3种常温磷化促进剂的作用及其协同效应

常温磷化无毒、节能,但成膜速度慢,且膜的耐蚀性能差。为此,在传统的常温磷化液中加入3种促进剂,运用扫描电镜、退膜法、硫酸铜点滴试验、电化学测试等手段,对磷化膜表面形貌、膜重、耐蚀性能等进行了测量,研究了3种促进剂在常温磷化中的促进作用及机理,分析促进剂之间的协同效应,优选出加速效果比亚硝酸盐更好的复合促进剂(1.0g/L氯酸钠,0.5g/L3-硝基苯磺酸钠,1.0g/L硫酸羟胺)。结果表明:3种促进剂在常温下均能促进磷化膜形成,但促进机理不同;优选复合促进剂具有很好的协同效应,能加快成膜速度,形成均匀、致密、耐蚀性优良的磷化膜,且磷化过程不会分解出有毒气体NOX,完全可以取代亚硝酸盐。     

稀土氯化物对磷化膜层晶粒及膜重的影响

稀土作磷化促进剂,稳定性好,有利于环保,有利于提高磷化效率和质量.在磷化液中加入不同稀土(Re)氯化物,探讨了其对6061铝合金磷化膜膜重的影响.利用SEM和XRD观测了磷化膜晶粒的形貌和粒径.结果表明:适量(10～50 mg/L)稀土离子的加入使得磷化膜膜重增加,晶粒细化,在此范围内Re含量越大、Re离子半径越大,则膜重越大.而当稀土含量超过60 mg/L时,反而不利于磷化膜的生成,磷化膜膜重减轻.     

钕铁硼磁性材料磷化过程电位影响因素研究

为了研究钕铁硼磁性材料的磷化机理,并研制钕铁硼磁性材料的磷化剂,应用电化学方法研究了游离酸度、温度、促进剂、表面活性剂对钕铁硼磁性材料磷化动力学行为的影响.结果表明,钕铁硼磁性材料磷化动力学的过程分为:金属阳极溶解→钝化→金属阳极溶解→磷化成膜4步;所形成的化学转化膜并非单一的磷化膜,而是磷化和钝化的混合膜;游离酸度、温度以及促进剂对钕铁硼磷化影响较大,过高的游离酸度(高于4.8)和温度(高于40 ℃)将改变其磷化动力学的过程,使磷化难以成膜或膜层粗糙;促进剂能加速磷化的进行,但氧化性过强的促进剂(氯酸钠)只能增强钕铁硼磁性材料表面的钝化,而不能形成磷化膜.通过正交试验法,确定了钕铁硼常温磷化液的最佳配方和工艺条件:磷酸二氢钠 50 g/L,磷酸 12 mL/L,钼酸钠 0.5 g/L,促进剂 -N 0.2 g/L,阴离子表面活性剂 1.5 mL/L, FA 1.5点,TA 51点,温度 30 ℃,时间 5 min.所得磷化钝化膜薄而致密,耐腐蚀性能优异.     

纯铝的锌系磷化工艺及机理

使用商品磷化液wes-01在工业喷淋线上实现了纯铝的锌系磷化,研究了磷化温度、游离酸度、总酸度及促进剂浓度对磷化膜性能的影响,并用扫描电镜、能谱及X射线衍射分析研究了磷化膜的形貌和结构,探讨了磷化反应机理。结果表明:磷化液wes-01在游离酸度0.4～1.3点,总酸度17.0～25.0点,促进剂2.0～4.0点,温度20～40℃使用时,可以获得性能良好的磷化膜;铝的磷化膜主要由枣核状结晶体Zn3(PO4)2.4H2O组成,含有细小的白色混合结晶体ZnAl2O4和AlPO4;磷化过程中先生成细小的白色结晶即ZnAl2O4,之后在其上迅速生成AlPO4结晶体,Zn3(PO4)2.4H2O结晶体则围绕ZnAl2O4和AlPO4的混合结晶周边生长,直至完成磷化。     

Ni19Co9Mo5粉末件高温锰系磷化膜形成过程的研究

研究了Ni19Co9Mo5粉末冶金工件黑色高温锰系磷化膜的生长过程,用扫描电子显微镜(SEM)观察了不同磷化时间下磷化膜的形貌,用能谱分析仪(EDS)分析了磷化膜成分,测量了膜重随时间变化的曲线.结果表明:磷化膜晶粒不呈传统的块状,而为棒状或条状;磷化膜的生长分为基体腐蚀、成膜和膜重增加3个阶段;磷化完成大约需要15 min.     

