Le phosphatage est un processus de la réaction chimique et électrochimique pour former un film chimique de conversion de phosphate, qui s'appelle phosphatage du film. Le but du phosphatage est principalement d'assurer la protection pour le métal non précieux et d'empêcher le métal de la corrosion dans une certaine mesure ; Il est employé pour amorcer avant la peinture pour améliorer la résistance d'adhérence et à la corrosion du film de peinture ; Il est employé pour la lubrification antifriction dans le processus de travail à froid en métal.
1. Raisonnement :
Le processus de phosphatage inclut des réactions chimiques et électrochimiques. Le mécanisme de phosphatage de réaction de différents systèmes et matériaux de phosphatage est complexe. Bien que les scientifiques aient fait beaucoup de recherche dans ce secteur, ils n'ont pas l'ont encore entièrement compris. Il y a longtemps, le mécanisme de phosphatage de formation de film a été simplement décrit par une équation de réaction chimique :
8Fe+5Me (H2PO4) 2+8H2O+H3PO4Me2Fe (PO4) 2 · 4H2O (membrane) +Me3 (PO4) · +7FeHPO4 (sédiment) +8H2 ↑ 4H2O (membrane)
J'est manganèse, Zn, etc. Machu, etc. a cru que l'acier immergé dans une solution à hautes températures contenant l'acide phosphorique et le dihydrogénophosphate formera un film de phosphatage cristallin composé de gisements de phosphate, et produit le sédiment d'hydrogène de fer de phosphate et l'hydrogène. L'explication de ce mécanisme est plutôt rugueuse et ne peut pas complètement expliquer le processus filmogène. Avec l'approfondissement progressif de phosphater la recherche, aujourd'hui, les chercheurs conviennent que le processus filmogène de phosphatage comprend principalement les quatre étapes suivantes :
①Gravure à l'eau-forte acide réduit le H+concentration sur la surface du métal non précieux
Fe – 2e→ Fe2+
2H2-+2e→2 [H] (1)
H2
②Agent de accélération (oxydant)
[O] + → [H] [R] +H2O
→ Fe3++ [R] de Fe2++ [O]
Dans la formule, [O] est l'accélérateur (oxydant), et [R] est le produit de réduction. Puisque l'accélérateur oxyde l'atome d'hydrogène produit dans la première étape de la réaction, la vitesse de la réaction (1) est accélérée, qui mène plus plus loin à une diminution sensible dans le H+concentration sur la surface métallique. En même temps, Fe2+in la solution est oxydé à Fe3+.
③Dissociation à plusieurs étages de phosphate
H3PO4 H2PO4-+H+ HPO42-+2H+ PO43-+3H- (3)
En raison de la diminution sensible de H+concentration sur la surface métallique, de l'équilibre de dissociation du phosphate à tous les mouvements de niveaux vers la droite, et finalement de PO43 -.
④Le phosphate précipite et se cristallise dans phosphater le film
Quand PO43 - dissocié de la surface métallique atteint le produit de solubilité Ksp constant avec des ions en métal (tels que Zn2+, Mn2+, Ca2+, Fe2+) en solution (interface en métal), précipitation de phosphate sera formé
Zn2++Fe2++PO43-+H2O→Zn2Fe (PO4) 2·4H2O↓ (4)
3Zn2++2PO43-+4H2O=Zn3 (PO4) 2·4H2O↓ (5)
Phosphatez la précipitation et les molécules d'eau forment ensemble phosphater le noyau en cristal, qui continue à se développer dans phosphater des grains, et des grains innombrables sont étroitement empilés pour former un film de phosphatage métaphysique.
La réaction secondaire de la précipitation de phosphate formera phosphater le sédiment
Fe3++PO43-=FePO4 (6)
Le mécanisme ci-dessus peut non seulement expliquer le processus filmogène de phosphatage de la série de calcium de série de zinc, de séries de manganèse et de zinc, mais également guider la conception de phosphater la formule et le processus. Du mécanisme ci-dessus, il peut voir que les oxydants appropriés peuvent améliorer la vitesse de la réaction (2) ; Abaissez H+concentration peut faire l'équilibre de dissociation de la réaction de dissociation de phosphate (3) plus facilement se déplacer vers la droite de dissocier PO43 - ; S'il y a attache active de surface de point sur la surface métallique, la réaction de précipitation (4) (5) peut former des noyaux de précipitation de phosphate sans trop de sursaturation ; La génération de phosphater le sédiment dépend de la réaction (1) et de la réaction (2). La forte concentration de solution de H+in et d'accélérateur fort augmentera le sédiment. En conséquence, dans la formule de phosphatage réelle et l'exécution de processus, la surface est : un accélérateur fort approprié (oxydant) ; Rapport à haute teneur en acide (acide libre relativement bas, c.-à-d. H+concentration) ; L'ajustement de la surface métallique pour avoir un point actif peut améliorer la vitesse de phosphatage de réaction, et peut rapidement former un film à une plus basse température. Par conséquent, le mécanisme ci-dessus est généralement suivi dans la conception de la formule de phosphatage rapide de basse température, et l'accélérateur fort, le rapport à haute teneur en acide, l'opération d'ajustement extérieure, etc. sont choisis.
