Das Phosphatieren ist ein Prozess der chemischen und elektrochemischen Reaktion, um einen Phosphatchemischen Umwandlungsfilm zu bilden, der Phosphatieren des Filmes genannt wird. Der Zweck des Phosphatierens ist hauptsächlich, Schutz für das unedle Metall zu bieten und das Metall an der Korrosion bis zu einem gewissen Grad zu verhindern; Er wird für die Vorbereitung verwendet, vor Malerei, zum der Adhäsions- und Korrosionsbeständigkeit der Farbschicht zu verbessern; Er wird für Antifriktionsschmierung im Metallkaltverformungsprozeß verwendet.
1. Grundprinzip:
Der phosphatierende Prozess umfasst die chemischen und elektrochemischen Reaktionen. Der phosphatierende Reaktionsmechanismus von verschiedenen phosphatierenden Systemen und von Materialien ist komplex. Obgleich Wissenschaftler viel Forschung in diesem Bereich getan haben, haben sie nicht verstanden ihn noch völlig. Vor langer Zeit wurde der phosphatierende Filmbildungsmechanismus einfach durch eine Gleichung der chemischen Reaktion beschrieben:
8Fe+5Me (H2PO4) 2+8H2O+H3PO4Me2Fe (PO4) 2 · 4H2O (Membran) +Me3 (PO4) · +7FeHPO4 (Sediment) +8H2 ↑ 4H2O (Membran)
Ich bin Mangan, Zn, etc. Machu, glaubte etc., dass der Stahl, der in einer Hochtemperaturlösung enthält Phosphorsäure und dihydrogenes Phosphat untergetaucht wird, einen kristallenen phosphatierenden Film bildet, der aus Phosphatablagerungen besteht, und produziert Phosphateisen-Wasserstoffsediment und Wasserstoff. Die Erklärung dieses Mechanismus ist ziemlich rau und kann den filmbildenden Prozess nicht vollständig erklären. Mit dem allmählichen Vertiefen des Phosphatierens von Forschung heute stimmen Gelehrte darin überein, dass der phosphatierende filmbildende Prozess hauptsächlich aus den folgenden vier Schritten besteht:
①Ätzen verringert das H+concentration auf der Oberfläche des unedlen Metalls
F.E. – 2e→ Fe2+
2H2-+2e→2 [H] (1)
H2
②Beschleunigendes Mittel (Oxydationsmittel)
[O] + → [H] [R] +H2O
→ Fe3++ [R] Fe2++ [O]
In der Formel [O] ist das Gaspedal (Oxydationsmittel) und [R] ist das Reduzierungsprodukt. Weil das Gaspedal oxidiert, erzeugte das Wasserstoffatom im ersten Schritt der Reaktion, die Reaktionsgeschwindigkeit (1) wird beschleunigt, die weiter zu einen starken Rückgang des H+concentration auf der Metalloberfläche führt. Gleichzeitig wird Fe2+in die Lösung zu Fe3+ oxidiert.
③Mehrstufenauflösung des Phosphats
H3PO4 H2PO4-+H+ HPO42-+2H+ PO43-+3H- (3)
Wegen des starken Rückgang von H+concentration auf der Metalloberfläche, des Auflösungsgleichgewichts des Phosphats an allen Niveaubewegungen rechts und schließlich PO43 -.
④Phosphat führt herbei und kristallisiert in das Phosphatieren des Filmes
Wenn PO43 -, das von der Metalloberfläche getrennt wird, erreicht das Löslichkeitsprodukt konstantes Ksp mit Metallionen (wie Zn2+, Mn2+, Ca2+, Fe2+) in gelöster Form (Metallschnittstelle), Phosphatniederschlag wird gebildet
Zn2++Fe2++PO43-+H2O→Zn2Fe (PO4) 2·4H2O↓ (4)
3Zn2++2PO43-+4H2O=Zn3 (PO4) 2·4H2O↓ (5)
Phosphatieren Sie Niederschlag und Wassermoleküle bilden zusammen das Phosphatieren des Kristallkernes, der fortfährt, in das Phosphatieren von Körnern zu wachsen, und unzählige Körner werden nah gestapelt, um einen phosphatierenden Film metaphysisch zu bilden.
