第41卷 第02期
2008年02月材料保护MaterialsProtectionVol.41 No.2Feb.2008
锰系和锌系高温磷化处理的对比研究
王元杭
(唐山职业技术学院基础医学部化学教研室,河北 唐山 063004)
[摘 要] 结合实际生产需要,针对美国钢钉,对比研究了锰系和锌系高温磷化液的配方、制法和用法。结果表明,开发的锌系高温磷化液比原用合资磷化液和锰系高温磷化液有更好的性价比。
[关键词] 锰系磷化;锌系磷化;高温磷化;对比研究
[中图分类号]TG174.44 [文献标识码]B [文章编号]1001-1560(2008)02-0072-03
0 前 言
磷化处理主要用于钢铁件的防腐蚀和漆前处
理[1](3)将(1)得到的马日夫盐滤液和(2)得到的硝酸锰溶液充分混合、搅拌,同时依次加入磷酸33mL、抗坏血酸0.6～0.9g、六偏磷酸钠0.2～0.3g、复合加速剂
1.0～3.0g。
()往()1L并搅拌。唐山市京东标准件厂有一个涉外定单,负责将美国产的钢钉(为同种材质、不同型号的螺丝钉)进行
高温磷化处理。该厂开始使用的是某中日合资公司的
磷化液,使用条件是:把磷化原液按1∶4稀释,过除油、除锈的钢钉浸入该液中,在磷化10min。厚,磷化处理工艺进行了改进研究。,L:酸比5.2～6.5,8～1.0,密度1.2～1.3g/mL。1.2.3 用法举例用小烧杯取磷化原液20mL,加水80mL,浸入5
枚美国钢钉,在92℃加热条件下处理10min。
1.2.4 沉淀产生情况1 工艺优选
1.1 工艺流程连续处理2次(20min)磷化质量均能达到要求,以后开始有沉淀产生,但仍可继续使用而不影响质量。
[2]具体工艺流程为:钢钉除油→水洗→除锈→水对溶液定期过滤,补充新液,可持续生产。
试验表明,上述锰系高温磷化液所形成的磷化膜
和合资公司磷化液所形成的磷化膜质量相当,但成本
大大降低。
由于这种方法所形成的磷化膜结晶比较粗大、膜
层过厚,较早产生絮状沉淀,不太满令人意。研究中还
发现锌离子能够使磷化膜结晶细腻,为此,又进一步对
锌系高温磷化液进行了研究。
1.3 锌系高温磷化液的研制
1.3.1 1L磷化原液配方洗→磷化→水洗→后处理。1.2 锰系高温磷化液的研制1.2.1 锰系高温磷化液配方根据文献[3],选用的锰系高温磷化液配方为:75.0～80.0g/LMn-32+,260.0g/LPO3-4,27.0g/LNO,33mL/LH3PO4(85%),0.6～0.9g/L抗坏血酸,0.2～0.3g/L六偏磷酸钠,1.0～3.0g/L含金属镍的复合加速剂。
1.2.2 配制1L锰系磷化原液的方法
(1)将557g马日夫盐溶解于800mL蒸馏水中,注
意在65℃条件下边加边搅拌,放置15min后过滤。
(2)将2.2g硝酸锰溶解于40mL蒸馏水中。
[收稿日期] 20070917
[基金项目] 河北省科技攻关项目(06215621)参考文献[4],选用锌系磷化原液配方为:140gZnO,148gHNO3(88%),310gH3PO4(85%),20g含金属镍的复合加速剂,10gNaF,0.2mL活化剂OP210。1.3.2 1L磷化原液配制方法(1)将140gZnO用少许蒸馏水调成糊状,再加入148gHNO3(88%),边加边搅拌。
锰系和锌系高温磷化处理的对比研究
(2)往(1)中依次加入310gH3PO4(85%),
20g复合加速剂,10gNaF和0.2mLOP210,边加边类 型表1 加速剂的选择与比较举 例
氯酸盐加入量0.75%～
1.00%
1%～3%
0.1～
0.2g/L
0.05g/L
0.002%～
0.004%应 用用于中、常温锌盐磷化 用于高、中、常温,锌盐或锰盐磷化 常与硝酸盐配合,用于中、常温磷化低温锌盐磷化搅拌。(3)往(2)中补加蒸馏水至1L即得磷化原液1L。注:以上小试所用药品均采用工业品。所得磷化原液的基本指标:酸比3～5,pH值0.8～1.0,密度1.2～1.3g/mL。1.3.3 用法举例无机氧化剂硝酸盐亚硝酸盐 过氧化物,如双氧水铜盐
