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磷化处理成膜机理

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磷化处理成膜机理

发布日期:2019-06-20 作者:www。lkzljx。com 点击:

磷化处理成膜机理

2019年6月20日。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通常为锌、锰、铁等。这些酸式磷酸盐能溶于水,在含有氧化剂、催化剂的情况下,酸式磷酸盐的水溶液与洁净的金属表面相接触时,酸式磷酸盐分解,高温黑色磷化处理产生游离磷酸:

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,并放出氧气,这使金属与磷化液相接触的界面处酸度下降。

Fe + 2H3PO4 === Fe (H2PO4)2  + H2 

反应所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,使磷化处理时间短,以满足工业生产的要求,在磷化处理溶液内加有氧化剂与催化剂(又称去极化剂)以除去氢气。现以亚硝酸钠作催化剂为例,亚硝酸盐分解产生的NO2。可使氢气氧化生成水,在钢铁表面(被磷化的工件)溶解下来的亚铁离子被NO2氧化成三价铁离子(FePO4 ),在磷化工作液的酸度下,它几乎完全不溶解,于是就成为淤渣沉淀下来。其反应式如下:

2Fe + 2H2PO4 + 2H+ + 3NO2 === 2FePO4  + 3H2O + 3NO

上述反应消耗氢离子,从而降低了酸度。在钢铁表面上氢离子的惟一来源是酸式磷酸盐,于是磷化膜就按下式沉积下来:

3Me2+ + 2H2PO4 === 4H+ + Me3(PO4)2 

将上述两个反应式结合起来,磷化过程的总反应方程式如下:

4Fe+3Me2+  + 6H2PO4- + 6NO2 === 4FePO4  +  Me2 (PO4 ) 2 + 6 H2O + 6NO (磷化膜)


磷化处理成膜机理

实际的磷化反应远较上述复杂,因为有一些副反应生成。常温黑色磷化处理磷化淤渣的主要成分是FePO4,但其中也有少量的Me3 (PO4)2。磷化膜的主要成分是 Me2 (PO4 ) 2、H2O,但也有磷酸铁与黑色的氧化铁。

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 + 4NaH2 PO4 + 3O2 === 2FePO4 + Fe2O3 + 2Na2HPO4 + 3H2O


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