Процесс фосфалирования

Процесс фосфатирования состоит из химических и электрохимических реакций.Механизм фосфалирующей реакции различных систем фосфалирования и субстратов является сложным.Хотя ученые провели много исследований в этой области, это еще не было полностью понято.Давным -давно механизм образования фосфалирующей пленки был кратко описан уравнением химической реакции:
8fe+5me (H2PO4) 2+8H2O+H3PO4- ME2FE (PO4) 2 · 4H2O (мембрана)+ME3 (PO4) · 4H2O (мембрана)+7FehPO4 (отложения)+8H2 ↑
Я - MN, Zn и другие, Machu et al.Считайте, что стальное погружение в высокотемпературное раствор, содержащее фосфорную кислоту и дигидрофосфат, будет образовывать гранулярную фосфалирующую пленку, состоящую из осадка фосфата, и продуцирует моногидрофосфатный осадок железа и водород.Это объяснение механизма является относительно грубым и не может полностью объяснить процесс формирования пленки.С постепенным углублением исследований фосфалирования, сегодня ученые согласны с тем, что процесс образования фосфалирующей пленки в основном состоит из следующих четырех шагов:
(1) Кислотное травление снижает концентрацию H+ на поверхности основного металла
Fe - 2e → Fe2+
2h2－+2e → 2 [h] (1)
H2
(2) Ускорение ускорителя (окислителя)
[O]+[H] → [R]+H2O
Fe2 ++ [O] → Fe3 ++ [R]
где [O] является акселератором (окислитель), а [r] является восстановительным продуктом, потому что ускоритель окисляет атомы водорода, продуцируемые на первом этапе реакции, скорость реакции (1) ускоряется, что еще больше приводит крезкое снижение концентрации H+ на металлической поверхности.В то же время Fe2+ в растворе окисляется до Fe3+.
(3) Многоступенчатая диссоциация фосфата
H3PO4 H2PO4－+H+HPO42－+2H+PO43－+3H－ (3)
Из-за резкого снижения концентрации H+ на поверхности металла, равновесие диссоциации уровней фосфата смещается вправо, в конечном итоге в PO43-.
(4) Фосфатное осаждение кристаллизуется в фосфалирующую пленку
Фосфатное осаждение образуется, когда PO43- диссоциируется от поверхности металла и ионов металлов (например, Zn2+, Mn2+, Ca2+, Fe2+) в растворе (раздела металл).
Zn2 ++ fe2 ++ po43－+h2o → zn2fe (po4) 2 · 4h2o ↓ (4)
3ZN2 ++ 2PO43－+4H2O = Zn3 (PO4) 2 · 4H2O ↓ (5)
Фосфатные осадки и молекулы воды вместе с образованием фосфалирующих кристаллических ядер, кристаллические ядра продолжают расти в фосфарирующие зерна, бесчисленные зерна плотно упакованы, образуя фосфалирующую пленку.
Боковая реакция осаждения фосфата будет образовывать фосфалирующий осадок
Fe3 ++ po43－ = fepo4 (6)
Вышеуказанный механизм может не только объяснить процесс образования фосфалирования цинка на основе цинка, но также направлять конструкцию фосфарирующей формулы и процесса фосфалирования.Из приведенного выше механизма можно увидеть, что соответствующий окислитель может увеличить скорость реакции (2);Более низкая концентрация H+ облегчает равновесие диссоциации реакции диссоциации фосфата (3), чтобы сдвинуть право на диссоциацию PO43-;Если на поверхности металла есть активная точка поверхность, реакция осадков (4) (5) может образовывать ядра осаждения фосфата без слишком много перспективы;Производство фосфалирующего осадка зависит от реакции (1) и реакции (2), а также высокой концентрации раствора H+ и сильного ускорителя увеличивает осадок.Соответственно, в фактической фосфалирующей формуле и реализации процесса поверхность: соответствующий сильный ускоритель (окислитель);Более высокое соотношение кислоты (относительно низкая свободная кислота, то есть концентрация H+);Регулировка металлической поверхности, чтобы иметь активную точку, может улучшить скорость фосфалирующей реакции и быстро сформировать пленку при более низкой температуре.Следовательно, вышеупомянутый механизм обычно следует при конструкции низкотемпературной быстрого фосфалирующей формулы, а также выбираются сильные ускорители, высокие соотношения кислоты и процессы регулировки поверхности.