Die Nebenreaktion des Phosphatniederschlags bildet das Phosphatieren des Sediments
Fe3++PO43-=FePO4 (6)
Der oben genannte Mechanismus kann den phosphatierenden filmbildenden Prozess der Zink-Reihen-, Mangan-Reihen- und Zinkkalzium-Reihe nicht nur erklären, aber den Entwurf des Phosphatierens von Formel und von Prozess auch führen. Vom oben genannten Mechanismus kann es gesehen werden, dass passende Oxydationsmittel die Reaktionsgeschwindigkeit (2) verbessern können; Senken Sie H+concentration kann das Auflösungsgleichgewicht von Phosphatauflösungsreaktion (3) rechts sich bewegen leicht lassen, PO43 zu trennen -; Wenn es aktive Punktoberflächenschwergängigkeit auf der Metalloberfläche gibt, kann die Fällungsreaktion (4) (5) Phosphatniederschlagkerne ohne zu viel Übersättigung bilden; Die Generation des Phosphatierens des Sediments hängt von Reaktion (1) und von Reaktion (2) ab. Hohe Konzentration von H+in-Lösung und von starkem Gaspedal erhöht das Sediment. Dementsprechend in der tatsächlichen phosphatierenden Formel und in der Prozessdurchführung, ist die Oberfläche: ein passendes starkes Gaspedal (Oxydationsmittel); Säurereiches Verhältnis (verhältnismäßig niedrige freie Säure, d.h. H+concentration); Die Justage der Metalloberfläche, um einen aktiven Punkt zu haben kann die phosphatierende Reaktionsgeschwindigkeit verbessern und kann einen Film bei einer niedrigeren Temperatur schnell bilden. Deshalb wird der oben genannte Mechanismus im Allgemeinen in den Entwurf der schnellen phosphatierenden Formel der niedrigen Temperatur gefolgt, und starkes Gaspedal, säurereiches Verhältnis, Oberflächeneinstellmethode, etc. werden vorgewählt.
Über das Phosphatieren des Sediments. Weil das phosphatierende Sediment hauptsächlich FePO4 ist, die Menge von Fe3+must verringert werden, um die Menge des Sediments zu verringern. Das heißt, werden zwei Methoden angenommen: verringern Sie das H+concentration des Phosphatierens der Lösung (niedrige freie Säure) um die Oxidation von Fe2+to Fe3+ zu verringern.
Der phosphatierende Mechanismus des Zinks und des Aluminiums ist im Allgemeinen der selbe wie oben. Die phosphatierende Geschwindigkeit des Zinkmaterials ist schnell, und der phosphatierende Film wird nur aus Zinkphosphat verfasst, und es gibt wenig Sediment. Im Allgemeinen werden mehr Fluorverbindungen dem Aluminiumphosphatieren hinzugefügt, zum von AlF3 und von AlF63 zu bilden -. Der Mechanismus der phosphatierenden Schrittaluminiumpolymerisierung ist im Allgemeinen der selbe wie oben.
2. Phosphatieren von Klassifikation
Es gibt viele Klassifikationsmethoden für das Phosphatieren, aber sie werden im Allgemeinen entsprechend dem Phosphatieren des filmbildenden Systems klassifiziert und phosphatieren Dicke und phosphatieren Temperatur und Gaspedalart.
2,1 Klassifikation entsprechend dem Phosphatieren des Filmsystems
Entsprechend dem phosphatierenden filmbildenden System wird es hauptsächlich in sechs Kategorien unterteilt: Zinksystem, Zinkkalziumsystem, Zinkmangansystem, Mangansystem, Eisensystem und formloses Eisensystem.
Die Hauptkomponenten des Zinks Badlösung phosphatierend sind: Zn2+, H2PO3 -, NO3 -, H3PO4, Beschleuniger, etc. Die Hauptzusammensetzung des gebildeten phosphatierenden Filmes (Stahlteile): Zn3 (po4) 2 · 4H2O, Zn2Fe (PO4) 2 · 4H2O. Phosphatierte Körner sind Baum- porös, acicular und. Es ist für die Vorbereitung vor rostfester und Antifriktionsschmierung der Kaltverformung der Malerei, weitverbreitet.
Die Hauptkomponenten des Zinkkalziums Badlösung phosphatierend sind: Zn2+, Ca2+, NO3 -, H2PO4 -, H3PO4 und andere Zusätze. Die Hauptzusammensetzung des Phosphatierens des Filmes (Stahlteile): Zn2Ca (PO4) 2 · 4H2O, Zn2Fe (PO4) 2 · 4H2O, Zn3 (PO4) 2 · 4H2O. Phosphatierte Körner sind kompakte Körnchen (manchmal mit großer Nadel wie Körnern) mit wenigen Poren. Sie wird für Schiess-Zündsatz und rostfest vor Malerei verwendet.