Ni^2＋,Mn2＋和H2PO^—4含量对磷化过程及磷化膜防护性的影响

影响钢铁磷化的因素很多,仅溶液成分来说,各种加速剂、游离磷酸、Cl~-、SO_4~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)、Ni~(2+)、PO_4~(3-)等都是影响磷化膜的形成及磷化膜性能的因素,且影响程度和影响方式也不相同。本文仅对H_2PO_4~-、Mn~(2+)、Ni~(2+)的影响作一讨论。 PO_4~(3-)、Mn~(2+)、Ni~(2+)都是作为成膜剂而加入磷化液之中的,它们既影响磷化膜形成过程(金属基体腐蚀速度、磷化膜形成的时间等),又改变磷化膜的性能。增加Mn~(2+)、Ni~(2+)的含量或提高PO_4~(3-)、Zn~(2+)的比例所得到的磷化膜具有更好的抗碱性和抗热性,对于涂装,特别对于阴极电泳涂装是有利的。进一步试验表明,提高PO_4~(3-)/Zn~(2+),加入适当的Ni~(2+)、Mn~(2+)也可降低磷化膜的     

Ca~(2+)和臭氧对A3碳钢表面磷化膜的影响

在低温磷化条件下,在磷化液中加入Ca~(2+)并以臭氧作为促进剂,在A3碳钢表面制备了磷化膜。通过SEM、XRD、EDS、FT-IR以及腐蚀电化学测试等手段对磷化膜进行表征,研究了Ca~(2+)和臭氧对磷化膜的结构和性能的影响。结果表明,在磷化液中添加Ca~(2+)所得磷化膜的质量随着Ca~(2+)浓度的提高而减小,添加Ca~(2+)可细化磷化膜的晶粒、提高磷化膜的致密度和耐蚀性能;溶解在磷化液中的臭氧具有细化磷化膜晶粒和促进晶粒生长的作用,能大幅提高磷化膜晶粒的形核率和磷化膜的主体形成速度。当磷化液的pH=2.70、Ca~(2+)浓度为1.8 g/L、臭氧含量为2.50 mg/L时,磷化膜的质量为5.46 g/m~2,其耐硫酸铜点滴腐蚀时间超过122 s,在5%NaCl溶液中的腐蚀电流为0.50μA/cm~2。     

低温快速磷化液

通过对磷化促进剂和稳定剂的优选，提出了低温快速磷化工艺，并讨论了储因素对磷化膜性能的影响。应用表面，用低温快速磷化液处理的钢铁表面能生成一层完整、均匀、结合力好的灰黑色磷化膜，膜重约3．30－5．60g/m^2，膜厚3μm左右。与常规磷化工艺相比，它具有操作温度低，成膜速度快，与漆膜结合力好，耐蚀性强等优点，有利于节约能源、缩短生产周期，改善劳动环境。     

6种促进剂对钢板常温磷化的影响

磷化有利于提高钢铁的耐蚀性能,而磷化促进剂对磷化有极大的影响.为此,用电位-时间曲线测量和硫酸铜点滴试验相结合的方法,研究了钢铁常温磷化过程中6种促进剂钼酸钠、氯酸钠、双氧水、植酸、柠檬酸、OP-10对成膜速度、膜层耐蚀性等的影响.结果表明:6种促进剂都能加速磷化过程的成膜速度,其加速成膜的作用机理各不相同,在电位-时间曲线上均表现为随促进剂浓度增加,稳定电位增加;6种促进剂适宜的浓度为2.0g/L钼酸钠,0.5～1.0 g/L氯酸钠,1.0 g/L双氧水,2.0 g/L植酸,2.0 g/L柠檬酸,2.0～4.0 g/L OP-10,磷化膜的耐蚀性明显提高.     

