一、精密钢管磷化原理
1、精密钢管磷化
工件(钢铁或铝、锌件)浸入磷化液(某些酸式磷酸盐为主的溶液),在表面沉积形成一层不溶于水的结晶型磷酸盐转换膜的过程,称之为磷化。
2、磷化原理 钢铁件浸入磷化液(由Fe(H2PO4)2、 Mn(H2PO4)2、 Zn(H2PO4)2 组成的酸性稀水溶液,PH值为1-3,溶液相对密度为1.05-1.10)中,磷化膜的生成反应如下:
吸热
3Zn(H2PO4)2 =Zn3(PO4)2↓+4H3PO4 或
3Mn(H2PO4)2 =Mn3(PO4)2↓+4H3PO4
钢铁工件是钢铁合金,在磷酸作用下,Fe和FeC3形成无数原电池,在阳区,铁开始熔解为Fe2+,同时放出电子。
Fe+2H3PO4= Fe (H2PO4)2+H2↑
Fe =Fe2+ +2e-
在钢铁工件表面附近的溶液中Fe2+不断增加,当Fe2+与HPO42-,PO43-浓度大于磷酸盐的溶度积时,产生沉淀,在工件表面形成磷化膜:
Fe(H2PO4)2= FeHPO4↓+ H3PO4
Fe+ Fe(H2PO4)2 =2FeHPO4↓+ H2↑
3FeHPO4= Fe 3(PO4)2↓+ H3PO4
Fe+ 2FeHPO4 =Fe 3(PO4)2↓+H2↑
阴区放出大量的氢:
2H+ +2e- =H2↑
O2 + 2H20 =4e- + 4OH-
总反应式:
吸热
3Zn(H2PO4)2= Zn3(PO4)2↓+4H3PO4
吸热 Fe+3Zn(H2PO4)2= Zn3(PO4)2↓+FeHPO4↓+3 H3PO4+2 H2↑
放热
二、磷化分类
1、按磷化处理温度分类
(1)高温型
80—90℃处理时间为10-20分钟,形成磷化膜厚达10-30g/m2,溶液游离酸度与总酸度的比值为1:(7-8)
优点:膜抗蚀力强,结合力好。
缺点:加温时间长,溶液挥发量大,能耗大,磷化沉积多,游离酸度不稳定,结晶粗细不均匀,已较少应用。
(2)中温型
50 -75℃,处理时间5-15分钟,磷化膜厚度为1-7 g/m2,溶液游离酸度与总酸度的比值为1:(10-15)
优点:游离酸度稳定,易掌握,磷化时间短,生产效率高,耐蚀性与高温磷化膜基本相同,目前应用较多。
(3)低温型
30-50℃ 节省能源,使用方便。
(4)常温型
10-40℃ 常(低)温磷化(除加氧化剂外,还加促进剂),时间10-40分钟,溶液游离酸度与总酸度比值为1:(20-30),膜厚为0.2-7 g/m2。
优点:不需加热,药品消耗少,溶液稳定。
缺点:处理时间长,溶液配制较繁。
2、按磷化液成分分类
(1)锌系磷化(2)锌钙系磷化(3)铁系磷化(4)锰系磷化(5)复合磷化 磷化液由锌、铁、钙、镍、锰等元素组成。
3、按磷化处理方法分类
(1)化学磷化
将工件浸入磷化液中,依靠化学反应来实现磷化,目前应用广泛。
(2)电化学磷化
在磷化液中,工件接正,钢铁接负进行磷化。
4、按磷化膜质量分类
(1)重量级(厚膜磷化) 膜重7.5 g/m2以上。(2)次重量级(中膜磷化)膜重4.6-7.5 g/m2。(3)轻量级(薄膜磷化)膜重1.1-4.5 g/m2。(4)次轻量级(特薄膜磷化)膜重0.2-1.0 g/m2。
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