El fosfatar es un proceso de la reacción química y electroquímica para formar una película química de la conversión del fosfato, se llama que fosfatar la película. El propósito de fosfatar es principalmente proporcionar la protección para el metal bajo y prevenir el metal de la corrosión hasta cierto punto; Se utiliza para preparar antes de la pintura para mejorar la resistencia a la adherencia y a la corrosión de la película de la pintura; Se utiliza para la lubricación antifricción en proceso del trabajo en frío del metal.
1. Análisis razonado:
El proceso que fosfata incluye reacciones químicas y electroquímicas. El mecanismo de la reacción que fosfata de diversos sistemas y materiales que fosfatan es complejo. Aunque los científicos hayan hecho mucha investigación en esta área, no tienen la entendían todavía completamente. Hace mucho tiempo, el mecanismo de la formación de la película que fosfataba fue descrito simplemente por una ecuación de la reacción química:
8Fe+5Me (H2PO4) 2+8H2O+H3PO4Me2Fe (PO4) 2 · 4H2O (membrana) +Me3 (PO4) · +7FeHPO4 (sedimento) +8H2 ↑ 4H2O (membrana)
Es manganeso, Zn, etc. Machu, el etc. creyó que el acero sumergido en una solución da alta temperatura que contiene el ácido fosfórico y el fosfato de biácido formará una película que fosfata cristalina integrada por depósitos del fosfato, y produce el sedimento del hidrógeno del hierro del fosfato y el hidrógeno. La explicación de este mecanismo es bastante áspera y no puede explicar totalmente el proceso filmógeno. Con la profundización gradual de fosfatar la investigación, hoy, los escolares están de acuerdo que el proceso filmógeno que fosfata consiste en principalmente los cuatro pasos siguientes:
①La aguafuerte ácida reduce el H+concentration en la superficie del metal bajo
FE – 2e→ Fe2+
2H2-+2e→2 [H] (1)
H2
②Agente de aceleración (oxidante)
[O] + → [H] [R] +H2O
→ Fe3++ [R] de Fe2++ [O]
En la fórmula, [O] es el acelerador (oxidante), y [R] es el producto de la reducción. Porque el acelerador oxida se acelera el átomo de hidrógeno generó en el primer paso de la reacción, la velocidad de la reacción (1), que lleva más lejos a una caída brusca en el H+concentration en la superficie de metal. Al mismo tiempo, Fe2+in la solución se oxida a Fe3+.
③Disociación gradual del fosfato
H3PO4 H2PO4-+H+ HPO42-+2H+ PO43-+3H- (3)
Debido a la caída brusca de H+concentration en la superficie de metal, al equilibrio de la disociación del fosfato en todos los movimientos de los niveles a la derecha, y finalmente a PO43 -.
④El fosfato se precipita y cristaliza en fosfatar la película
Cuando PO43 - disociado de superficie de metal alcanza el producto de solubilidad Ksp constante con los iones del metal (tales como Zn2+, Mn2+, Ca2+, Fe2+) en la solución (interfaz) del metal, precipitación del fosfato será formado
Zn2++Fe2++PO43-+H2O→Zn2Fe (PO4) 2·4H2O↓ (4)
3Zn2++2PO43-+4H2O=Zn3 (PO4) 2·4H2O↓ (5)
Fosfate la precipitación y las moléculas de agua junto forman fosfatar el núcleo cristalino, que continúa creciendo en fosfatar granos, y los granos incontables se apilan de cerca para formar una película que fosfata metafísico.
La reacción secundaria de la precipitación del fosfato formará fosfatar el sedimento
Fe3++PO43-=FePO4 (6)
El mecanismo antedicho puede no sólo explicar el proceso filmógeno que fosfata de la serie del calcio de la serie del cinc, de la serie del manganeso y del cinc, pero también dirigir el diseño de fosfatar fórmula y proceso. Del mecanismo antedicho, puede ser visto que los oxidantes apropiados pueden mejorar la velocidad de la reacción (2); Baje H+concentration puede hacer que el equilibrio de la disociación de la reacción de la disociación del fosfato (3) más fácilmente se mueve a la derecha de disociar PO43 -; Si hay atascamiento activo de la superficie del punto en la superficie de metal, la reacción de la precipitación (4) (5) puede formar núcleos de la precipitación del fosfato sin demasiada sobresaturación; La generación de fosfatar el sedimento depende de la reacción (1) y de la reacción (2). La alta concentración de solución de H+in y de acelerador fuerte aumentará el sedimento. Por consiguiente, en la fórmula que fosfata real y la puesta en práctica de proceso, la superficie es: un acelerador fuerte apropiado (oxidante); Ratio de alto grado de ácido (ácido libre relativamente bajo, es decir H+concentration); El ajuste de la superficie de metal para tener un punto activo puede mejorar la velocidad de la reacción que fosfata, y puede formar rápidamente una película en una temperatura más baja. Por lo tanto, el mecanismo antedicho se sigue generalmente en el diseño de fórmula que fosfata rápida de la baja temperatura, y se seleccionan el acelerador fuerte, el ratio de alto grado de ácido, el proceso de ajuste superficial, los etc.
