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2011年2月涂装与电镀25

常温磷化液改进工艺研究

杨立会谷中芳张珂李小云王晓玲

(河北科技大学化学与制药工程学院,河北石家庄,050018)

摘要研究了40温度下实验所得磷化液。结果表明磷化液每升含氧化锌15g、磷酸二氢锌12g、磷酸25mL、氟
化钠06g、氯酸钾03g、柠檬酸02g、乌洛托品025g、钼酸钠018g、十二烷基苯磺酸钠018g、磷酸锌35g、50%
硝酸锰时点滴平均时间、磷化液酸比平均值。实验所得磷化液优化配方较其它磷化工艺温
35g,CuSO478s238,
度有所降低,并且大大降低了锰离子的使用量,是一条经济节约、绿色环保的工艺路线。
关键词磷化液;硫酸铜点滴;磷化液酸比

(3)试样:40mm40mm30mm的钢板。
1前言
22实验方法
磷化处理是指金属在酸性磷化液中经过化学
221磷化液的配制
与电化学反应在金属表面形成一层难溶致密磷酸
(1)称取14g氧化锌于250mL烧杯中,加少量
盐膜的过程,用以提高金属表面涂膜的附着力和耐
水搅拌成糊状,加入15g磷酸二氢锌,量取32mL
蚀性[1,2]。磷化液几乎都是由主盐和促进剂组成,
磷酸,用磁力搅拌器搅拌,直至沉淀完全溶解。
其中主盐中多含有铬盐,而促进剂则主要由亚硝酸
(2)依次加入磷酸锌64g、50%硝酸锰3g、氟
钠等组成[8]。
化钠025g、氯酸钾025g、柠檬酸025g、钼酸钠
目前磷化技术的发展方向是提高质量、降低污
[9]025g、乌洛托品025g、十二烷基苯磺酸钠025
染、节约能源、低渣、低成本和无毒环保,因此探
g,边加边搅拌。
求绿色、高效的环境友好型的磷化液以及磷化处理
将烧杯中的溶液转移至容量瓶
工艺已成为当今研究热点之一。(3)1000mL
中,用蒸馏水定容。
笔者在配制常温、快速磷化液过程中,选用磷
酸、氧化锌、磷酸二氢锌为主盐,氟化钠、柠檬酸、钼222磷化性能测定
酸钠等作为促进剂,探索它们的磷化效果,以及磷(1)硫酸铜点滴
化液的环保高效性。硫酸铜点滴是磷化膜质量评定的重要依据。
a)硫酸铜点滴液的配方:
2实验部分
CuSO45H2O41g/L
21药品与仪器NaCl35g/L
(1)药品:磷酸、磷酸二氢锌、氧化锌、50%硝酸01mol/L的HCl溶液13mL/L
锰、氟化钠、氯酸钠、柠檬酸、钼酸钠、乌洛托品、十b)检测:
二烷基苯磺酸钠、磷酸锌、硫酸铜、氯化钠、盐酸。在清洁干燥的磷化膜表面滴上数滴硫酸铜点
(2)仪器:恒温水浴锅、电热真空干燥箱滴液,记下溶液由天兰变成土黄或土红色的时间。
JA2003、分析天平ZKF030、酸度计PHS-3C、集热大于30s为合格。
式磁力加热搅拌器DF-I、碱式滴定管50mL。(2)酸比

收稿日期:20101220
作者简介:杨立会(1984-),女,河北沧州人,硕士研究生(在读),主要从事磷化液制备工艺研究。
26涂装与电镀2011年第1期

酸比即指总酸度与游离酸度的比值。一般的
酸比为5-30。酸比较小的配方,游离酸度高,成膜
速度慢,磷化时间长,所需温度高。酸比较大的配
方,成膜速度快,磷化时间短,所需温度低。测定游
离酸总酸度后,根据游离酸度和总酸度值计算酸比。

3实验结果与讨论

31单因素实验
311氧化锌含量的影响
氧化锌是成膜的基础组分之一,在基础配方的
条件下只改变氧化锌的用量,酸比和硫酸铜点滴时
间的变化如图1和图2。

磷酸二氢锌主要起到调节总酸度的作用,随着
磷酸二氢锌含量增加,酸比升高。但是酸比大时,

3Zn(H2PO4)2Zn3(PO4)2+4H3PO4
有利于水解反应平衡向右移动,使游离酸度升高,
酸比降低。
磷酸二氢锌含量过低时,磷化能力较弱,溶液
成份变化快,调整困难,膜薄甚至不成膜;含量过高
时,成膜速度快,膜层粗糙、疏松、附着力差、表面有
浮灰。所以随着磷酸二氢锌的用量增加,硫酸铜点
滴时间增加,达到一定量时,硫酸铜点滴时间反而
随磷酸二氢锌用量的增加而下降。
加入05g/L的ZnO可使游离酸度降低约1
313磷酸含量的影响
点,所以随着氧化锌含量的增加游离酸度降低,酸
磷酸是成膜的基础组分之一,而且它提供了一
比升高。
定的酸性环境,保证磷化的顺利进行。在基础配方
根据文献,锌离子含量少时成膜不完全;当锌
的条件下只改变磷酸的用量,酸比和硫酸铜点滴时
离子达到成膜所需要的含量时,成膜完全。随着氧
间的变化如图5和图6。
化锌用量增加,磷化膜的耐蚀性上升,硫酸铜点滴
时间上升,达到一定量时,氧化锌的用量再增加,硫
酸铜点滴时间应基本不变。但图2呈现出上下波动
趋势,是试片