金属离子
镍盐
[5]用小烧杯取磷化原液20mL,加水80mL,浸入5枚美国钢钉,在92℃加热条件下处理10min。2 高温磷化液的组成及作用2.1 高温磷化液的组成用于高、中、常温 用于高、中、常温,膜的耐蚀性较好
多用于中、常温磷化范围很宽0.4～0.7
g/L主盐一般是马日夫盐系列,在此基础上添加加有机物
速剂、配位化合物等制成磷化液。
2.2 高温磷化液中的成膜离子及作用间硝基苯磺酸钠等
磷化液中的成膜离子包括Mn、Zn、PO4和
Fe等。Mn能提高磷化膜硬度、,2+2+2+2+3-,比能使膜层均匀,;,致密、有光泽,Zn、脆弱,表
面呈灰白色
,;PO
2+3-42+3.1 磷化膜表面形貌对比含量从磷化膜表面形貌对比图(图1)可以看出,外购液磷化膜较为粗糙;Mn系磷化膜均匀,比外购液磷化膜细腻些,但比Zn系磷化膜粗糙;Zn系磷化膜与另外
两种磷化膜相比,不仅均匀,而且更加细腻。高时磷化加速,膜密,含量不足会导致磷化膜发暗多孔,甚至磷化不上;Fe能提高磷化膜厚度和抗蚀性能,但含量过高时,会使膜层晶粒粗大,表面有白色浮
灰,耐蚀性和耐热性降低,且Fe易被氧化成Fe,使
槽液沉渣增多。试验表明在新配制的磷化液中加入适
量的铁屑,有利于磷化膜的形成。F是一种有效的活
化剂,它可以增大磷化晶核的生成速度,使晶粒致密、
耐蚀性增强[6]-2+3+;表面活性剂OP210可以使工件表面活
图1 不同磷化膜表面形貌对比 256×性点增多,易形成多个晶核,使磷化膜均匀、细腻。加速剂的选择试验情况见表1。
2.3 配位化合物3.2 磷化情况对比
磷化处理中产生的沉渣(主要为FePO4)可用配制
磷化液时加配位剂的方法予以消除。常用的配位剂有
柠檬酸、酒石酸、EDTA、乙酰丙酮、水杨酸、苯并三氮
唑、氟化物、三聚磷酸盐等,它们可与亚铁离子形成可
溶性配合物,但形成的配合物的稳定性应大于其与锰、
锌等离子所形成配合物的稳定性,否则磷化膜难以形
成。试验表明加含氮的还原剂还可减少由锰造成的
淤泥。在92℃加热10min情况下,各种磷化体系所处理试样的情况对比见表2。盐水浸泡试验根据美军标MIL2L221260,在人工海水中于常温下进行,人工海水配方为:11g/LMgCl2・6H2O,1.2g/LCaCl2,4g/LNa2SO4,45g/LNaCl。
锰系和锌系高温磷化处理的对比研究
表2 各种磷化体系的情况对比
体 系
Mn系
Zn系控制指标酸比:5.2～6.5,pH值:0.8～1.0酸比:3.0～5.0,pH值:0.8～1.0
酸比:5.2,pH值:0.9外 观致密、粗糙深黑色磷化膜 比Mn系磷化膜更致密、更细腻、灰黑色致密、粗糙深黑色磷化薄膜 盐水浸泡试验时间/h18.020.017.5 硫酸铜点滴试验时间/min3.54.53.4膜重/(g・m-2)12.09.012.5膜厚/μm6.05.05.5出现沉淀时间/min20>4019外购磷化液
[2] 《表面处理工艺手册》编审委员会.表面处理工艺手册
4 结 论
(1)自制Mn系磷化液与外购产品所得磷化膜性[K].上海:上海科学技术出版社,1991:286～290.[3] 雷作针,胡梦珍.金属的磷化处理[M].北京:机械工业
出版社,1992:14～15.
[4] 孙 挺.JP级钢管磷化的研究[J].钢铁研究,2004(10):
40～41.
[5] 张元志.对马日夫盐组成及分子式的探讨[J].无机盐工能相近。(2)Zn系磷化液由于用了复合活化处理的方法,所形成的磷化膜与锰系和外购液相比,膜薄,但结晶细
腻,出现沉淀较晚,磷化膜性能较好,且降低了成本。[参
业,1984(10):25.[6] 《电镀手册》编写组.[].北京:国防工业出版考文献]社,523[编辑:魏兆军][1] 王元杭.我国磷化处理技术的现状及发展[J].河北化
工,1995(1):50～52.