Sobre fosfatar el sedimento. Porque el sedimento que fosfata es principalmente FePO4, la cantidad de Fe3+must ser reducido para reducir la cantidad de sedimento. Es decir, dos métodos se adoptan: reduzca el H+concentration de fosfatar la solución (acidez libre baja) para reducir la oxidación de Fe2+to Fe3+.
El mecanismo que fosfata del cinc y del aluminio es básicamente lo mismo que arriba. La velocidad que fosfata del material del cinc es rápida, y la película que fosfata se compone solamente del fosfato del cinc, y hay poco sedimento. Generalmente, más compuestos de flúor se añaden a fosfatar de aluminio para formar AlF3 y AlF63 -. El mecanismo de la polimerización de aluminio del paso que fosfata es básicamente lo mismo que arriba.
2. Fosfatar la clasificación
Hay muchos métodos de la clasificación para fosfatar, pero se clasifican generalmente según fosfatar el sistema filmógeno, fosfatando espesor del film, fosfatando temperatura y el tipo del acelerador.
2,1 clasificación según fosfatar el sistema de la película
Según el sistema filmógeno que fosfata, se divide principalmente en seis categorías: sistema del cinc, sistema del calcio del cinc, sistema del manganeso del cinc, sistema del manganeso, sistema del hierro y sistema amorfo del hierro.
Los componentes principales del cinc que fosfatan la solución del baño son: Zn2+, H2PO3 -, NO3 -, H3PO4, acelerador, etc. La composición principal de la película que fosfata formada (piezas de acero): Zn3 (po4) 2 · 4H2O, Zn2Fe (PO4) 2 · 4H2O. Los granos fosfatados son dendríticos, aciculares y porosos. Es ampliamente utilizado para preparar antes de la lubricación de la pintura, anticorrosión y del trabajo en frío de la antifricción.
Los componentes principales del calcio del cinc que fosfatan la solución del baño son: Zn2+, Ca2+, NO3 -, H2PO4 -, H3PO4 y otros añadidos. La composición principal de fosfatar la película (piezas de acero): Zn2Ca (PO4) 2 · 4H2O, Zn2Fe (PO4) 2 · 4H2O, Zn3 (PO4) 2 · 4H2O. Los granos fosfatados son gránulos compactos (a veces con la aguja grande como granos) con pocos poros. Se utiliza para el oscurecimiento y anticorrosión antes de la pintura.
La composición principal del manganeso del cinc que fosfata la solución del baño: Zn2+, Mn2+, NO3 -, H2PO4 -, H3PO4 y otros añadidos. La composición principal de la película que fosfata: Zn2Fe (PO4) 2 · 4H2O, Zn3 (PO4) 2 · 4H2O, (manganeso, FE) 5H2 (PO4) 4 · 4H2O. Los granos que fosfatan están en forma cristalina mezclada dendrítica de la aguja granular con pocos poros. Es ampliamente utilizada para preparar antes de la lubricación de la pintura, anticorrosión y antifricción durante trabajo en frío.
La composición principal del manganeso que fosfata la solución del baño: Mn2+, NO3 -, H2PO4, H3PO4 y otros añadidos. La composición principal de fosfatar la película formada en las piezas de acero: (Manganeso, FE) 5H2 (PO4) 4 · 4H2O. La película que fosfata es gruesa con pocos poros, y los granos que fosfatan son densos. Es ampliamente utilizada en la lubricación anticorrosión y del trabajo en frío de la antifricción.
La composición principal del hierro que fosfata la solución del baño: Fe2+, H2PO4, H3PO4 y otros añadidos. La composición principal de la película que fosfata (objeto de acero): Fe5H2 (PO4) 4 · 4H2O. La película que fosfata es gruesa, la temperatura que fosfata es alta, el tiempo del tratamiento es largo, la película tiene muchos poros, y los granos que fosfatan son granulares. Se utiliza para la lubricación anticorrosión y del trabajo en frío de la antifricción.
Los componentes principales del hierro amorfo que fosfatan la solución del baño: Na+ (NH4+), H2PO4, H3PO4, MoO4 - (ClO3 -, NO3 -) y otros añadidos. La composición principal de fosfatar la película (piezas de acero): Fe3 (PO4) 2 · 8H2O, Fe2O3. La película que fosfata es fina, y la estructura micro de la película es distribución planar de la fase amorfa, que se utiliza solamente para preparar antes de la pintura.
