Fosfatar é um processo de reação química e eletroquímica para formar um filme químico da conversão do fosfato, que seja chamado fosfatar o filme. A finalidade de fosfatar é principalmente fornecer a proteção para o metal baixo e impedir até certo ponto o metal da corrosão; É usada aprontando antes da pintura para melhorar a resistência da adesão e de corrosão do filme da pintura; É usada para a lubrificação antifrição no processo da trabalho a frio do metal.
1. Base racional:
O processo fosfatando inclui reações químicas e eletroquímicas. O mecanismo fosfatando da reação de sistemas e de materiais fosfatando diferentes é complexo. Embora os cientistas façam muita pesquisa nesta área, não têm compreenderam-na ainda inteiramente. Há muito tempo, o mecanismo fosfatando da formação do filme foi descrito simplesmente por uma equação da reação química:
8Fe+5Me (H2PO4) 2+8H2O+H3PO4Me2Fe (PO4) 2 · 4H2O (membrana) +Me3 (PO4) · (Membrana) +7FeHPO4 (sedimento) +8H2 ↑ 4H2O
Eu é manganês, Zn, etc. Machu, etc. acreditou que o aço imergido em uma solução de alta temperatura que contém o ácido fosfórico e o fosfato de dihydrogen formará um filme fosfatando cristalino composto de depósitos do fosfato, e produz o sedimento do hidrogênio do ferro do fosfato e o hidrogênio. A explicação deste mecanismo é um pouco áspera e não pode completamente explicar o filme que forma o processo. Com o aprofundamento gradual de fosfatar a pesquisa, hoje, os eruditos concordam que o filme fosfatando que forma o processo consiste principalmente nas seguintes quatro etapas:
①Gravura a água-forte ácida reduz o H+concentration na superfície do metal baixo
Fe – 2e→ Fe2+
2H2-+2e→2 [H] (1)
H2
②Agente de aceleração (oxidante)
[O] + → [H] [R] +H2O
→ Fe3++ de Fe2++ [O] [R]
Na fórmula, [O] é o acelerador (oxidante), e [R] é o produto da redução. Porque o acelerador oxida o átomo de hidrogênio gerou na primeira etapa da reação, a velocidade da reação (1) é acelerado, que conduz mais a uma queda brusca no H+concentration na superfície de metal. Ao mesmo tempo, Fe2+in a solução é oxidado a Fe3+.
③Dissociação de vários estágios do fosfato
H3PO4 H2PO4-+H+ HPO42-+2H+ PO43-+3H- (3)
Devido à queda brusca de H+concentration na superfície de metal, ao equilíbrio da dissociação do fosfato em todos os movimentos dos níveis à direita, e finalmente a PO43 -.
④O fosfato precipita e cristaliza-se em fosfatar o filme
Quando PO43 - separado da superfície de metal alcança o produto de solubilidade Ksp constante com íons do metal (tais como Zn2+, Mn2+, Ca2+, Fe2+) na solução (relação) do metal, precipitação do fosfato será formado
Zn2++Fe2++PO43-+H2O→Zn2Fe (PO4) 2·4H2O↓ (4)
3Zn2++2PO43-+4H2O=Zn3 (PO4) 2·4H2O↓ (5)
Fosfate a precipitação e as moléculas de água formam junto fosfatar o núcleo de cristal, que continua a crescer em fosfatar grões, e as grões incontáveis são empilhadas proximamente para formar metafisicamente um filme fosfatando.
A reação lateral da precipitação do fosfato formará fosfatar o sedimento
Fe3++PO43-=FePO4 (6)
O mecanismo acima não pode somente explicar o filme fosfatando que forma o processo de série do cálcio da série do zinco, da série do manganês e do zinco, mas igualmente guiar o projeto de fosfatar a fórmula e o processo. Do mecanismo acima, pode-se ver que os oxidante apropriados podem melhorar a velocidade da reação (2); Abaixe H+concentration pode fazer o equilíbrio da dissociação da reação da dissociação do fosfato (3) mais facilmente mover-se para a direita separar PO43 -; Se há emperramento ativo da superfície do ponto na superfície de metal, a reação da precipitação (4) (5) pode formar núcleos da precipitação do fosfato sem demasiado supersaturation; A geração de fosfatar o sedimento depende da reação (1) e da reação (2). A concentração alta de solução de H+in e de acelerador forte aumentará o sedimento. Em conformidade, na aplicação fosfatando real da fórmula e do processo, a superfície é: um acelerador forte apropriado (oxidante); Relação ácida alta (ácido livre relativamente baixo, isto é H+concentration); Ajustar a superfície de metal para ter um ponto ativo pode melhorar a velocidade fosfatando da reação, e pode rapidamente formar um filme em uma temperatura mais baixa. Consequentemente, o mecanismo acima é seguido geralmente no projeto da fórmula fosfatando rápida da baixa temperatura, e o acelerador forte, a relação ácida alta, o processo de harmonização de superfície, etc. são selecionados.
