磷化目的

2019-05-30

漆前磷化的目的主要是:给基体金属提供短期工序间保护,在一定程度上防止金属被腐蚀;提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力。

基本原理

磷化过程包括化学与电化学反应。不同磷化体系、不同基材的磷化反应机理比较复杂。虽然科学家在这方面已做过大量的研究,但至今未完全弄清楚。当今,各学者比较赞同的观点是磷化成膜过程主要是由如下4个步骤组成:

a.酸的浸蚀使基体金属表面H+浓度降低

Fe – 2e→ Fe2+    

2H++2e→2[H] → H2↑  ………………………………………(1)

b.促进剂(氧化剂)加速界面的H+ 浓度进一步快速降低

[氧化剂]+[H] → [还原产物]+H2O 

Fe2++[氧化剂] → Fe3++[还原产物]    ………………………(2)

由于促进剂氧化掉第一步反应所产生的氢原子,加快了反应(1)的速度,进一步导致金属表面H+浓度急剧下降。同时也将溶液中的Fe2+氧化成为Fe3+

c.磷酸根的多级离解

H3PO4 →H2PO4-+H+→  HPO42-+2H+→ PO43-+3H+  …………………….….(3)

由于金属表面的H+浓度急剧下降,导致磷酸根各级离解平衡向右移动,最终会离解出PO43-。

d.磷酸盐沉淀结晶成为磷化膜

当金属表面离解出的PO43-与溶液中(金属界面)的金属离子(如Zn2+、Mn2+、Ca2+、Fe2+)达到溶度积常数Ksp时,就会形成磷酸盐沉淀,磷酸盐沉淀结晶成为磷化膜。

2Zn2++Fe2++2PO43-+H2O→Zn2Fe(PO4)2·4H2O↓……………………(4)

3Zn2++2PO43-+4H2O→Zn3(PO4)2·4H2O↓…………………………(5)

磷酸盐沉淀与水分子一起形成磷化晶核,晶核继续长大成为磷化晶粒,无数个晶粒紧密堆集形成磷化膜。