2,2 clasificación según el grueso de fosfatar la película
Según el grueso de fosfatar la película (peso de fosfatar la película), puede ser dividido en cuatro tipos: peso pesado ligero, ligero, sub sub y peso pesado. El peso de la película ligera secundaria es solamente 0.1~1.0g/m2. Generalmente, es sistema amorfo del hierro que fosfata la película, que se utiliza solamente para preparar antes de la pintura, especialmente para los objetos deformados grandes. La película ligera pesa 1.1~4.5 g/m2, y es ampliamente utilizada para preparar antes de la pintura, pero utilizado menos en industrias de transformación anticorrosión y frías. El grueso de la película que fosfata pesada sub es 4,6 ~ 7,5 g/m2. Debido al peso grande de la película, la película es gruesa (generally>3 el μ m) se utiliza menos como la cartilla antes de pintar (usada solamente como la cartilla antes de la pintura para las piezas de acero básicamente no deformadas), y puede ser utilizada para que la prevención de corrosión y el proceso frío reduzcan la fricción y la lubricación. La película pesada pesa más de 7,5 g/m2 y no se utiliza como cartilla antes de la pintura. Es ampliamente utilizada para anticorrosión y el trabajo en frío.
2,3 clasificación según fosfatar temperatura del tratamiento
Según temperatura del tratamiento, puede ser dividido en temperatura normal, baja temperatura, temperatura media y temperatura alta. El fosfatar normal de la temperatura es no el fosfatar de calefacción. La temperatura general del tratamiento de fosfatar de la baja temperatura es el ℃ 30-45. El fosfatar medio de la temperatura es generalmente el ℃ 60~70. El fosfatar de alta temperatura es generalmente mayor del ℃ 80. El método sí mismo de la división de la temperatura no es estricto. A veces hay temperatura media sub y métodos des alta temperatura del submarino, dependiendo de los deseos de cada persona, pero el método antedicho de la división se sigue generalmente.
2,4 clasificación según tipo del acelerador
Puesto que hay solamente algunas clases de fosfatar aceleradores, es útil entender la solución del baño según el tipo de aceleradores. La temperatura del tratamiento que fosfata se puede determinar generalmente según el tipo de acelerador, por ejemplo, el acelerador NO3 es principalmente el fosfatar medio de la temperatura. Los aceleradores se dividen principalmente en tipo del nitrato, tipo del nitrito, tipo del clorato, tipo orgánico del nitruro, tipo del molibdato y otros tipos principales. Cada tipo del acelerador se puede utilizar así como otros aceleradores, y hay muchas series de la rama. El tipo del nitrato incluye: NO3 - tipo, NO3 - /NO2 - (tipo autógeno). Los tipos del clorato incluyen: ClO3 -, ClO3 - /NO3 -, ClO3 - /NO2 -. El nitrito incluye: nitroguanidine R - NO2 - /ClO3 -. El tipo del molibdato incluye MoO4 -, MoO4 - /ClO3 -, MoO4 - /NO3 -.
Hay muchas maneras de clasificar fosfatar, por ejemplo, puede ser dividido en las piezas de acero, las piezas de aluminio, las piezas del cinc y las piezas mezcladas por el material.
tratamiento previo de 2、 antes de fosfatar
En general, fosfatar el tratamiento requiere que la superficie del objeto sea superficie de metal limpia (a excepción de dos en una, tres en uno y cuatro en uno). Antes de fosfatar, los objetos se deben pretratar para quitar el ajuste de la grasa, del moho, del piel del óxido y superficial. Particularmente, el fosfatar para preparar antes de la pintura requiere el ajuste superficial hacer la superficie de metal tiene cierta “actividad”, para obtener un uniforme, película que fosfata fina y densa, y cumple los requisitos de mejorar la resistencia a la adherencia y a la corrosión de la película de la pintura. Por lo tanto, fosfatar el tratamiento previo es la base para obtener la película que fosfata de alta calidad.
1. desengrase
El propósito del retiro de la grasa es quitar la grasa y la suciedad grasienta en la superficie del objeto. Incluyendo método mecánico y método químico. El método mecánico incluye principalmente el cepillado manual, voladura de arena y el chorreo con granalla, la quema de la llama, el método químico del etc. incluye principalmente la limpieza solvente, la limpieza del agente de limpieza ácida, la limpieza alcalina fuerte de la solución y la limpieza alcalina baja del agente de limpieza. Lo que sigue describe el proceso de desengrase químico.
1,1 limpieza solvente
El método solvente es utilizado generalmente para quitar la grasa por método no inflamable del vapor del halohydrocarbon o método de la emulsificación. El método más común es utilizar el vapor del tricloroetano, del tricloroetileno y del percloroetileno para quitar la grasa. El vapor que desengrasa es rápido, eficiente, limpio y completo, y tiene un efecto muy bueno del retiro sobre toda clase de aceite y de grasa. El adición de una determinada cantidad de emulsión en los hidrocarburos tratados con cloro tiene buen efecto en la impregnación y la rociadura. Debido a la toxicidad de halógeno tratados con cloro y de la alta temperatura de la vaporización, así como al aspecto de los nuevos agentes de limpieza alcalinos bajos a base de agua, del vapor solvente y de los métodos de desengrase de la loción ahora se utilizan raramente.