碳钢磷化膜形成过程的研究

研究了高温锰系磷化膜在45#钢上的生长过程.分别用SEM和XRD观察和分析了磷化膜的表面形貌和成分,测量了磷化膜膜重随时间变化的关系.结果表明:磷化膜的晶体颗粒为块状,主要成分是(MnFe)5 H2·(PO4)4·4H2O,磷化的成膜时间是1 min.     

低温磷化电位-时间曲线与成膜过程研究

为了解拉丝用低温磷化膜的成膜机理,研究了其电位-时间(φ-t)曲线变化规律,并采用扫描电镜(SEM)观察了磷化膜的形貌,用X射线能谱对磷化成分进行了分析.结果表明,φ-t曲线和磷化膜生长过程可分为三个阶段:磷化第一阶段约15 s,电位快速正移,出现零星分布、长约10μm的磷化膜小晶粒;磷化第二阶段约45 s,电位快速负移,出现直径大小约10μm的薄片层状晶粒团,单个晶粒直径约5μm,晶粒与基底间存在底膜;磷化第三阶段约840 s,电位缓慢正移直至稳定,前期有大量晶粒形成并不断长大,后期晶粒显著长大,但数量变化不大,磷化膜不断增厚直至磷化反应终止.     

纳米Al2O3增强磷化膜耐磨性的研究

将α型纳米Al2O3加入到磷化液中,选择合适的分散剂,在一定的温度范围内进行磷化,通过共沉积使纳米材料包裹在磷化膜层中,以达到改善磷化膜质量、提高膜层性能的目的.研究了磷化温度、时间、分散剂和纳米用量及酸度调节剂Na2CO3 对反应的影响,通过正交试验得出最优磷化工艺参数为:18.0 g/L ZnO,1.0 g/L Ni(NO3)2,16 mL/L HNO3, 3.0 g/L Ca(NO3)2,28.5 mL/L H3PO4,5.0 g/L Mn(H2PO4)2,2.0～5.0 g/L 柠檬酸,1.0～5.0 g/L 酒石酸,3.0～5.0 g/L 复合促进剂,11.0 g/L Na2CO3,4.0 g/L α型纳米Al2O3 ,分散剂A 2.5 g/L,磷化温度80 ℃,磷化时间12 min.经X射线、扫描电镜、电子探针等测试分析发现,加入的α型纳米Al2O3在磷化膜层中基本均匀分布.用细纱纸摩擦法测试磷化膜的耐磨性,发现加入α型纳米Al2O3的磷化膜耐磨性明显增强.     

不锈钢材料磷酸盐氧化处理及溶胶-凝胶膜层研究

通过试验在不锈钢材料表面得到了磷酸盐氧化膜层以及磷化膜上的溶胶-凝胶膜层,研究了促进剂的加入对磷化膜层的影响,并通过盐雾试验、湿热试验、盐水浸泡试验、阳极极化曲线等评定了磷化膜和溶胶-凝胶膜层的耐腐蚀性能,通过拉伸试验研究了磷化膜对力学性能的影响.结果表明,磷化后的不锈钢材料有较好的耐腐蚀能力,促进剂的加入使其耐腐蚀性能进一步提高,而且其力学性能不受影响;在磷化膜上刷涂溶胶-凝胶膜层后,其耐腐蚀性能得到了进一步提高.     

低温磷化膜形成过程的研究

低碳钢试样经不同时间磷化后，用扫描电镜观察所形成的磷化膜，并监测磷化过程中试样的开路电位随时间的变化规律。研究结果表明，无定形低温磷化膜的形成过程，主要由基体浸蚀期、无定期完整膜层形成期、膜增厚及网状微裂纹形成期组成。试样的开路电位能很好地反映低温磷化膜的生成过程，可用来监控磷化膜的生长。     

中温磷化技术在钢管塑性加工中的应用

为进一步促进中温磷化技术在钢管塑性加工中的应用,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、湿热试验箱、硫酸铜点滴试验法和退膜法对中温磷化处理的钢管的耐蚀性能进行了分析,确定了最佳的中温磷化工艺.研究表明,最佳的中温磷化工艺参数为:总酸度30～40 mg/L,游离酸度4.2～5.4 mg/L,促进剂浓度3～4 mg/L,磷化温度70℃,磷化时间10 min;通过最佳中温磷化工艺所制备的钢管磷化膜结晶致密,晶粒尺寸均匀,磷化膜主要成分为Zn2Fe(PO4)·4H2O,磷化膜重可达到7.42 g/m2,磷化膜层平均厚度为3.0 μm;钢管耐硫酸铜腐蚀时间超过300 s,耐湿热性能显著提升.     