Au sujet de phosphater le sédiment. Puisque le sédiment de phosphatage est principalement FePO4, la quantité de Fe3+must être réduit afin de réduire la quantité de sédiment. C'est-à-dire, deux méthodes sont adoptées : réduisez le H+concentration de phosphater la solution (basse acidité libre) pour réduire l'oxydation de Fe2+to Fe3+.
Le mécanisme de phosphatage du zinc et de l'aluminium est fondamentalement identique comme ci-dessus. La vitesse de phosphatage du matériel de zinc est rapide, et le film de phosphatage se compose seulement de phosphate de zinc, et il y a peu de sédiment. Généralement, plus de composés de fluor sont ajoutés au phosphatage en aluminium pour former AlF3 et AlF63 -. Le mécanisme de la polymérisation de phosphatage en aluminium d'étape est fondamentalement identique comme ci-dessus.
2. Phosphatage de la classification
Il y a beaucoup de méthodes de classification pour le phosphatage, mais ils sont généralement classifiés selon phosphater le système filmogène, phosphatant l'épaisseur de film, phosphatant la température et le type d'accélérateur.
2,1 classification selon phosphater le système de film
Selon le système filmogène de phosphatage, il est principalement divisé en six catégories : système de zinc, système de calcium de zinc, système de manganèse de zinc, système de manganèse, système de fer et système amorphe de fer.
Les composantes principales du zinc phosphatant la solution de bain sont : Zn2+, H2PO3 -, NO3 -, H3PO4, accélérateur, etc. La composition principale du film de phosphatage formé (pièces en acier) : Zn3 (po4) 2 · 4H2O, Zn2Fe (PO4) 2 · 4H2O. Les grains phosphatés sont dendritiques, aciculaires et poreux. Il est très utilisé pour amorcer avant la lubrification de peinture, anti-corrosive et de travail à froid d'anti-friction.
Les composantes principales du calcium de zinc phosphatant la solution de bain sont : Zn2+, Ca2+, NO3 -, H2PO4 -, H3PO4 et d'autres additifs. La composition principale de phosphater le film (pièces en acier) : Zn2Ca (PO4) 2 · 4H2O, Zn2Fe (PO4) 2 · 4H2O, Zn3 (PO4) 2 · 4H2O. Les grains phosphatés sont les granules compacts (parfois avec la grande aiguille comme des grains) avec peu de pores. Elle est employée pour l'amorçage et anti-corrosif avant la peinture.
La composition principale du manganèse de zinc phosphatant la solution de bain : Zn2+, Mn2+, NO3 -, H2PO4 -, H3PO4 et d'autres additifs. La composition principale du film de phosphatage : Zn2Fe (PO4) 2 · 4H2O, Zn3 (PO4) 2 · 4H2O, (manganèse, Fe) 5H2 (PO4) 4 · 4H2O. Les grains de phosphatage sont sous la forme en cristal mélangée dendritique d'aiguille granulaire avec peu de pores. Elle est très utilisée pour amorcer avant la lubrification de peinture, anti-corrosive et antifriction pendant le travail à froid.
La composition principale du manganèse phosphatant la solution de bain : Mn2+, NO3 -, H2PO4, H3PO4 et d'autres additifs. La composition principale de phosphater le film formée sur les pièces en acier : (Manganèse, Fe) 5H2 (PO4) 4 · 4H2O. Le film de phosphatage est épais avec peu de pores, et les grains de phosphatage sont denses. Il est très utilisé dans la lubrification anti-corrosive et de travail à froid d'anti-friction.
La composition principale du fer phosphatant la solution de bain : Fe2+, H2PO4, H3PO4 et d'autres additifs. La composition principale du film de phosphatage (objet en acier) : Fe5H2 (PO4) 4 · 4H2O. Le film de phosphatage est épais, la température de phosphatage est haute, le temps de traitement est long, le film a beaucoup de pores, et les grains de phosphatage sont granulaires. Il est employé pour la lubrification anti-corrosive et de travail à froid d'anti-friction.
Les composantes principales du fer amorphe phosphatant la solution de bain : Na+ (NH4+), H2PO4, H3PO4, MoO4 - (ClO3 -, NO3 -) et d'autres additifs. La composition principale de phosphater le film (pièces en acier) : Fe3 (PO4) 2 · 8H2O, Fe2O3. Le film de phosphatage est mince, et la structure micro de film est distribution planaire de la phase amorphe, qui est seulement employée pour amorcer avant la peinture.