О фосфалирующем осадках.Поскольку фосфалирующий осадок в основном представляет собой FEPO4, чтобы уменьшить количество отложений, необходимо уменьшить количество полученного Fe3+, то есть двумя методами: снизить концентрацию H+ фосфалирующего раствора (низкая свободная кислотность);Уменьшите концентрацию ускорителя, чтобы уменьшить окисление Fe2+ до Fe3+.
Фосфалирующий механизм цинка и алюминия в основном такой же, как и выше.Скорость фосфатирования цинка относительно быстрая, а фосфалирующая мембрана состоит только из цинка фосфата, и очень мало отложений.Алюминиевое фосфалирование, как правило, добавляет больше фториновых соединений с образованием полимеризации Alf3, Alf63-, алюминиевой фосфалирующей стадии, в основном такая же, как вышеуказанный механизм.

Существует множество методов классификации фосфатирования, но они, как правило, классифицируются в соответствии с системой формирования фосфалирующей пленки, толщиной фосфалирующей пленки, температурой использования фосфатирования и типом ускорителя.
система
Согласно системе формирования фосфалирующей пленки, она в основном разделена на: цинк-систему, цинк кальциевую систему, цинк-манганскую систему, систему марганцевой системы, систему железа, шесть категорий аморфной фазы железа.
Основным корпусом фосфалирующей ванной жидкости на основе цинка является: Zn2+, H2PO3-, NO3-, H3PO4, ускоритель и т. Д.) 2 · 4H2O.Фосфалирующие зерна являются дендритными, похожими на иглу и пористым.Он широко используется при перчатке, профилактике коррозии и смазке с уменьшением рабочих трений с холодным рабочим трением.
Основными компонентами фосфалирующей ванны с цинком являются: Zn2+, Ca2+, NO3-, H2PO4-, H3PO4 и другие добавки.Основная композиция фосфалирующей пленки (стальные детали): Zn2ca (PO4) 2 · 4H2O, Zn2fe (PO4) 2 · 4H2O, Zn3 (PO4) 2 · 4H2O.Фосфалирующие зерна являются компактными гранулированными (иногда с большими игольными зернами) с меньшим количеством пор.Он используется для заполнения и профилактики коррозии перед рисованием.
Основная композиция цинка-манганского раствора фосфалирующей ванны: Zn2+, Mn2+, NO3-, H2PO4-, H3PO4 и некоторые другие добавки.Основная композиция фосфалирующей пленки: Zn2fe (PO4) 2 · 4H2O, Zn3 (PO4) 2 · 4H2O, (Mn, Fe) 5H2 (PO4) 4 · 4H2O, фосфалирующие зерна-это гранулярные дэндритные формы мильюса, с меньшейпоры.Широко используется при перчатке, профилактике коррозии и смазке для снижения рабочих трений перед рисованием.
Основная композиция фосфалирующей ванны марганца: MN2+, NO3-, H2PO4, H3PO4 и некоторые другие добавки.Основная композиция фосфалирующей пленки образуется на стальных частях: (Mn, Fe) 5H2 (PO4) 4 · 4H2O.Фосфалирующая пленка имеет большую толщину и несколько пор, а фосфалирующие зерна плотно зерно.Широко используется в профилактике коррозии и снижении холодных рабочих трений.
Основной композицией фосфалирующей ванны железа является FE2+, H2PO4, H3PO4 и некоторые другие добавки.Основная композиция фосфалирующей пленки (стальная заготовка): FE5H2 (PO4) 4 · 4H2O, толщина фосфалирующей пленки большая, температура фосфалирования высока, время обработки длинное, поры мембраны больше и фосфалированиеЗерна зернистые.Он используется для защиты от коррозии и смазки с уменьшением рабочих трений.