Sobre fosfatar o sedimento. Porque o sedimento fosfatando é principalmente FePO4, a quantidade de Fe3+must para ser reduzido a fim reduzir a quantidade de sedimento. Isto é, dois métodos são adotados: reduza o H+concentration de fosfatar a solução (baixa acidez livre) para reduzir a oxidação de Fe2+to Fe3+.
O mecanismo fosfatando do zinco e do alumínio é basicamente o mesmo que acima. A velocidade fosfatando do material do zinco é rápida, e o filme fosfatando é composto somente do fosfato do zinco, e há pouco sedimento. Geralmente, mais compostos de flúor são adicionados a fosfatar de alumínio para formar AlF3 e AlF63 -. O mecanismo da polimerização fosfatando de alumínio da etapa é basicamente o mesmo que acima.
2. Fosfatando a classificação
Há muitos métodos da classificação para fosfatar, mas são classificados geralmente de acordo com fosfatar o filme que forma o sistema, fosfatando a espessura de filme, fosfatando a temperatura e o tipo do acelerador.
2,1 classificação de acordo com fosfatar o sistema do filme
De acordo com o filme fosfatando que forma o sistema, é dividido principalmente em seis categorias: sistema do zinco, sistema do cálcio do zinco, sistema do manganês do zinco, sistema do manganês, sistema do ferro e sistema amorfo do ferro.
Os componentes principais do zinco que fosfatam a solução do banho são: Zn2+, H2PO3 -, NO3 -, H3PO4, acelerador, etc. A composição principal do filme fosfatando formado (peças de aço): Zn3 (po4) 2 · 4H2O, Zn2Fe (PO4) 2 · 4H2O. As grões fosfatadas são dendrítico, aciculares e porosas. É amplamente utilizado para aprontar antes da lubrificação da pintura, a anticorrosiva e da trabalho a frio da antifricção.
Os componentes principais do cálcio do zinco que fosfatam a solução do banho são: Zn2+, Ca2+, NO3 -, H2PO4 -, H3PO4 e outros aditivos. A composição principal de fosfatar o filme (peças de aço): Zn2Ca (PO4) 2 · 4H2O, Zn2Fe (PO4) 2 · 4H2O, Zn3 (PO4) 2 · 4H2O. As grões fosfatadas são grânulo compactos (às vezes com a grande agulha como grões) com poucos poros. É usada para a escorva e anticorrosivo antes da pintura.
A composição principal do manganês do zinco que fosfata a solução do banho: Zn2+, Mn2+, NO3 -, H2PO4 -, H3PO4 e outros aditivos. A composição principal do filme fosfatando: Zn2Fe (PO4) 2 · 4H2O, Zn3 (PO4) 2 · 4H2O, (manganês, Fe) 5H2 (PO4) 4 · 4H2O. As grões fosfatando estão no formulário de cristal misturado dendrítico da agulha granulada com poucos poros. É amplamente utilizado para aprontar antes da lubrificação da pintura, a anticorrosiva e a antifrição durante a trabalho a frio.
A composição principal do manganês que fosfata a solução do banho: Mn2+, NO3 -, H2PO4, H3PO4 e outros aditivos. A composição principal de fosfatar o filme formada nas peças de aço: (Manganês, Fe) 5H2 (PO4) 4 · 4H2O. O filme fosfatando é grosso com poucos poros, e as grões fosfatando são densas. É amplamente utilizado na lubrificação anticorrosiva e da trabalho a frio da antifricção.
A composição principal do ferro que fosfata a solução do banho: Fe2+, H2PO4, H3PO4 e outros aditivos. A composição principal do filme fosfatando (workpiece de aço): Fe5H2 (PO4) 4 · 4H2O. O filme fosfatando é grosso, a temperatura fosfatando é alta, o tempo do tratamento é longo, o filme tem muitos poros, e as grões fosfatando são granuladas. É usado para a lubrificação anticorrosiva e da trabalho a frio da antifricção.
Os componentes principais do ferro amorfo que fosfatam a solução do banho: Na+ (NH4+), H2PO4, H3PO4, MoO4 - (ClO3 -, NO3 -) e outros aditivos. A composição principal de fosfatar o filme (peças de aço): Fe3 (PO4) 2 · 8H2O, Fe2O3. O filme fosfatando é fino, e a micro estrutura do filme é distribuição planar da fase amorfa, que é usada somente aprontando antes da pintura.
