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磷化液的今后的发展与清洁磷化液

    钢铁是现代社会经济生活中必不可少的材料,与我们的生活密切相关。世界上钢铁的产量和用量在金属材料中占据首位。钢铁工业是一个国家重工业的基础,是衡量一个国家经济技术水平的重要标志。我国的钢铁工业经过五十多年的发展,从无到有,到今天钢铁的产量已经超过1亿吨,达到世界第一。但是随着我国工业化的发展,环境污染的问题日趋突出,酸雨、光化学等现象越来越严重,从而导致了钢铁产品腐蚀性加剧。(硅烷表面处理剂的全方位优势

    根据报道,我国每年因腐蚀而损耗的钢铁数量相当于当年钢铁产量的1/4。因此加强金属材料保护已经成为当前的一个亟待解决的主要问题。对钢铁的防护一直是众多科学工作者探讨与研究热点。磷化是目前学者研究钢铁防护处理技术关注的热点核心。磷化具有提高钢铁的耐蚀性能,抗摩减磨,涂漆底层等功用。

    磷化技术是由英国的Ross首先开发,到现在已有一百多年的历史了。磷化处理技术现已广泛应用于汽车、轮船、军工、电器、机械等领域,其主要用途是防锈、耐摩减磨、润滑、涂漆底层等,从而较好解决了钢铁在环境中的腐蚀问题。随着磷化技术的进步,现代磷化正朝着低温节能、工艺简便、投资耗料少、无毒无污染的方向发展,如磷化温度由原来的高温(85℃以上)逐步降低到中温(45~85℃)、低温(30~45℃)乃至常温(5~30℃),磷化处理时间由最初的几个小时缩短到目前的几分钟。磷化处理方式也从开始的纯浸渍法发展到喷淋法、辊涂法以及浸喷混合法的自动化生产,磷化体系则由当初的单元体系(只有铁一种金属离子)发展到今天的多元体系(同时含有铁、锌、锰、镍、钙等多种金属离子)。磷化添加剂从无到有,大大改善了磷化膜的质量,提高了成膜速度,己成为磷化液中不可缺少的成分。近年来,磷化研究主要侧重于以下几个方面:(1)由粗晶厚膜向微晶薄膜发展:获得均匀细致、耐蚀性好的磷化膜。(2)成膜物质由高浓度向低浓度转化:有利于降低成本,减少沉渣。(3)用新型促进剂替代亚硝酸盐:避免使用时随时添加、产生沉渣多等缺点,也可降低操作液的毒性。(4)常温快速磷化技术:温度为5~30℃,时间为5~20min,磷化膜具有良好的耐蚀性能。(5)有机溶剂磷化技术:采用有机溶剂代替水溶液进行金属的磷化。

    清洁磷化液, 是涂装清洁生产所必须的一部分, 其配方设计原则是在传统的磷化液设计原则的基础上增加环境准则, 并体现在整个产品的生命周期中,包括: (1)降低材料消耗和能耗; (2)减少废物产生,减少对生态和人体健康的影响;(3)产品功能合理,寿命长; (4)产品使用后易于回收、再生等。为落实配方设计原则, 尽量提高材料的利用率和降低能耗、延长使用寿命, 使濒临报废的磷化液再生, 使用常温磷化, 磷化膜为致密的薄型, 组成磷化液的分子均参加成膜反应且产物为水或成为磷化膜、沉渣成分或在磷化膜干燥过程中挥发, 以实现磷化过程中无有害物质积累, 工件磷化后免水洗。

    根据清洁磷化液的设计思想, 使磷化液满足喷涂前处理一级清洁生产要求, 磷化质量符合GB/ T6807- 2001 的要求, 选择常温有效的加速剂和成膜助剂。(我国磷化液的运用领域

    ( 1) 主加速剂:反应产物为水或进入磷化膜、沉渣或在磷化膜干燥过程挥发的加速剂, 有双氧水、钼酸铵、钨酸铵等。双氧水不稳定, 难以保存与添加。钨酸铵容易还原, 不稳定。钼酸盐是一种重要的常温加速剂, 与磷酸盐形成氧化能力比MoO42-强得多的[P( Mo3O10) 4]3-、[P(Mo2O7)6]7-等杂多酸离子。钢铁进入磷化液时, 杂多酸离子吸附在钢铁表面, 作为氧化剂迅速参与成膜反应, 本身被还原成钼蓝等。钼蓝分子中的两个Mo6+基团可能优先吸附在磷化膜的缺陷处或微孔中, 进而形成结合牢固的不溶性的钝化膜。少量的铵离子可变成氨或还原成N2 , 在磷化膜干燥过程中挥发。因此, 主加速剂选择钼酸铵。

     ( 2) 主要成膜物质:用ZnO 和H3 PO4反应生成磷酸二氢锌, 是主要成膜物质。其含量直接关系到成膜的快慢和磷化膜质量, 适量的Zn( H2PO4) 2有利于快速成膜和提高膜质量; 含量太低, 磷化液调整困难, 磷化能力弱甚至难以成膜; 太高, 磷化后不水洗时严重挂灰, 沉渣多。

     ( 3) 硝酸钙:硝酸钙包括NO3-、和Ca2+ 。NO3-是一种磷化加速剂, 其产物是N2 , 其作用是加速钢铁的阳极溶解并将Fe2+氧化成Fe3+ , 避免Fe2+在磷化液中积累, 并起去阴极极化作用( 将吸附在微阴极区的氢气氧化成水) 和扩大微阴极与微阳极的面积比。含量过高时磷化膜生锈, 沉渣增多。钙离子在磷化中可细化晶粒, 抑制磷化晶体的生长, 有利于形成排列紧密的短棒状和颗粒状晶体;提高磷化膜的耐热性; 使异材同槽磷化时的电极电位接近, 膜厚均匀。含量过低则效果不明显, 含量过高则沉渣增多、磷化液不稳定。

    ( 4) 组合成膜助剂:磷化液中应加入参与成膜的稳定剂、络合剂、辅助加速剂等以改善磷化液的稳定性和成膜性能。组合成膜助剂的组分都参加成膜反应, 其产物不会在磷化过程中积累, 适量时能够稳定磷化液、保持Fe2+浓度、明显加快成膜速度和增加膜厚。(磷化液厂家) 

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