鋼鐵常溫彩色磷化工藝與成膜機理研究.pdf

1、在金屬表面處理中，當前磷化技術是被應用較廣和技術較成熟的一種，而開發(fā)無毒低污染的常溫磷化液是目前研究的熱點之一，但是目前常溫磷化液中，鋅系磷化液磷化膜的顏色大多是灰色和灰黑色耐蝕性較好但裝飾性不佳，鐵系磷化液中雖然能得到彩色磷化膜，裝飾性優(yōu)良，但是工藝不穩(wěn)定，磷化膜非常薄，耐蝕性差。因而研發(fā)既有裝飾性又有優(yōu)良耐蝕性的磷化膜迫在眉睫。
　　 本文就是在上述背景下，分析了國內(nèi)外有關低溫和常溫磷化技術狀況的基礎上，通過單因素試驗摸索和

2、正交試驗優(yōu)化，研究出了兩種常溫、低毒、無渣、快速磷化液分別用于金黃色磷化和藍色磷化。其主要工作和結論如下：
　　 ⑴通過單因素試驗摸索，確立了金黃色磷化工藝所用新型常溫、無毒、無渣磷化液基礎配方的主要成分范圍。
　　 ⑵在基礎配方的基礎上，通過正交優(yōu)化試驗和工藝參數(shù)單因素試驗確定了金黃色磷化工藝所用磷化液最佳配方和合適的工藝參數(shù)范圍，其中磷化液組成：HO-R-COOH3.0g/L、促進劑3.5g/L、磷酸鈉3.0g/L、

3、鋅離子4.8g/L、酸式磷酸錳1.2g/L、磷酸13.6mL/L。磷化工藝參數(shù)范圍：溫度25～31℃；pH=2.34～2.84；磷化處理時間15～20min，在此工藝參數(shù)范圍內(nèi)以優(yōu)化配方處理都能得到外觀和耐蝕性良好的金黃色磷化膜，其中當工藝參數(shù)為：磷化液溫度30℃，pH2.34，磷化時間為16min時，能獲得外觀和耐蝕性最佳的金黃色磷化膜，并驗證了此磷化膜的外觀、微觀結晶形貌、耐硫酸銅點滴性、耐鹽水性等性能。
　　 ⑶通過金黃色

4、磷化過程開路電位-時間曲線測試探討了溫度和pH對磷化成膜過程的影響。結果發(fā)現(xiàn)在一定溫度范圍內(nèi)，溫度越高，pH越高，磷化時開路電位越快達到穩(wěn)定，磷化速度越快；磷化開始時初始電位與磷化結束時達到的穩(wěn)定電位的差值越大，所得的磷化膜耐蝕性越好。另外，金黃色磷化膜成膜過程可以分為四個階段，第一階段O～80秒，開路電位隨磷化的進行迅速下降；第二階段：80～280秒，開路電位隨磷化時間延長緩慢下降區(qū)，第三階段280～460秒，開路電位達到穩(wěn)定，第四階

5、段，460秒以后電位隨磷化時間延長緩慢上升。
　　 ⑷通過正交優(yōu)化試驗和單因素試驗獲得了藍色磷化工藝所用常溫、低毒、無渣磷化液配方與工藝，結果如下：氧化鋅4.0g/L；磷酸12ml/L;酸式磷酸錳1.2g/L；磷酸鈉3.8g/L；輔助促進劑3.5g/L;硝酸鎳3.1g/L;促進劑1.3g/L;銅鹽0.077g/L。
　　 工藝參數(shù)磷化液pH2.5～3.0；磷化溫度23～31℃；磷化處理時間15min。
　　 ⑸以

6、最優(yōu)配方和工藝參數(shù)為基礎進行了驗證試驗，主要驗證了藍色磷化膜的外觀、膜重、微觀結晶形貌、耐鹽水性、耐硫酸銅點滴性。
　　 ⑹通過開路電位-時間曲線和SEM研究了此藍色磷化膜的成膜過程，并利用EDS和XPS分析了此藍色磷化膜最終成分和物相組成。
　　 ⑺分別從工藝過程、生產(chǎn)成本、溶液成分成本和毒性對比了藍色磷化磷化液、常溫發(fā)藍液和高溫發(fā)藍液優(yōu)劣，同時對比該藍色磷化膜與常溫發(fā)藍膜和高溫發(fā)藍膜的耐蝕性。認為此磷化液可以代替普通