第41卷 第02期
2008年02月材料保护MaterialsProtectionVol.41 No.2Feb.2008
锰系和锌系高温磷化处理的对比研究
王元杭
(唐山职业技术学院基础医学部化学教研室,河北 唐山 063004)
[摘 要] 结合实际生产需要,针对美国钢钉,对比研究了锰系和锌系高温磷化液的配方、制法和用法。结果表明,开发的锌系高温磷化液比原用合资磷化液和锰系高温磷化液有更好的性价比。
[关键词] 锰系磷化;锌系磷化;高温磷化;对比研究
[中图分类号]TG174.44 [文献标识码]B [文章编号]1001-1560(2008)02-0072-03
0 前 言
磷化处理主要用于钢铁件的防腐蚀和漆前处
理[1](3)将(1)得到的马日夫盐滤液和(2)得到的硝酸锰溶液充分混合、搅拌,同时依次加入磷酸33mL、抗坏血酸0.6～0.9g、六偏磷酸钠0.2～0.3g、复合加速剂
1.0～3.0g。
()往()1L并搅拌。唐山市京东标准件厂有一个涉外定单,负责将美国产的钢钉(为同种材质、不同型号的螺丝钉)进行
高温磷化处理。该厂开始使用的是某中日合资公司的
磷化液,使用条件是:把磷化原液按1∶4稀释,过除油、除锈的钢钉浸入该液中,在磷化10min。厚,磷化处理工艺进行了改进研究。,L:酸比5.2～6.5,8～1.0,密度1.2～1.3g/mL。1.2.3 用法举例用小烧杯取磷化原液20mL,加水80mL,浸入5
枚美国钢钉,在92℃加热条件下处理10min。
1.2.4 沉淀产生情况1 工艺优选
1.1 工艺流程连续处理2次(20min)磷化质量均能达到要求,以后开始有沉淀产生,但仍可继续使用而不影响质量。
[2]具体工艺流程为:钢钉除油→水洗→除锈→水对溶液定期过滤,补充新液,可持续生产。
试验表明,上述锰系高温磷化液所形成的磷化膜
和合资公司磷化液所形成的磷化膜质量相当,但成本
大大降低。
由于这种方法所形成的磷化膜结晶比较粗大、膜
层过厚,较早产生絮状沉淀,不太满令人意。研究中还
发现锌离子能够使磷化膜结晶细腻,为此,又进一步对
锌系高温磷化液进行了研究。
1.3 锌系高温磷化液的研制
1.3.1 1L磷化原液配方洗→磷化→水洗→后处理。1.2 锰系高温磷化液的研制1.2.1 锰系高温磷化液配方根据文献[3],选用的锰系高温磷化液配方为:75.0～80.0g/LMn-32+,260.0g/LPO3-4,27.0g/LNO,33mL/LH3PO4(85%),0.6～0.9g/L抗坏血酸,0.2～0.3g/L六偏磷酸钠,1.0～3.0g/L含金属镍的复合加速剂。
1.2.2 配制1L锰系磷化原液的方法
(1)将557g马日夫盐溶解于800mL蒸馏水中,注
意在65℃条件下边加边搅拌,放置15min后过滤。
(2)将2.2g硝酸锰溶解于40mL蒸馏水中。
[收稿日期] 20070917
[基金项目] 河北省科技攻关项目(06215621)参考文献[4],选用锌系磷化原液配方为:140gZnO,148gHNO3(88%),310gH3PO4(85%),20g含金属镍的复合加速剂,10gNaF,0.2mL活化剂OP210。1.3.2 1L磷化原液配制方法(1)将140gZnO用少许蒸馏水调成糊状,再加入148gHNO3(88%),边加边搅拌。
锰系和锌系高温磷化处理的对比研究
(2)往(1)中依次加入310gH3PO4(85%),
20g复合加速剂,10gNaF和0.2mLOP210,边加边类 型表1 加速剂的选择与比较举 例
氯酸盐加入量0.75%～
1.00%
1%～3%
0.1～
0.2g/L
0.05g/L
0.002%～
0.004%应 用用于中、常温锌盐磷化 用于高、中、常温,锌盐或锰盐磷化 常与硝酸盐配合,用于中、常温磷化低温锌盐磷化搅拌。(3)往(2)中补加蒸馏水至1L即得磷化原液1L。注:以上小试所用药品均采用工业品。所得磷化原液的基本指标:酸比3～5,pH值0.8～1.0,密度1.2～1.3g/mL。1.3.3 用法举例无机氧化剂硝酸盐亚硝酸盐 过氧化物,如双氧水铜盐
