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磷化液的化学平衡与影响因素

作者: 发布时间:2016-03-22 浏览次数:2709
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  许多磷化膜都是由三代金属磷酸盐组成的,磷化液的主要成分(至少开始时是这样)是可溶性一代磷酸盐。因此,代表各种磷化剂的基本平衡方程式是:
  一代磷酸盐←→三代磷酸盐+磷酸
  (可溶物)         (不可溶物)
  这是一个只是由于释放或吸收磷酸而发生平衡移动的方程。
  例如,锌系磷化液(锌系磷化剂),新配制时含有一代磷酸锌(Zn(H2PO4) 2)。在特定的条件下,磷化钢铁件得到的磷化膜是由含四个结晶水的三代磷酸锌组成的。因此,基本方程式为
  3Zn(H2PO4)2←→Zn3(PO4) 2+H3PO4
  这说明游离酸浓度的重要性和游离酸浓度变化对沉积在金属表面的磷酸盐数量的影响。
  K·布莱克史兰认为存在一个常数K随组成一代和三代磷酸盐的金属的性质、溶液的温度和pH值及总浓度的不同而变。他们引用了G.若斯乐的研究成 果,给出在980°时不同金属的K值如下:
  亚铁       锰          锌
  0.0013   0.60        0.71
  K值越大,磷酸盐沉积的比率越大。例如,磷酸锌在不同温度的K值如下:
  25℃       37°C      98°C
  0.0013     0.029     0.71
  这就表明:提高温度有利于提高磷酸盐的沉积比率。
  从上述方程式还可以看出:游离酸一定时,提高一代磷酸盐的浓度就会增加不溶性磷酸盐的沉积率。由此可以得出溶液"总浓度"的重要意义。
  总浓度大约相当于游离酸根和结合磷酸根的总和,即
  Zn(H2PO4) 2+H3PO4
  而游离酸相当于游离磷酸。因此,从上式可知,在金属表面沉积的磷酸盐的量为下例的函数:
  (总酸度—游离酸度)/游离酸度
  或者,一次近似,为下列比例的函数:
  r=总酸度/游离酸度
  r值称为磷化液的酸比,是研究磷化液性能的一个重要因素。
  因此,即使是只含有一代磷酸锌和游离磷酸的很简单的磷化液,也可以看出磷化液的性能决定于下列几个主要因素:
  (1)溶液的温度和pH值。
  (2)游离磷酸浓度。
  (3)游离磷酸根和结合磷酸根的总浓度。
  加入氧化性加速剂将改善这些条件,特别是可提高磷酸盐结晶形成的速度。
  此外,其他不同组分的浓度比,如锌磷化液中NO3/P2O5或Zn/P2O5也是重要的因素。

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