纯铝的锌系磷化工艺及机理VIP专享VIP免费

柳偶纯铝的锌系磷化工艺及机理王恩生，杨波，徐俊波。王字(中化化工科学技术研究总院，北京100011)[摘要]使用商品磷化液wes．01在工业喷淋线上实现了纯铝的锌系磷化，研究了磷化温度、游离酸度、总酸度及促进剂浓度对磷化膜性能的影响，并用扫描电镜、能谱及X射线衍射分析研究了磷化膜的形貌和结构，探讨了磷化反应机理。结果表明：磷化液wes一01在游离酸度0．4～1．3点，总酸度l7．0～25．0点，促进剂2．0～4．0点。温度2O～40℃使用时，可以获得性能良好的磷化膜；铝的磷化膜主要由枣核状结晶体zn(PO4)2·4H2O组成，含有细小的白色混合结晶体ZnA12O4和A1PO4；磷化过程中先生成细小的白色结晶即ZnA12O4，之后在其上迅速生成A1PO结晶体，Zn，(PO)·4H：0结晶体则围绕ZnA1O和A1PO的混合结晶周边生长，直至完成磷化。[关键词]磷化；铝及铝合金；游离酸度；总酸度；促进剂；机理[中图分类号]TG174．4[文献标识码]A[文章编号]1001—1560(2010)06—0035—03O前言铝具有密度小(2．7g／cm)、力学性能好、易于加工成型等优点，在航空、家电、仪表、建筑等行业得到了广泛应用，但其化学性质极活泼，容易被腐蚀。对铝进行表面处理，改善和提高其表面性能和耐蚀性，可进一步扩大其应用领域。传统的铝及铝合金的表面处理工艺较多且较成熟，主要包括阳极氧化、铬酸盐转化、铬酸盐一磷酸盐转化、单宁酸盐转化等J。阳极氧化成本高，铬酸盐转化、铬酸盐一磷酸盐转化容易造成铬污染，而单宁酸转化工业应用较少。铝材的锌系磷化技术很早就已出现，但在应用上长期没有得到重视。随着汽车工业的技术进步和快速发展，对于由几种材料构成的组合件如钢铁一铝、锌-铝等的处理，必须选择低污染且适用性更广泛的工艺，锌系磷化就是最好的方法。使用传统的锌系磷化液，为了避免磷化后水洗过程中水中杂质与铝发生反应而影响涂层附着力，磷化后的水洗需采用纯水，但很多企业不具备纯水清洗的条件和能力。商品磷化液wes—O1可突破这一限制，不使用纯水清洗也可生产出合格的铝涂装产品。[收稿日期][基金项目][通信作者]2010—01—13中化化工科学技术研究总院科研基金项目(2008一KZ—Y03)王恩生(1963一)，高级工程师，主要从事表面处理技术与产品研发，电话：010—64262342，E．mail：vanecen@126．com本工作使用磷化液wes一01在青岛某公司的工业喷淋线上实现了锌系磷化，研究了磷化温度、游离酸度、总酸度及促进剂浓度对磷化膜性能的影响，并用扫描电镜、能谱及x射线衍射分析研究了磷化膜的形貌和结构，探讨了纯铝锌系磷化反应机理。1试验1．1基材前处理基材选用工业纯铝1A80，尺寸为1200．0mm×400．0mm×0．2mm，依次经脱脂、水洗、表面调整。脱脂：脱脂剂为商品磷化液west．0O3，主要组成为13．0g／L十二烷基苯磺酸钠，7．8g／LOP-10，6．5g／L三聚磷酸钠，7．8L磷酸钠；游离碱度6～12点，总碱度8～20点，温度35～45℃，处理时间1．5～2．0min。表面调整：表调剂为商业品SCA一02，主要组成为胶体钛，pH值8．0～9．5，时间0．5—1．0min。1．2磷化工艺磷化液为商品wes一01，主要组成为13．0g／L磷酸二氢锌，22．0g／L硝酸锌，16．0g／L磷酸，3．2g／L氟离子；游离酸度0．4～1．8点，总酸度10．0～35．0点，促进剂1．0～6．0点，温度1O～6O℃，时间1．5rain。1．3检测分析按GB／T9792—88测定磷化膜膜重和膜厚；按GB1720—89测定膜层附着力；按GB／T1732—93测定膜层耐冲击性能；磷化膜表面形貌用日立$4700扫描电镜(SEM)观察，并借助其附带的能谱仪测定磷化膜成分；磷化膜的结构用日本理学D／MAX2500VB2型X射线衍射分析仪(XRD)测定，CuKot，步距0．02。，管压40kV，速度10(。)／min。2结果与讨论2．1磷化工艺对膜层性能的影晌2．1．1温度游离酸度1．0点，总酸度20．0点，促进剂2．6点时，温度对磷化膜性能的影响见表1。由表1可知：随着温度的升高，磷化速度加快，磷化膜变厚，但温度达到50℃后，磷化膜粗糙、甚至挂灰，耐蚀性反而下降很多，且磷化液出现沉渣；温度低至10℃时，磷化膜偏薄，甚至不完整，耐蚀性也很差。磷化液we8．O1在20～40℃使用时效果好。表1温度对磷化膜性能的影响2．1．2游离酸度游离酸度低，...