金属离子
镍盐
[5]用小烧杯取磷化原液20mL,加水80mL,浸入5枚美国钢钉,在92℃加热条件下处理10min。2 高温磷化液的组成及作用2.1 高温磷化液的组成用于高、中、常温 用于高、中、常温,膜的耐蚀性较好
多用于中、常温磷化范围很宽0.4～0.7
g/L主盐一般是马日夫盐系列,在此基础上添加加有机物
速剂、配位化合物等制成磷化液。
2.2 高温磷化液中的成膜离子及作用间硝基苯磺酸钠等
磷化液中的成膜离子包括Mn、Zn、PO4和
Fe等。Mn能提高磷化膜硬度、,2+2+2+2+3-,比能使膜层均匀,;,致密、有光泽,Zn、脆弱,表
面呈灰白色
,;PO
2+3-42+3.1 磷化膜表面形貌对比含量从磷化膜表面形貌对比图(图1)可以看出,外购液磷化膜较为粗糙;Mn系磷化膜均匀,比外购液磷化膜细腻些,但比Zn系磷化膜粗糙;Zn系磷化膜与另外
两种磷化膜相比,不仅均匀,而且更加细腻。高时磷化加速,膜密,含量不足会导致磷化膜发暗多孔,甚至磷化不上;Fe能提高磷化膜厚度和抗蚀性能,但含量过高时,会使膜层晶粒粗大,表面有白色浮
灰,耐蚀性和耐热性降低,且Fe易被氧化成Fe,使
槽液沉渣增多。试验表明在新配制的磷化液中加入适
量的铁屑,有利于磷化膜的形成。F是一种有效的活
化剂,它可以增大磷化晶核的生成速度,使晶粒致密、
耐蚀性增强[6]-2+3+;表面活性剂OP210可以使工件表面活
图1 不同磷化膜表面形貌对比 256×性点增多,易形成多个晶核,使磷化膜均匀、细腻。加速剂的选择试验情况见表1。
2.3 配位化合物3.2 磷化情况对比
磷化处理中产生的沉渣(主要为FePO4)可用配制
磷化液时加配位剂的方法予以消除。常用的配位剂有
柠檬酸、酒石酸、EDTA、乙酰丙酮、水杨酸、苯并三氮
唑、氟化物、三聚磷酸盐等,它们可与亚铁离子形成可
溶性配合物,但形成的配合物的稳定性应大于其与锰、
锌等离子所形成配合物的稳定性,否则磷化膜难以形
成。试验表明加含氮的还原剂还可减少由锰造成的
淤泥。在92℃加热10min情况下,各种磷化体系所处理试样的情况对比见表2。盐水浸泡试验根据美军标MIL2L221260,在人工海水中于常温下进行,人工海水配方为:11g/LMgCl2・6H2O,1.2g/LCaCl2,4g/LNa2SO4,45g/LNaCl。
锰系和锌系高温磷化处理的对比研究
表2 各种磷化体系的情况对比
体 系
Mn系
Zn系控制指标酸比:5.2～6.5,pH值:0.8～1.0酸比:3.0～5.0,pH值:0.8～1.0
酸比:5.2,pH值:0.9外 观致密、粗糙深黑色磷化膜 比Mn系磷化膜更致密、更细腻、灰黑色致密、粗糙深黑色磷化薄膜 盐水浸泡试验时间/h18.020.017.5 硫酸铜点滴试验时间/min3.54.53.4膜重/(g・m-2)12.09.012.5膜厚/μm6.05.05.5出现沉淀时间/min20>4019外购磷化液
[2] 《表面处理工艺手册》编审委员会.表面处理工艺手册
4 结 论
(1)自制Mn系磷化液与外购产品所得磷化膜性[K].上海:上海科学技术出版社,1991:286～290.[3] 雷作针,胡梦珍.金属的磷化处理[M].北京:机械工业
出版社,1992:14～15.
[4] 孙 挺.JP级钢管磷化的研究[J].钢铁研究,2004(10):
40～41.
[5] 张元志.对马日夫盐组成及分子式的探讨[J].无机盐工能相近。(2)Zn系磷化液由于用了复合活化处理的方法,所形成的磷化膜与锰系和外购液相比,膜薄,但结晶细
腻,出现沉淀较晚,磷化膜性能较好,且降低了成本。[参
业,1984(10):25.[6] 《电镀手册》编写组.[].北京:国防工业出版考文献]社,523[编辑:魏兆军][1] 王元杭.我国磷化处理技术的现状及发展[J].河北化
工,1995(1):50～52.