磷化知识汇总(9)

2020-02-22 12:02

4.纯水装置,目的乃减少磷化污染度,提高品质。(流程:纯水装置→热纯水→纯水槽→水洗槽)

5.防锈油澄清装置,目的乃油水分离并澄清。(流程:防锈油槽→澄清装置→防锈油槽) 【注意事项】

1.每个槽内放置铁架台,放置于各处理槽之中央位置。

即水洗槽之铁架台长为80~ 100cm,宽为80~ 100cm,高为 30cm。 脱脂、磷化槽之铁架台长为260~ 320cm,宽为80~ 100cm,高为 30cm。 纯水洗、防锈油之不锈钢架台长为80~ 100cm,宽为80~ 100cm,高为 30cm。 注:酸洗、黑化、反应、表调槽内不放置。

2.槽体材料:不加热的槽以耐酸塑料板为材料。如酸洗、黑化、反应、表调、水洗、纯水洗。 加热的槽以不锈钢或碳钢板为材料。如脱脂、磷化、防锈油。热水槽必须以不锈钢板为材料。 3.水洗槽之水洗水以溢流的方式进行。即后段水洗槽以清水注入,清水管直接插入槽底,利用液位差再进入前段水洗槽,最后排入水沟。并且于每个水洗槽底部放置空气管路,造成搅动以加大水洗效果。

注:水洗的效果与品质成正比关系,绝对不可忽视。正常处理1吨螺丝得用上2.5~3吨的清水。

4.蒸气加热是必须的,锅炉的蒸气压力要保证。脱脂80~ 90℃,磷化85~ 90℃,防锈油45~ 55℃。

5.蒸气管之排气后的热水可以放入后段水洗槽内使用。即脱脂槽的放入脱脂后第二个水洗槽,磷化槽的放入磷化后第二个水洗槽,热水、防锈油槽的放入磷化后第二个水洗槽。此动作可以使品质提高。

6.每日工作时,必须确定酸洗槽的温度至少有 40℃以上。可以使用蒸气管直接加热,温度达到时立即拔除蒸气管。如果酸洗不良,就会直接降低磷化品质。

7.如果要加速油的干燥程度,除了选择较为快干的防锈油外,还必须在离心机的上方以热风送入,特别是室外温度低的时候。

8.特别注意渗碳热处理的工艺,这在酸洗的工程上可以很清楚的知道。不规范的渗碳热处理工艺,对磷化处理造成很大的负担,甚至导致失败的苦果。 锌系磷化液制作原理与应用 一、磷化液的制造原料: 1.一般家庭式作坊所用原料:

A.85%磷酸(液体)+磷酸二氢锌(粉体)+硝酸锌(粉体)

B.85%磷酸(液体)+40%~98%硝酸(液体)+95%氧化锌(粉体)或者锌渣或锌灰(固体) 注:无效成分约30%。 2.国际标准使用原料:

A.85%磷酸(液体)+68%硝酸(液体)+99.7%氧化锌(粉体) B.85%磷酸(液体)+68%硝酸(液体)+99.99锌锭(金属) 注:无效成分约10%。

二、磷化液的国际标准化学组成(总酸度)为液体状态:

A.磷酸(约20%)+磷酸二氢锌(约35%)+硝酸锌(约35%)+磷酸锌(无效成分约10%) B.磷酸(约20%)+磷酸二氢锌(约45%)+硝酸锌(约35%) 注:按《化工产品物性辞典》解释

1.磷酸二氢锌为白色结晶或黏稠状液体,溶于水和酸,水溶液呈酸性。为磷化皮膜剂的主要成分,用于钢铁的防腐蚀。

2.磷酸锌为无色斜方结晶或白色微晶粉末,溶于无机酸(盐酸、硫酸、硝酸、磷酸);不溶于乙醇;水中几乎不溶,其溶解度随温度上升而减少。 三、磷化液的制作方法: 1.一般家庭式作坊:

使用瓷缸或塑料桶为反应容器,以人工木棒的搅拌操作。原料用水以井水或自来水。 2.国际标准:

使用不锈钢为反应容器,以机械不锈钢棒的搅拌操作。原料用水为纯水。 四、一般处理物为钢铁时,其反应机构如下: 1.化学反应(化)

铁+磷酸(游离酸)→磷酸二氢铁(铁分)+氢气(气泡) ......(1) ↓ ↓

↓〔促进剂〕 ↓〔促进剂〕 ↓ └→水 ...........(2)

└→磷酸铁(淡黄色沉渣) ...........(3) 2.皮膜生成反应(成)