Die Hauptzusammensetzung des Zinkmangans Badlösung phosphatierend: Zn2+, Mn2+, NO3 -, H2PO4 -, H3PO4 und andere Zusätze. Die Hauptzusammensetzung des phosphatierenden Filmes: Zn2Fe (PO4) 2 · 4H2O, Zn3 (PO4) 2 · 4H2O, (Mangan, F.E.) 5H2 (PO4) 4 · 4H2O. Die phosphatierenden Körner sind in der Baummischkristallform der granulierten Nadel mit wenigen Poren. Sie ist für die Vorbereitung vor Malerei-, rostfester und Antifriktionsschmierung während der Kaltverformung weitverbreitet.
Die Hauptzusammensetzung des Mangans Badlösung phosphatierend: Mn2+, NO3 -, H2PO4, H3PO4 und andere Zusätze. Die Hauptzusammensetzung des Phosphatierens des Filmes gebildet auf Stahlteilen: (Mangan, F.E.) 5H2 (PO4) 4 · 4H2O. Der phosphatierende Film ist mit wenigen Poren stark, und die phosphatierenden Körner sind dicht. Er ist in der rostfester und Kaltverformungsantifriktionsschmierung weitverbreitet.
Die Hauptzusammensetzung des Eisens Badlösung phosphatierend: Fe2+, H2PO4, H3PO4 und andere Zusätze. Die Hauptzusammensetzung des phosphatierenden Filmes (Stahlwerkstück): Fe5H2 (PO4) 4 · 4H2O. Der phosphatierende Film ist stark, ist die phosphatierende Temperatur hoch, ist die Behandlungszeit lang, hat der Film viele Poren, und die phosphatierenden Körner sind granuliert. Er wird für rostfeste und Kaltverformungsantifriktionsschmierung verwendet.
Die Hauptkomponenten des formlosen Eisens Badlösung phosphatierend: Na+ (NH4+), H2PO4, H3PO4, MoO4 - (ClO3 -, NO3 -) und andere Zusätze. Die Hauptzusammensetzung des Phosphatierens des Filmes (Stahlteile): Fe3 (PO4) 2 · 8H2O, Fe2O3. Der phosphatierende Film ist dünn, und die Mikrofilmstruktur ist planare Verteilung der formlosen Phase, die nur für die Vorbereitung vor Malerei verwendet wird.
2,2 Klassifikation entsprechend der Stärke des Phosphatierens des Filmes
Entsprechend der Stärke des Phosphatierens des Filmes (Gewicht des Phosphatierens des Filmes), kann es in vier Arten unterteilt werden: leichtes, leichtes, Vorvorschwergewicht und Schwergewicht. Das Gewicht des leichten zweitensfilmes ist nur 0.1~1.0g/m2. Im Allgemeinen ist es das formlose Eisensystem, das Film phosphatiert, der nur für die Vorbereitung vor Malerei benutzt wird, besonders für große verformte Werkstücke. Der leichte Film wiegt 1.1~4.5 g/m2, und ist für die Vorbereitung vor Malerei weitverbreitet, aber weniger verwendet in den rostfesten und kalten Verarbeitungsindustrien. Die Stärke des schweren phosphatierenden Vorfilmes ist 4,6 | 7,5 g/m2. Wegen des großen Filmgewichts, ist der Film stark (generally>3 μ m) wird er weniger als die Zündkapsel benutzt, bevor man (nur verwendet als die Zündkapsel vor Malerei für im Allgemeinen nicht deformierte Stahlteile) malt, und kann verwendet werden, damit die Korrosionsverhütung und die kalte Verarbeitung Reibung und Schmierung verringert. Der schwere Film wiegt mehr als 7,5 g/m2 und wird nicht als Zündkapsel vor Malerei verwendet. Er ist für rostfestes und Kaltverformung weitverbreitet.