Основные компоненты аморфного раствора в ванне с аморфным железом: Na+ (NH4+), H2PO4, H3PO4, MOO4- (CLO3-, NO3-) и некоторые другие добавки.Основная композиция фосфалирующей пленки (стальные детали): FE3 (PO4) 2 · 8H2O, Fe2O3, фосфалирующая пленка тонкая, а микроскопическая пленка - это плоскость аморфной фазы, которая используется только для заполнения перед рисованием.
Толщина пленки
В соответствии с толщиной фосфалирующей пленки (вес фосфалирующей пленки), ее можно разделить на четыре типа: сверхуровный, легкий, субъектный вес и тяжеловес.Вес пленки в подсветлении составляет всего 0,1 ~ 1,0 г/м2, как правило, аморфная фосфалирующая пленка железа, используемая только для заполнения перед рисованием, особенно эффект заполнения перед рисованием деформированных больших заготовков.Легкая пленка весит 1,1 ~ 4,5 г/м2, что широко используется при перчатке перед краской и меньше используется в антикоррозии и холодной рабочей отраслях.Толщина фосфалирующей пленки в тяжелом весе составляет 4,6 ~ 7,5 г/м2 из-за большого веса пленки, пленка толще (обычно> 3 мкм), меньше используется в качестве праймера перед краской (только в качестве праймера перед покраской стальные детали.которые в основном не деформированы), которые могут быть использованы для профилактики коррозии и холода, чтобы уменьшить трение и скольжение.В тяжелом весе весом более 7,5 г/м2, не используемой в качестве праймера с предварительной полостью, широко используемой для профилактики коррозии и холодной работы.
Температура фосфалирования
Согласно температуре обработки, его можно разделить на четыре категории: нормальная температура, низкая температура, средняя температура и высокая температура.Фосфалирование в комнатной температуре не является фосфалированием.Общая температура обработки низкотемпературного фосфатирования составляет 30 ~ 45 ° C.Фосфалирование температуры средней температуры обычно составляет 60 ~ 70 ° C.Высокотемпературное фосфалирование, как правило, превышает 80 ° C.Сам метод деления температуры не является строгим, а иногда существуют температуру подмединения и методы под высокой температурой, в зависимости от желаний каждого человека, но обычно следуют вышеуказанному методу деления.В фактической обработке, чем выше общая температура, тем короче время формирования пленки и чем ниже температура, тем дольше она.При обработке фосфалирования металлов в Китае наиболее часто используемым является фосфалирование средней температуры.Он не так чувствителен к концентрации фосфалирующей жидкости, как высокая температура, а требования к управлению температурой и работой обработки относительно просты.
Ускоритель
Поскольку существует только так много фосфатных ускорителей, это способствует пониманию ванны в соответствии с типом ускорителя.В соответствии с типом ускорителя, температура фосфалирующей обработки может быть примерно определить, например, NO3-ускорение, в основном средняя температура.Ускорители в основном разделены на: тип нитрата, тип нитрита, тип хлората, тип органического нитрида, тип молибдата и другие основные типы.Каждый тип ускорителя может использоваться в сочетании с другими ускорителями, и есть много подсерий.Типы нитратов включают в себя: NO3-тип, NO3-/NO2- (аутогенный тип).Типы хлоратов включают в себя: CLO3-, CLO3-/NO3-, CLO3-/NO2-.Нитрит включает в себя: нитрогуанидин R-NO2-/CLO3-.Типы молибдатов включают в себя: moo4-, moo4-/clo3-, moo4-/no3-.
Существует множество других методов классификации фосфалирования, таких как стальные детали, алюминиевые детали, детали цинка и фосфалирование смешанных деталей в соответствии с материалом.
