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钢、锌、铝同槽磷化处理技术

信息来源:paintkey.com  时间:2009-11-16  浏览次数:304

  节选自《碳钢、锌、铝同槽磷化技术的研究》


  【英文题名】 Research on Technique of Phosphating Carbon Steel, Zinc, Aluminum in One Phosphating Trough


  【作者中文名】 张大为 【导师】 李淑英


  【学位授予单位】 大连理工大学


  在确保车身安全性的前提下,减轻车身自重,使整车性能优化,节省能源更经济,汽车轻量化是未来轿车发展的趋势,国外己有多家汽车制造厂用轻型复合材料及铝合金成功取代钢材。另一方面,延长车身耐锈蚀的时间(传统的涂装工艺一般只能保证车身6年左右的耐锈蚀,特别是车身的边缘部分),这就促成了镀锌板在车体易腐蚀的部分或整车身的大量应用。现在的车体中,一部分零部件开始使用了钢件、镀锌板、铝件在同一车体混用,因此在同一磷化槽中对钢、锌、铝进行磷化处理是未来磷化技术的一个重要发展方向。


  1 同槽磷化处理的反应原理


  (1)铁的磷化反应:


酸对基体表面的腐蚀反应为(界面pH上升)


Fe+2H+→Fe2++H2     (1.11)


随着基体表面的pH上升,析出磷酸盐的沉淀物:


3Zn(H2PO4)2→Zn3(PO4)2·4H2O+H3PO4     (1.12)


     皮膜Hopeite


     (1.13)


         皮膜Phosphophillite


  (2)铝的磷化反应:


酸对基体表面的腐蚀反应为(界面pH上升):


     (1.14)


随着基体表面的pH上升,析出磷酸盐的沉淀物:


     (1.15)


  (3)锌的磷化反应:


酸对基体表面的浸蚀反应为(界面pH上升):


     (1.16)


随着基体表面的pH上升,析出磷酸盐的沉淀物:


     (1.17)


  2 碳钢、锌、铝同槽磷化处理的发展现状


  关于碳钢的磷化技术己经发展成熟,而针对于锌和铝的磷化技术正在发展中,在国内进行这方面研究的人已经开始多了起来,而在国外已经应用于工业生产中,但是对于在同一磷化槽中对碳钢、锌、铝的工件进行磷化处理在国内外都是比较新的课题,关于这个方面的文献比较少,在国内来说,董武波[60]对于铝铁混材整车的磷化工艺进行了研究,通过加入氟离子来控制Al3+的浓度以确保铝铁混材磷化的顺利进行;唐春华[61]研制了低温锌铁异材磷化剂和低温铝铁异材磷化剂,并介绍了相应的磷化工艺和工艺参数,而国外有专利[62]提出在磷化液中加入稀土化合物用两步法来达到同槽磷化碳钢、锌和铝的目的。


  3 同槽磷化处理存在的问题


  通过观察上面的反应式,可以看出碳钢、铝、锌的磷化反应机理基本是相同的,所以在同一种磷化液中同时处理具有碳钢、铝、锌的多金属试件是完全可行的,但是实际上在磷化液中各金属表面形成很薄、疏松的磷化膜,甚至根本没有磷化膜形成,这是因为是在磷化液中有大量的Al3+离子存在,导致磷化液中毒,使难溶性磷酸盐很难沉积在金属的表面,妨碍磷化膜的生成。


Al3+离子妨碍磷化膜生成的机理


磷酸锌:     (1.18)


沉淀平衡的pH=4.2


磷酸铝:     (1.19)


  沉淀平衡的pH=3.3


  由于Al3+沉淀平衡的pH值比Zn2+沉淀平衡(磷化膜)PH值低,则Al3+的沉淀平衡反应就先进行。如果被处理界面存在Al3+离子时,仅生成AlPO4沉淀,而不能生成Zn3(PO4)2·H2O的磷化膜沉淀,阻碍了金属表面磷化膜的形成。

    ——本信息真实性未经中国涂料网证实,仅供您参考