磷酸二氢锌→磷酸锌(H皮膜)+磷酸 .......................(4) 铁(离子)+磷酸二氢锌→磷酸锌铁(P皮膜)+磷酸 .........(5) 〔说明〕钢铁表面与磷化处理液接触,钢铁表面发生溶解,表面附近的磷化处理液中的氢离子减少,PH值由3上升至4.6。其结果引起(4)、(5)式的化学反应,不溶性的磷酸锌(Hopeite)、磷酸锌铁(Phosphophyllite)结晶在钢铁表面析出,形成皮膜。

溶解出的铁离子一部分作为皮膜的构成成分被消耗掉,而一部分反应成为铁分留在磷化处理液

中,使皮膜的化学生成反应很难顺利进行。为了把这种剩余的铁分氧化,生成不溶性的磷酸铁沉渣出来,并迅速地从反应系统中清除出去,使磷化反应顺利进行,因此必须在磷化处理液中预先添加促进剂(氧化剂)。 五、磷化液的品质比较:

1.一般家庭式作坊:浓缩液的比重为1.32~1.4,价格低。 使用群:一般钢线处理量为1000吨/月以下,不重视品质。

因原料纯度非常差,导致主要成分不足,使用时会产生不当沉渣(白色沉渣)的量很大,补给量也大。为达到适当的磷化皮膜,其管理浓度(总酸度)必须有60~ 100pt。使用者的总成本高(磷化液用量大,模具损伤大,加工不良率高),因原料的价格便宜,大多数消费者仍选择使用此类垃圾产品。

2.国际标准:浓缩液的比重为1.55~1.6,价格高。 使用群:一般钢线处理量为1000吨/月以上,非常重视品质。

拉拔磷化的管理浓度(总酸度)为30~ 40pt已经足够,可以有效控制皮膜生成量,以及提供拉拔的各项性能(密着性延展、耐热性、防蚀性、冷锻加工性),有效降低使用者的总成本(磷化液用量小,模具损伤少,加工不良率低)。 六、国际标准磷化液的制造程序:

1.85%磷酸(液体)+68%硝酸(液体)+99.7%氧化锌(粉体) A.以氧化锌为底时:

先将水加入搅拌槽内固定位置处,氧化锌徐徐加入搅拌槽内与水混合成糊状。先将硝酸加入后才能再加磷酸(注意:酸的加入顺序不可颠倒)反应至槽液完全澄清即可。 B.以酸液为底时:

先将水加入搅拌槽内固定位置处,再将硝酸及磷酸加入后搅拌均匀(注意:酸的加入顺序没有固定,但硝酸先加比较好)。氧化锌徐徐加入搅拌槽内与混合酸液反应。反应至槽液完全澄清即可。

2.85%磷酸(液体)+68%硝酸(液体)+99.99锌锭(金属) A.制造磷酸二氢锌:

先将水加入搅拌槽内固定位置处后加热至 90℃以上,加入磷酸搅拌均匀。锌锭徐徐加入搅拌槽内与磷酸液反应至完全澄清即可。(注意:反应过程中必须持续加热) B.制造硝酸锌:

先将水加入搅拌槽内固定位置处,再将硝酸加入后搅拌均匀。氧化锌徐徐加入搅拌槽内与硝酸液反应至完成澄清即可。

七、国际标准磷化液的制造法比较:

1.85%磷酸(液体)+68%硝酸(液体)+99.7%氧化锌(粉体) 化学反应方程式为:

氧化锌+硝酸 → 硝酸锌+水 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(1) 氧化锌+磷酸 → 磷酸锌+水 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(2) → 磷酸二氢锌+水 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥(3)

2.85%磷酸(液体)+68%硝酸(液体)+99.99锌锭(金属) 化学反应方程式为:

氧化锌+硝酸 → 硝酸锌+水 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(1) 锌 锭+磷酸 → 磷酸二氢锌+水 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥(2) 3.依据两个制造方式的化学反应方程式得知:

A.磷酸为弱酸性,与氧化锌或锌锭反应较不活泼,因此必须加热。而使用氧化锌为原料时会得到无效成分(磷酸锌)。使用锌锭为原料则不会产生无效成分。

B.硝酸为强酸性,所以与氧化锌反应为完全反应,且为放热反应,因此不需要加热。使用锌锭为原料时会产生剧烈的爆炸反应,且会破坏硝酸性质而产生红棕色有毒气体,所以不能使用。 C.使用磷酸二氢锌与硝酸锌两种半成品的制造方式,虽然在制造过程中比较复杂,但是品质能够得到保障。而且可以随时依据客户的不同需求来调制成品,所以平时不需要库存成品,减少仓库的使用面积。 磷化工艺质量及发展趋

为了使碳钢类紧固件在使用过程中避免或减少腐蚀,常采用表面磷化表面处理工艺。 磷化是借磷化溶液在紧固件表面人为地造成一层厚度3~10um的保护膜,这层膜是难溶的磷酸锰的混合物。磷化溶液用磷酸、氧化锌、硝酸钠或亚硝酸钠等配成。磷化应上油,以增加耐腐蚀性,磷化层是良好的涂漆底层。