柠檬酸钠在常温磷化中的作用

传统的亚硝酸盐磷化促进剂不符合清洁生产的发展需要,为此,通过X射线衍射、极化曲线、扫描电镜方法研究了柠檬酸钠作为促进剂对常温磷化的成膜时间、成膜厚度、磷化膜的表面状态及耐蚀性等的影响.结果表明,柠檬酸钠含量在0.5～2.5g/L时能有效增加磷化膜的厚度,成膜均匀致密,膜层耐腐蚀性能最佳.     

稀土化合物La(NO_3)_3对低温磷化膜形成过程的影响

在锌系低温磷化液中添加稀土化合物La(NO3)3可以加快磷化反应速度.采用电化学方法测量了低温磷化过程φ-t曲线,并通过SEM,EDX研究了La(NO3)3对磷化膜形成过程的影响和作用.结果表明,磷化过程可以分为3个阶段:第1,2阶段主要是磷化液与基体腐蚀反应的阴极极化和去极化过程,第3阶段是晶粒的形核与长大.添加La(NO3)3对磷化第1阶段影响不大,但第2和第3阶段时间分别缩短了40%和34%.添加La(NO3)3,促进磷化膜晶粒形核,形成的磷化膜晶粒更细小致密.     

AZ31B镁合金表面锌系磷化膜制备工艺及性能研究

采用极化曲线分析方法(Tafel)及扫描电子显微镜(SEM)对AZ31B镁合金在不同磷化时间及不同磷化温度条件下所形成的锌系磷化膜的防腐性能及表面微观形貌进行了研究,并应用X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)对最佳工艺条件下所形成的磷化膜的相组成以及磷化膜的成分进行了研究.结果表明:磷化时间及磷化温度对AZ31B镁合金磷化膜的防腐性能有较大影响,其最佳磷化时间为5min,最佳磷化温度为50℃;磷化膜的成分为Zn3(PO4)2·4H2O,Zn2Mg(PO4)2以及少量的单质Zn;在锌系磷化液中AZ31B镁合金中的Mg在微阳极发生溶解而Al没有溶解.此外还探讨了AZ31B镁合金表面的磷化反应机理.     

羟胺低温磷化

为解决当前磷化工艺中存在的高温、多渣等不足,通过羟胺类低温磷化促进剂与其他传统磷化促进剂相复配,采用正交试验的方法研究了一种新型的低温磷化工艺.试验结果表明,羟胺具有优异的促进作用,硫酸羟胺是较好的室温促进剂,单独使用时的最低用量为5 g/L,与氯化钠配合使用可大大降低其有效用量,最低成膜浓度2 g/L,并能改善膜层的耐碱性.最佳磷化配方为:ZnO 10 g/L,HNO3 10 mL/L,H3PO4 15 mL/L,HAS 2 g/L, NaClO3 1.0 g/L,有机酸3.0 g/L钼酸钠0.04 g/L,促进剂A适量;酸度比 7～12;pH值 1～2;磷化时间 15～20 min;磷化温度 30 ℃.磷化膜均匀呈灰黑色,膜重8～12 g/m2,硫酸铜点滴≥130s.     

常温磷化液的研制

常规磷化液中通常含有亚硝酸钠、氟化钠等有害物质.为改善环境,选用污染小的复合促进剂,研制了一种常温锌系磷化液,并应用正交试验法得到了磷化工作液的最佳配比,考察了磷化温度、磷化时间及复合促进剂对磷化质量的影响.磷化工作液的适宜配方为:工业氧化锌5.5g/L,工业氯酸钠2.5g/L,工业硫酸镍2.6g/L,复合促进剂4.0g/L.常温下试件在该磷化液中形成的膜层CuSO4点滴试验时间＞80 s,3%NaCl溶液浸渍时间＞6 h,室内挂片60d无明显锈蚀.