2,2 classificação de acordo com a espessura de fosfatar o filme
De acordo com a espessura de fosfatar o filme (peso de fosfatar o filme), pode ser dividido em quatro tipos: peso pesado de pouco peso, de pouco peso, secundário secundário e peso pesado. O peso do filme de pouco peso secundário é somente 0.1~1.0g/m2. Geralmente, é sistema amorfo do ferro que fosfata o filme, que é usado somente aprontando antes da pintura, especialmente para grandes workpieces deformados. O filme de pouco peso pesa 1.1~4.5 g/m2, e é amplamente utilizado para aprontar antes da pintura, mas usado menos em indústrias de processamento anticorrosivas e frias. A espessura do filme fosfatando pesado secundário é 4,6 ~ 7,5 g/m2. Devido ao grande peso do filme, o filme é grosso (generally>3 o μ m) é usado menos como a primeira demão antes de pintar (usada somente como a primeira demão antes da pintura para as peças de aço basicamente não deformadas), e pode ser usado para que a prevenção de corrosão e o processamento frio reduza a fricção e a lubrificação. O filme pesado pesa mais de 7,5 g/m2 e não é usado como a primeira demão antes da pintura. É amplamente utilizado para anticorrosivo e a trabalho a frio.
2,3 classificação de acordo com fosfatar a temperatura do tratamento
De acordo com a temperatura do tratamento, pode ser dividido na temperatura normal, na baixa temperatura, na temperatura média e na alta temperatura. Fosfatar normal da temperatura é não fosfatar de aquecimento. A temperatura geral do tratamento de fosfatar da baixa temperatura é o ℃ 30-45. Fosfatar médio da temperatura é geralmente o ℃ 60~70. Fosfatar de alta temperatura é geralmente maior do ℃ 80. O método próprio da divisão da temperatura não é restrito. Às vezes há temperatura média secundária e uns métodos de alta temperatura do sub, segundo os desejos de cada pessoa, mas o método acima da divisão é seguido geralmente.
2,4 classificação de acordo com o tipo do acelerador
Desde que há somente alguns tipos de fosfatar aceleradores, é útil compreender a solução do banho de acordo com o tipo de aceleradores. A temperatura fosfatando do tratamento pode geralmente ser determinada de acordo com o tipo de acelerador, por exemplo, o acelerador NO3 é principalmente fosfatar médio da temperatura. Os aceleradores são divididos principalmente no tipo do nitrato, no tipo do nitrito, no tipo do clorato, no tipo orgânico do nitreto, no tipo do molibdato e em outros tipos principais. Cada tipo do acelerador pode ser usado junto com outros aceleradores, e há muitas séries do ramo. O tipo do nitrato inclui: NO3 - tipo, NO3 - /NO2 - (tipo autogêneo). Os tipos do clorato incluem: ClO3 -, ClO3 - /NO3 -, ClO3 - /NO2 -. O nitrito inclui: nitroguanidine R - NO2 - /ClO3 -. O tipo do molibdato inclui MoO4 -, MoO4 - /ClO3 -, MoO4 - /NO3 -.
Há muitas maneiras de classificar fosfatar, por exemplo, pode ser dividido nas peças de aço, nas peças de alumínio, nas peças do zinco e nas peças misturadas pelo material.
pré-tratamento de 2、 antes de fosfatar
Geralmente, fosfatar o tratamento exige que a superfície do workpiece deve ser superfície de metal limpa (à exceção de dois em uma, em três em um e em quatro em um). Antes de fosfatar, os workpieces devem ser pretreated para remover o ajuste da graxa, da oxidação, do pele do óxido e o de superfície. Em particular, fosfatar para aprontar antes da pintura exige o ajuste de superfície fazer a superfície de metal tem determinada “atividade”, para obter um uniforme, filme fosfatando fino e denso, e cumpre as exigências de melhorar a resistência da adesão e de corrosão do filme da pintura. Consequentemente, fosfatar o pré-tratamento é a base para obter o filme fosfatando de alta qualidade.
1. desengraxe
A finalidade da remoção da graxa é remover a graxa e a sujeira gordurosa na superfície do workpiece. Incluindo o método mecânico e o método químico. O método mecânico inclui principalmente a escovadela manual, sopro de areia e o sopro de tiro, a queimadura da chama, o método químico etc. incluem principalmente a limpeza solvente, a limpeza do agente de limpeza ácida, a limpeza alcalina forte da solução e a baixa limpeza alcalina do agente de limpeza. O seguinte descreve o processo desengraxando químico.
1,1 limpeza solvente
O método solvente é usado geralmente para remover a graxa pelo método não inflamável do vapor do halohydrocarbon ou pelo método da emulsificação. O método o mais comum é usar o vapor do trichloroethane, do tricloroetileno e do percloroetileno para remover a graxa. O vapor que desengraxa é rápido, eficiente, limpo e completo, e tem um efeito muito bom da remoção em todos os tipos do óleo e da graxa. Adicionar uma determinada quantia da emulsão em hidrocarbonetos desinfectados tem o bom efeito em embeber e na pulverizar. Devido à toxicidade de halogênios desinfectados e da alta temperatura da vaporização, assim como à aparência de baixos agentes de limpeza alcalinos água-baseados novos, do vapor solvente e de métodos desengraxando da loção são usados raramente agora.