磷化和涂漆紧固件能良好抵抗大气腐蚀,以及海水及淡水的腐蚀作用,其抗腐蚀能力明显优与发兰、氧化处理。

目前,国内外研究和利用较多的是低、中、高温磷化。但因其能耗大,处理工艺时间长,沉渣多而不利于现代化生产。为了使紧固件产品适应快速发展的市场竞争需要,提高磷化液的质量,降低能耗成本,磷化工艺以向更低的磷化温度、更短的处理时间、更短的工艺流程及更加环保的工艺和材料方向发展,成为当前的发展趋势。 磷化工艺质量 1、 更低的磷化温度

磷化反应的速度决定于温度、浓度及磷化液的流动性等参数,它们的数值越高,反应速度越快。在能源匮乏的时代,降低磷化处理温度已成为工艺改进的目标,目前有磷化温度在35℃~ 40℃常温下进行。 2、 更短的处理时间

完成磷化反应是以基体表面是否完全被磷化膜所覆盖判断标准。

磷化膜晶体的形状是由磷化液的组成及磷化液的流动性决定的,而磷化反应初期所形成的晶核数则决定着晶体的尺寸。磷化液中添加的镍可以在磷化初期的反应中以金属镍的方式部分地沉积在基体表面,形成微阳极,能有效地减少磷化膜晶体的尺寸。然而,如果磷化液组成一旦固定,晶体的尺寸则决定于磷化前的表面调整工艺。 3、 提高磷化效率

在具有自动化的浸渍式的碗化线上,磷化时间已缩短到75s~90s。有色金属材料(铝)、高疲劳强度材料、提高这些零件的磷化效率和磷化膜的性能是十分必要的。 4、 磷酸盐溶液中的应力腐蚀开裂

磷化是在酸性条件下进行的,因此,在磷化时应避免应力腐蚀开裂,以碳钢为例,碳钢在磷酸盐水溶液中易发生晶粒应力腐蚀开裂。主要缺陷是酸洗和磷化过程中吸收氢而产生氢脆,磷化后的去氢十分重要。对锌系磷化膜在140~160℃保温4~8h,而锰系磷化膜在150~170℃保温6~10h,对大于等于10级以上高强度紧固件可防止延迟断裂。 5、 紧固件表面状态的影响

高碳钢、中碳钢、低合金钢较易磷化,膜黑而厚,但较粗。低碳钢与高合金钢,磷化膜颜色较浅,结晶致密,在磷化前进行适当的浸蚀,可显著提高磷化膜质量

在紧固件中,热处理决定了基体组织,因而对膦化膜的影响也较大。回火后马氏体和珠光体较铁素体易腐蚀,磷化后在钢材偏析区会出现白色块斑,造成磷化膜不均匀。为此,在热处理前,增加一道碱性去磷工艺,可保证磷化膜质量。 磷化发展趋势

1、 三元合金锌——锰——镍磷化剂

传统的磷化优点在于磷化前不需要活化,但要求的处理温度高,因此产生大量沉淀。现在由于增加了表调工序,即在磷化前用磷酸钛溶液处理工件,起到了活化工件表面的作用。镀锌件的磷化最好在含有更高的Mn2-、Ni2-、Fe2+磷化液中进行,而铝及其合金的磷化液又必须含有加速铝基体腐蚀的氟离子等加速剂。锌锰镍三磷化剂是一种中温磷化剂,这与国外的低锌锰改性磷化在原理上是类似的,是今后发展的一个重要发展方向。 2、 不含镍的磷化液

镍作为磷化液的重要组成部分,在细化磷化结晶方面十分有效,尤其可以改善电镀锌板的结合力和涂装性能,通过采用新型的表面调整剂及在膜层中采用镍的替代金属,已经开发出在电镀锌板上生成更加细致磷化膜的工艺,采用新工艺获得的磷化膜完全可以与含镍的磷化工艺媲美。

3、 不含亚硝酸盐的磷化工艺

亚硝酸盐作为氧化型促进剂在锌盐磷化中扮演着重要的角色,在封闭式锌盐磷化工艺,Na+和NO3-的积累将会被磷化液稳定性和磷化效率产生影响,这时亚硝酸盐不是作为氧化剂,而是作为Fe2+的络合剂。由于亚硝酸盐属致癌物,采用其它与亚硝酸盐有相同作用的物质替代势在必行。无亚硝酸盐体系获得的磷化膜性能完全可与传统工艺相比。

磷化膜具有降低摩擦系数,起润滑作用,防止紧固件表面损伤等特点。更短处理锌盐磷化技术以及超细致的锰盐磷化结晶,将有效的改善紧固件表面防腐质量,未来技术需持续不断改进。 我们希望磷化技术继续为提高紧固件品质作出贡献,并随新形式的发展而不断提高


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