Предварительная обработка редактирования объявляет
При нормальных обстоятельствах обработка фосфата требует, чтобы поверхность заготовки была чистой металлической поверхностью (за исключением двух в одном, трех в одном и четырех в одном).Перед фосфалированием заготовка должна быть предварительно обработана смазкой, ржавчиной, оксидной шкалой и регулировкой поверхности.В частности, фосфалирование для заполнения перед рисованием также требует регулировки поверхности, так что металлическая поверхность обладает определенной «активностью», и образование подложки по ошеломленной кристаллической споре, чтобы получить равномерную, тонкую и плотную фосфалирующую пленку, чтобы достичьТребования к улучшению адгезии и коррозионной сопротивления пленки краски.Следовательно, предварительная обработка фосфалирования является основой для получения высококачественных фосфалирующих пленок.
1 Снятие смазки
Цель удаления смазки - удалить смазку и масляные пятна на поверхности заготовки.Включая механический метод и химический метод.Механический метод в основном: ручная чистка, песчаная промышленность, сжигание пламени и т. Д. Химический метод в основном: очистка растворителя, очистка кислотных чистков, сильная щелочная очистка и чистящая чистящая среда с низким щелочным средством.Следующее описывает процесс удаления химической смазки.
1.1 Очистка растворителя
Метод растворителя для удаления смазки, обычно с использованием нереализованного галогенированного метода паров углеводородов или метода эмульгации.Наиболее распространенным является использование трихлорэтана, трихлорэтилена, перхлорэтиленового пара для удаления жира.Скорость обезжиривания пара - это быстрая, высокая эффективность, обезжиривание чисто и тщательно, а эффект удаления всех видов масла и смазки очень хорош.Добавьте определенную эмульсию в хлорированный углеводород, будь то впитывание или распыление, эффект очень хороший.Из-за токсичности хлорированного галогена температура испарения также высока, и из-за появления новых водных чистящих средств на водной основе, методов удаления паров растворителя и эмульсионной смазки.
1.2 Acid Cleaning Agent
Удаление смазки кислоты является очень широко используемым методом.Он использует принцип эмульгирования, смачивания и проникновения поверхностно -активных веществ и механического эффекта очистки кислотного металла для получения водорода для достижения цели удаления жира.Кислотные чистящие средства могут использоваться при низких и средних температурах.Низкая температура может, как правило, только удалять жидкое масло, средняя температура может удалять масло и смазку, как правило, только для замачивания обработки.Кислотный чистящий агент в основном состоит из поверхностно-активных веществ (таких как неионовое активное агент, тип анионного сульфоната натрия), обычную неорганическую кислоту, ингибитор коррозии.Поскольку он имеет как двойные функции удаления ржавчины, так и удаления жира, люди привыкли называть ее «двух в одном» лечебной жидкости.
Наиболее широко используются чистящие средства на основе соляной кислоты и на основе серной кислоты, с низкой стоимостью и высокой эффективностью.Тем не менее, остатки маринования Cl- и SO42- очень вредны для пост-коррозии заготовки.Основание фосфорной кислоты не имеет скрытой опасности остатка коррозии, но стоимость фосфорной кислоты выше, а эффективность очистки ниже.
Для деталей цинка алюминиевые детали, как правило, не очищаются с помощью кислотных чистящих средств, особенно детали цинка чрезвычайно быстро коррозируют в кислоте.
1.3 Сильная очистка Lye
Сильное удаление смазки Lye - это традиционный и эффективный метод.Это использование сильного щелочи для реакции омывания растительного масла для образования водорастворимой омыкания для достижения цели удаления жира.Чистая сильная Lye может быть намазана только для удаления растительных масел, но не минеральных масел.Поэтому люди добавляют поверхностно -активные вещества, обычно сульфонические анионные активные агенты, к сильной лие, чтобы достичь цели удаления минерального масла.Температура использования сильного щелочи для удаления смазки высока, как правило,〉 80 ° C.Обычно используются сильные формулы для очистки Lye и процессы следующие:
Гидроксид натрия 5%~ 10%
Силикат натрия 2%~ 8%
Фосфат натрия (или карбонат натрия) 1%~ 10%
Поверхностно -активное вещество (сульфоновая кислота) 2%~ 5%
Температура обработки> 80 ° C
Время обработки 5 ~ 20 минут
Методы лечения могут быть проможены или опрыскиваны
Сильное удаление смазки Lye требует более высокой температуры, высокого энергопотребления, коррозии к оборудованию, а стоимость материала не является низкой, поэтому применение этого метода постепенно уменьшается.