2,2 classification selon l'épaisseur de phosphater le film
Selon l'épaisseur de phosphater le film (poids de phosphater le film), il peut être divisé en quatre types : sous poids lourd léger, léger, sous et poids lourd. Le poids du film léger secondaire est seulement 0.1~1.0g/m2. Généralement, c'est système amorphe de fer phosphatant le film, qui est seulement employé pour amorcer avant la peinture, particulièrement pour de grands objets déformés. Le film léger pèse 1.1~4.5 g/m2, et est très utilisé pour amorcer avant la peinture, mais moins utilisé dans des industries de transformation anti-corrosives et froides. L'épaisseur du sous film de phosphatage lourd est 4,6 | 7,5 g/m2. En raison du grand poids de film, le film est épais (generally>3 le μ m) il moins est employé comme amorce avant la peinture (seulement utilisée comme amorce avant la peinture pour les pièces en acier fondamentalement non déformées), et peut être employé pour que la prévention de corrosion et le traitement à froid réduise le frottement et la lubrification. Le film lourd pèse plus de 7,5 g/m2 et n'est pas employé en tant qu'amorce avant la peinture. Il est très utilisé pour anti-corrosif et le travail à froid.
2,3 classification selon phosphater la température de traitement
Selon la température de traitement, il peut être divisé en température normale, basse température, température moyenne et haute température. Le phosphatage normal de la température n'est non phosphatage de chauffage. La température générale de traitement du phosphatage de basse température est le ℃ 30-45. Le phosphatage moyen de la température est généralement le ℃ 60~70. Le phosphatage à hautes températures est généralement plus grand que le ℃ 80. La méthode de division de la température elle-même n'est pas stricte. Parfois il y a la sous température moyenne et de sous méthodes à hautes températures, selon les souhaits de chaque personne, mais la méthode ci-dessus de division est généralement suivie.
2,4 classification selon le type d'accélérateur
Puisqu'il y a seulement quelques genres de phosphater des accélérateurs, il est utile de comprendre la solution de bain selon le type d'accélérateurs. La température de phosphatage de traitement peut être généralement déterminée selon le type d'accélérateur, par exemple, l'accélérateur NO3 est principalement phosphatage moyen de la température. Des accélérateurs sont principalement divisés en type de nitrate, type de nitrite, type de chlorate, type organique de nitrure, type de molybdate et d'autres types principaux. Chaque type d'accélérateur peut être employé ainsi que d'autres accélérateurs, et il y a beaucoup de séries de branche. Le type de nitrate inclut : NO3 - type, NO3 - /NO2 - (type autogène). Les types de chlorate incluent : ClO3 -, ClO3 - /NO3 -, ClO3 - /NO2 -. Le nitrite inclut : nitroguanidine R - NO2 - /ClO3 -. Le type de molybdate inclut MoO4 -, MoO4 - /ClO3 -, MoO4 - /NO3 -.
Il y a beaucoup de manières de classifier le phosphatage, par exemple, il peut être divisé en pièces en acier, pièces en aluminium, pièces de zinc et pièces mélangées par le matériel.
traitement préparatoire de 2、 avant le phosphatage
Généralement le phosphatage du traitement exige que la surface d'objet devrait être surface métallique propre (excepté deux dans une, trois dans un et quatre dans un). Avant le phosphatage, les objets doivent être traités préalablement pour enlever l'ajustement de graisse, de rouille, de peau d'oxyde et extérieur. En particulier, le phosphatage pour amorcer avant la peinture exige de l'ajustement extérieur de faire la surface métallique ont certaine « activité », afin d'obtenir un uniforme, film de phosphatage fin et dense, et répondent aux exigences d'améliorer la résistance d'adhérence et à la corrosion du film de peinture. Par conséquent, le phosphatage du traitement préparatoire sert de base à obtenir le film de phosphatage de haute qualité.
1. dégraissez
Le but de l'enlèvement de graisse est d'enlever la graisse et la saleté grasse sur la surface de l'objet. Y compris la méthode mécanique et la méthode chimique. La méthode mécanique inclut principalement le brossage manuel, soufflage de sable et le grenaillage, la combustion de flamme, la méthode chimique etc. inclut principalement le nettoyage dissolvant, le nettoyage de produit d'épuration acide, le nettoyage alcalin fort de solution et le bas nettoyage alcalin de produit d'épuration. Ce qui suit décrit le processus de dégraissage chimique.
1,1 nettoyage dissolvant
La méthode dissolvante est généralement employée pour enlever la graisse par la méthode non inflammable de vapeur de halohydrocarbon ou la méthode d'émulsification. La méthode la plus commune est d'employer la vapeur de trichloroéthane, de trichloréthylène et de perchloroéthylène pour enlever la graisse. La vapeur dégraissant est rapide, efficace, propre et complète, et exerce un effet très bon de retrait sur toutes sortes de pétrole et graisse. Ajouter une émulsion dans les hydrocarbures chlorés a le bon effet dans le trempage et la pulvérisation. En raison de la toxicité des halogènes chlorés et de la température élevée de vaporisation, aussi bien que de l'aspect de nouveaux bas produits d'épuration alcalins à base d'eau, de vapeur dissolvante et de méthodes de dégraissage de lotion sont rarement employés maintenant.