為了把物體表面所附著的各種異物(如油污、銹蝕、灰塵、舊漆膜等)去除,提供適合于涂裝要求的良好基底,以保證涂膜具有良好的防腐蝕性能、裝飾性能及某些特種功能,在涂裝之前必須對(duì)物體表面進(jìn)行預(yù)處理。人們把進(jìn)行這種處理所做的工作,統(tǒng)稱為涂裝前(表面)處理或(表面)預(yù)處理。
磷化是常用的前處理技術(shù),原理上應(yīng)屬于化學(xué)轉(zhuǎn)換膜處理,主要應(yīng)用于鋼鐵表面磷化,有色金屬(如鋁、鋅)件也可應(yīng)用磷化。
磷化是一種化學(xué)與電化學(xué)反應(yīng)形成磷酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的過(guò)程,所形成的磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜稱之為磷化膜。
磷化的目的主要是:給基體金屬提供保護(hù),在一定程度上防止金屬被腐蝕;用于涂漆前打底,提高漆膜層的附著力與防腐蝕能力;在金屬冷加工工藝中起減摩潤(rùn)滑作用。
磷化原理
⒈磷化
工件(鋼鐵或鋁、鋅件)浸入磷化液(某些酸式磷酸鹽為主的溶液),在表面沉積形成一層不溶于水的結(jié)晶型磷酸鹽轉(zhuǎn)換膜的過(guò)程,稱之為磷化。
⒉磷化原理
鋼鐵件浸入磷化液(由Fe(H2PO4)2 Mn(H2PO4)2 Zn(H2PO4)2 組成的酸性稀水溶液,PH值為1-3,溶液相對(duì)密度為1.05-1.10)中,磷化膜的生成反應(yīng)如下:
吸熱
3Zn(H2PO4)2 =Zn3(PO4)2↓+4H3PO4 或
吸熱
3Mn(H2PO4)2= Mn3(PO4)2↓+4H3PO4
吸熱
鋼鐵工件是鋼鐵合金,在磷酸作用下,F(xiàn)e和FeC3形成無(wú)數(shù)原電池,在陽(yáng)極區(qū),鐵開始熔解為Fe2+,同時(shí)放出電子。
Fe+2H3PO4 =Fe (H2PO4)2+H2↑
Fe =Fe2+ +2e-
在鋼鐵工件表面附近的溶液中Fe2+不斷增加,當(dāng)Fe2+與HPO42-,PO43-濃度大于磷酸鹽的溶度積時(shí),產(chǎn)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↑
陰極區(qū)放出大量的氫:
2H+ +2e- =H2↑
O2 + 2H20 + 4e- =4OH-
總反應(yīng)式:
吸熱
3Zn(H2PO4)2= Zn3(PO4)2↓+4H3PO4
吸熱
吸熱
Fe+3Zn(H2PO4)2= Zn3(PO4)2↓+FeHPO4↓+3 H3PO4+ H2↑
放熱
發(fā)展歷程
磷化處理工藝應(yīng)用于工業(yè)己有90多年的歷史,大致可以分為三個(gè)時(shí)期:
1、奠定磷化技術(shù)基礎(chǔ)時(shí)期
磷化膜用作鋼鐵的防腐蝕保護(hù)膜,早的可靠記載是英國(guó)Charles Ross于1869年獲得的專利。從此,磷化工藝應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。在近一個(gè)世紀(jì)的漫長(zhǎng)歲月中,磷化處理技術(shù)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),有了許多重大的發(fā)現(xiàn)。一戰(zhàn)期間,磷化技術(shù)的發(fā)展中心由英國(guó)轉(zhuǎn)移至美國(guó)。
2、磷化技術(shù)迅速發(fā)展時(shí)期
1909年美國(guó)T.W.Coslet將鋅、氧化鋅或磷酸鋅鹽溶于磷酸中制成了第一個(gè)鋅系磷化液。這一研究成果大大促進(jìn)了磷化工藝的發(fā)展,拓寬了磷化工藝的發(fā)展前途。Parker防銹公司研究開發(fā)的Parco Power配制磷化液,克服了許多缺點(diǎn),將磷化處理時(shí)間提高到lho。1929年Bonderizing磷化工藝將磷化時(shí)間縮短至10min,1934年磷化處理技術(shù)在工業(yè)上取得了革命性的發(fā)展,即采用了將磷化液噴射到工件上的方法。