1.4 Очистка раствора с низким щелочным чисткой
Низкая щелочная чистящая жидкость в настоящее время является наиболее широко используемым классом обезжиренных агентов.Его щелочность низкая, а общее значение pH составляет 9 ~ 12.Коррозия оборудования невелика, повреждение поверхностного состояния заготовки невелика, его можно использовать при низкой и средней температуре, а эффективность удаления смазки высока.Особенно при использовании в методе распыления эффект удаления смазки особенно хорош.Низкий щелочный чистящий агент в основном состоит из неорганических низко щелочных добавок, поверхностно -активных веществ, дефорамеров и т. Д. Неорганические добавки - это в основном силикат натрия, триполифосфат натрия, фосфат натрия, карбонат натрия и т. Д.эффект.Это предотвращает повторную адсорбцию смазки на поверхности заготовки.Поверхностно-активные вещества в основном используют неионовые и анионные типы, как правило, поливинилхлоридные операционные и сульфонатные типы, которые играют важную роль в процессе удаления жира.Когда есть особые требования, также необходимо добавить некоторые другие добавки, такие как добавление дефоратора при распылении, а иногда и добавление поверхностного регулятора, которое играет двойную функцию обезжиривания и регулировки поверхности.Низкие щелочные чистящие средства имеют много коммерческих продуктов, таких как PA30-IM, PA30-SM, FC-C4328, Pyroclean442 и т. Д.

Обычно используемые составы и процессы раствора с низким щелочным чистком являются следующими:
Тип спрей для замачивания
Триполифосфат натрия 4 ~ 10 г/л 4 ~ 10 г/л
Силикат натрия 0 ~ 10 г/л 0 ~ 10 г/л
Карбонат натрия 4 ~ 10 г/л 4 ~ 10 г/л
Defoamer 0 0,5 ~ 3,0 г/л
Кондиционер поверхности 0 ~ 3 г/л 0 ~ 3 г/л
Бесплатная щелочность 5 ~ 20 баллов 5 ~ 15 баллов
Температура обработки: комнатная температура ~ 80 ° C 40 ~ 70 ° C
Время обработки 5 ~ 20 мин 1,5 ~ 3,0 минуты
Замачиваемый чистящий агент должен в основном обращать внимание на проблему облачной точки поверхностно -активного вещества, когда температура обработки выше, чем точка облака, осаждение поверхностно -активного вещества плавает, так что он теряет способность обезжирать, как правило, добавить анионный активный агент может бытьРешен.Очистители спрея должны быть добавлены с достаточным количеством дефоратора, особенно важно, чтобы пена не генерировалась при распылении.
При очистке алюминиевых деталей и деталей цинка необходимо рассмотреть их коррозию в щелочных условиях, и обычно рекомендуется использовать чистящий агент, близкий к нейтральности.
2 маринование
Методы снятия ржавчины и разбивания являются наиболее широко используемыми методами в промышленном поле.Механическое влияние кислоты на растворение оксида и коррозию с образованием водорода используется для достижения цели удаления ржавчины и снижения.Наиболее распространенными, используемыми при маринованке, являются соляная кислота, серная кислота и фосфорная кислота.Азотная кислота редко используется из -за токсичного газа диоксида азота, вырабатываемого во время маринованного.Закал соляной кислоты подходит для использования при низкой температуре, не должно превышать 45 ° C, концентрация 10% ~ 45%, также должна добавлять соответствующее количество ингибиторов кислотного тумана.Скорость маринованной серной кислоты при низкой температуре очень медленная, и ее следует использовать при температуре средней, температура составляет 50 ~ 80 ° C, а концентрация составляет 10%~ 25%.Преимущество маринования фосфорной кислоты состоит в том, что он не будет производить коррозионные остатки (соляная кислота, осадка серной кислоты будет более или менее Cl-, SO42-остатком), относительно безопасным, но недостаток фосфорной кислоты является более высокая стоимость, скорость маринованногоМедленнее, как правило, используйте концентрацию 10% ~ 40%, температура обработки может быть нормальной температурой до 80 ° C.В процессе маринования использование смешанных кислот также является очень эффективным методом, таким как соляная кислота-кислота, смешанная кислота, смешанная кислота фосфор-кислота, смешанная кислота.