2,3 Klassifikation entsprechend dem Phosphatieren von Behandlungstemperatur
Entsprechend Behandlungstemperatur kann es in normale Temperatur, niedrige Temperatur, mittlere Temperatur und hohe Temperatur unterteilt werden. Das normale Temperaturphosphatieren ist nicht Heizungsc$phosphatieren. Die allgemeine Behandlungstemperatur des Phosphatierens der niedrigen Temperatur ist ℃ 30-45. Das mittlere Temperaturphosphatieren ist im Allgemeinen ℃ 60~70. Das Phosphatieren der hohen Temperatur ist im Allgemeinen größer als ℃ 80. Die Temperaturabteilungsmethode selbst ist nicht streng. Manchmal es gibt mittlere Vortemperatur und Vormethoden der hohen Temperatur, abhängig von den Wünschen jeder Person, aber die oben genannte Abteilungsmethode wird im Allgemeinen gefolgt.
2,4 Klassifikation entsprechend Gaspedalart
Da es nur einige Arten Phosphatieren von Beschleunigern gibt, ist es hilfreich, die Badlösung entsprechend der Art von Beschleunigern zu verstehen. Die phosphatierende Behandlungstemperatur kann entsprechend der Art des Beschleunigers im Allgemeinen bestimmt werden, ist zum Beispiel Beschleuniger NO3 mittleres Temperaturhauptsächlich phosphatieren. Gaspedale werden hauptsächlich in Nitratart, Nitritart, Chloratart, organische Nitridart, Molybdatart und andere Hauptarten unterteilt. Jede Gaspedalart kann zusammen mit anderen Gaspedalen benutzt werden, und es gibt viele Niederlassungs-Reihen. Nitratart umfasst: NO3 - Art, NO3 - /NO2 - (autogene Art). Chloratarten umfassen: ClO3 -, ClO3 - /NO3 -, ClO3 - /NO2 -. Nitrit schließt ein: nitroguanidine R - NO2 - /ClO3 -. Molybdatart umfasst MoO4 -, MoO4 - /ClO3 -, MoO4 - /NO3 -.
Es gibt viele Weisen, das Phosphatieren zu klassifizieren, zum Beispiel kann es in Stahlteile, Aluminiumteile, Zinkteile und Mischteile durch Material unterteilt werden.
2、 Vorbehandlung bevor dem Phosphatieren
Im allgemeinen erfordert das Phosphatieren von Behandlung, dass die Werkstückoberfläche saubere Metalloberfläche sein sollte (außer zwei in einer, in drei in einem und in vier in einem). Bevor man phosphatiert müssen die Werkstücke vorbehandelt werden, um Fett-, Rost-, Oxidhaut- und Oberflächenanpassung zu entfernen. Insbesondere erfordert das Phosphatieren für die Vorbereitung vor Malerei Oberflächenanpassung, die Metalloberfläche zu machen haben bestimmte „Tätigkeit“, um ein einheitliches zu erreichen, feiner und dichter phosphatierender Film und erfüllen die Bedingungen des Verbesserns der Adhäsions- und Korrosionsbeständigkeit der Farbschicht. Deshalb Vorbehandlung ist zu phosphatieren die Basis für das Erhalten des hochwertigen phosphatierenden Filmes.
1. fetten Sie ab
Der Zweck des Fettabbaus ist, das Fett und den schmierigen Schmutz auf der Oberfläche des Werkstückes zu entfernen. Einschließlich mechanische Methode und chemisches Verfahren. Mechanische Methode umfasst hauptsächlich das Handbuchbürsten, Strahlen und Strahlen, Flammenbrennen, etc.-chemisches Verfahren einschließt hauptsächlich lösliche Reinigung, saure Reinigungsmittelreinigung, starke alkalische Lösungsreinigung und niedrige alkalische Reinigungsmittelreinigung. Das Folgen beschreibt den chemischen Entfettungsprozeß.
1,1 lösliche Reinigung
Die lösliche Methode wird im Allgemeinen angewendet, um Fett zu entfernen durch nicht brennbare halohydrocarbon Dampfmethode oder Emulgierungsmethode. Die allgemeinste Methode ist, Trichloräthan-, Trichloräthylen- und Perchloräthylendampf zu benutzen, um Fett zu entfernen. Der Dampf, der abfettet, ist schnell gründlich, leistungsfähig, sauber und und hat einen sehr guten Abbaueffekt auf alle Arten Schmieröl. Das Hinzufügen eines bestimmten Betrags Emulsion in Chlorkohlenwasserstoffe hat guten Effekt beim dem Tränken und Sprühen. Wegen der Giftigkeit von gechlorten Halogenen und von hoher Verdampfungstemperatur sowie des Auftrittes von neuen wasserbasierten niedrigen alkalischen Reinigungsmitteln, von löslichem Dampf und von Entfettungsmethoden der Lotion werden selten jetzt verwendet.