的无机矿物酸。 依照工艺要求可以在磷化液中添加锌、镍和锰等金属离子。为了得到特殊的效果,也可加一些其它金属离子,磷化液中加镍能提高材料的抗腐力加快磷化反应。近年来所发展的无镍工艺的效果已经也可在各方面与含镍工艺相竞争。 在磷化液中加入促进剂可以提高磷化反应速度、消除氢气的影响和控制磷化渣的生成。促进剂可以是单一的物质、也可以为取得最佳效果而将几种物质混合一起使用。可以选用的促进剂有亚硝酸盐/硝酸盐、氯酸盐、溴酸盐、过氧化物和一些有机物(如:硝基苯磺酸钠)。 在对热浸镀锌板或铝板作磷化处理时还常添加游离或络合的氟化物。图1 是使用不同的磷化工艺所生成的各种磷酸盐晶体。 一,磷化反应机理: 1. 酸蚀反应 金属表面与磷化液发生的第一个反应是将某些金属从表面溶解下来的酸蚀反应。不同的磷化液对钢的酸蚀速度约 1-3 g/m2;作厚膜磷化时,酸蚀反应速度还要求高许多。酸蚀反应对形成涂膜是非常重要的,因为它既可净化金属表面、又能提高漆膜的附著力。在酸蚀反应发生时,由于金属表面的溶解,所以紧靠表面的磷化液中的游离酸被消耗,金属离子进入磷化液,所溶入的金属离子类型与所处理的基材有关。在磷化液中添加氧化促进剂可减少酸蚀反应时所生成的氢气: 钢表面: Fe + 2H+1 + 2Ox → Fe+2 + 2HOx 镀锌钢表面: Zn + 2H+1 + 2Ox → Zn+2 + 2HOx 铝表面: Al + 3H+1 + 3Ox → Al+3 + 3HOx 2. 磷化反应: 在磷化液中所发生的第二个反应是磷化。由于在金属与溶液的界面上的游离酸度的降低、PH 升高,金属阳离子就不再以可溶离子形式存在,它们与溶液中的磷酸盐反应后以磷酸锌的形式沉淀结晶在金属表面。 依据不同的工艺方法,这种晶体可有不同的组成和结构: 3Zn+2 + 2H2PO4-1 + 4H2O → Zn3(PO4)2·4H2O 2Zn+2 + Fe+2+2H2PO4-1 + 4H2O → Zn2Fe(PO4)2·4H2O 2M...