В растворе для снятия ржавчины и разбивающей ванны для удаления ржавчины необходимо добавить соответствующее количество ингибитора коррозии.Существует множество типов ингибиторов коррозии, и его относительно легко выбрать, и его роль заключается в ингибировании коррозии металлов и предотвращено «охрупцией водорода».Однако при получении чувствительных заработков «водородных охрупчиков» отбор ингибиторов коррозии должен быть особенно осторожным, потому что некоторые ингибиторы коррозии ингибируют реакцию двух атомов водорода на молекулы водорода, а именно: 2 [H] → H2, так что концентрация, а именно: концентрация, так что концентрация.атомов водорода на поверхности металла увеличивается, а тенденция «водородного охлаждения» усиливается.Следовательно, необходимо проконсультироваться с соответствующим листом данных о коррозии или провести тест «водородного охлаждения», чтобы избежать использования опасных ингибиторов коррозии.
3 нейтрализуйте
Роль нейтрализации состоит в том, чтобы удалить кислоту, оставшуюся на поверхности заготовки после маринованного.
Нейтрализуйте элементы управления:
(1) Снимите остаточную жидкость, переносимую с поверхности или зазора заготовки во время процесса маринованного, контролируя pH ≥ 10, как только она ниже 10, она в основном теряет способность нейтрализации, и необходимо добавить содовую золу ввремя.
(2) Для частей просвета, групповых сварений, горячих деталей и т. Д. Из-за кислотного остатка в сварке и просвете необходимо укрепить перемешивание во время нейтрализации, чтобы ускорить нейтрализацию кислоты и, соответственно, расширитьВремя нейтрализации.
4. Регулировка поверхности
Цель регулировки поверхности состоит в том, чтобы стимулировать фосфалирование, чтобы сформировать фосфалирующую пленку с тонкими и плотными зернами, а также для увеличения скорости фосфатирования.Существует два основных типа поверхностных кондиционеров, один из них - кислые поверхностные кондиционеры, такие как щавелевая кислота.Другой - коллоидный титан.Оба приложения очень популярны, а первое также имеет эффект удаления легкой ржавчины («водяная ржавчина» и «ржавчина ветра», образованную во время работы заготовки).В процессе предварительной обработки фосфалирует, следует ли выбрать процесс регулировки поверхности и выбор того, какой вид регулировки поверхности определяется процессом и требованиями фосфалирующей пленки.Общий принцип: праймирование фосфалирования перед окраской, быстрое низкотемпературное фосфалирование требует регулировки поверхности.Если заготовка во второй раз при входе в фосфалирующий резервуар, лучше всего использовать регулировку поверхности кислоты, но регулировка поверхности кислоты подходит только для фосфалирования температуры средней при ≥ 50 ° C.Как правило, температура средней температуры цинка кальция может быть скорректирована без экспрессии.Процесс предварительной обработки перед фосфатированием:
Снятие смазки - промывание воды - маринованная - мыть вода - Нейтрализация - Тон поверхности - фосфалирование
Обезжиривание и удаление ржавчины
Снятие смазки - промывка - регулировка поверхности - фосфалирование
Нейтрализация, как правило, составляет 0,2% ~ 1,0% содовой водный раствор.В некоторых процессах процесс удаления предварительного сжига также добавляется для заготовки с тяжелыми смазками.