锌系磷化液制作原理与应用

锌系的磷化液制作原理及应用

锌系磷化液制作原理与应用

一、磷化液的制造原料：

１．一般家庭式作坊所用原料：

Ａ．85%磷酸（液体）＋磷酸二氢锌（粉体）＋硝酸锌（粉体）

Ｂ．85%磷酸（液体）＋40%～98%硝酸（液体）＋95%氧化锌（粉体）或者锌渣或锌灰（固体）

注：无效成分约30％。

２．国际标准使用原料：

Ａ．85%磷酸（液体）＋68%硝酸（液体）＋99.7%氧化锌（粉体）

Ｂ．85%磷酸（液体）＋68%硝酸（液体）＋99.99锌锭（金属）

注：无效成分约10％。

二、磷化液的国际标准化学组成（总酸度）为液体状态：

Ａ．磷酸（约20%）＋磷酸二氢锌（约35%）＋硝酸锌（约35%）＋磷酸锌（无效成分约10%）

Ｂ．磷酸（约20%）＋磷酸二氢锌（约45%）＋硝酸锌（约35%）

注：按《化工产品物性辞典》解释

１．磷酸二氢锌为白色结晶或黏稠状液体，溶于水和酸，水溶液呈酸性。为磷化皮膜剂的主要成分，用于钢铁的防腐蚀。

２．磷酸锌为无色斜方结晶或白色微晶粉末，溶于无机酸（盐酸、硫酸、硝酸、磷酸）；不溶于乙醇；水中几乎不溶，其溶解度随温度上升而减少。

三、磷化液的制作方法：

１．一般家庭式作坊：

使用瓷缸或塑料桶为反应容器，以人工木棒的搅拌操作。原料用水以井水或自来水。

２．国际标准：

锌系的磷化液制作原理及应用

使用不锈钢为反应容器，以机械不锈钢棒的搅拌操作。原料用水为纯水。

四、一般处理物为钢铁时，其反应机构如下：

１．化学反应（化）

铁＋磷酸（游离酸）→磷酸二氢铁（铁分）＋氢气（气泡） ．．．．．．(1)

↓ ↓

↓〔促进剂〕 ↓〔促进剂〕

↓ └→水 ．．．．．．．．．．．(2) └→磷酸铁（淡黄色沉渣） ．．．．．．．．．．．(3)

２．皮膜生成反应（成）

磷酸二氢锌→磷酸锌（Ｈ皮膜）＋磷酸 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．(4)

铁（离子）＋磷酸二氢锌→磷酸锌铁（Ｐ皮膜）＋磷酸 ．．．．．．．．．(5)

〔说明〕钢铁表面与磷化处理液接触，钢铁表面发生溶解，表面附近的磷化处理液中的氢离子减少，ＰＨ值由3上升至4.6。其结果引起(4)、(5)式的化学反应，不溶性的磷酸锌（Hopeite）、磷酸锌铁（Phosphophyllite）结晶在钢铁表面析出，形成皮膜。

溶解出的铁离子一部分作为皮膜的构成成分被消耗掉，而一部分反应成为铁分留在磷化处理液中，使皮膜的化学生成反应很难顺利进行。为了把这种剩余的铁分氧化，生成不溶性的磷酸铁沉渣出来，并迅速地从反应系统中清除出去，使磷化反应顺利进行，因此必须在磷化处理液中预先添加促进剂（氧化剂）。

五、磷化液的品质比较：

１．一般家庭式作坊：浓缩液的比重为1.32～1.4，价格低。

使用群：一般钢线处理量为1000吨／月以下，不重视品质。

因原料纯度非常差，导致主要成分不足，使用时会产生不当沉渣（白色沉渣）的量很大，补给量也大。为达到适当的磷化皮膜，其管理浓度（总酸度）必须有60～100pt。使用者的总成本高（磷化液用量大，模具损伤大，加工不良率高），因原料的价格便宜，大多数消费者仍选择使用此类垃圾产品。

２．国际标准：浓缩液的比重为1.55～1.6，价格高。

使用群：一般钢线处理量为1000吨／月以上，非常重视品质。

拉拔磷化的管理浓度（总酸度）为30～40pt已经足够，可以有效控制皮膜生成量，以及提供拉拔的各项性能（密着性延展、耐热性、防蚀性、冷锻加工性），有效降低使用者的

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总成本（磷化液用量小，模具损伤少，加工不良率低）。

六、国际标准磷化液的制造程序：

１．85%磷酸（液体）＋68%硝酸（液体）＋99.7%氧化锌（粉体）

Ａ．以氧化锌为底时：

先将水加入搅拌槽内固定位置处，氧化锌徐徐加入搅拌槽内与水混合成糊状。先将硝酸加入后才能再加磷酸（注意：酸的加入顺序不可颠倒）反应至槽液完全澄清即可。

Ｂ．以酸液为底时：

先将水加入搅拌槽内固定位置处，再将硝酸及磷酸加入后搅拌均匀（注意：酸的加入顺序没有固定，但硝酸先加比较好）。氧化锌徐徐加入搅拌槽内与混合酸液反应。反应至槽液完全澄清即可。

２．85%磷酸（液体）＋68%硝酸（液体）＋99.99锌锭（金属）

Ａ．制造磷酸二氢锌：

先将水加入搅拌槽内固定位置处后加热至90℃以上，加入磷酸搅拌均匀。锌锭徐徐加入搅拌槽内与磷酸液反应至完全澄清即可。（注意：反应过程中必须持续加热）

Ｂ．制造硝酸锌：

先将水加入搅拌槽内固定位置处，再将硝酸加入后搅拌均匀。氧化锌徐徐加入搅拌槽内与硝酸液反应至完成澄清即可。

七、国际标准磷化液的制造法比较：

１．85%磷酸（液体）＋68%硝酸（液体）＋99.7%氧化锌（粉体）

化学反应方程式为：

氧化锌＋硝酸 → 硝酸锌＋水 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（１）

氧化锌＋磷酸 → 磷酸锌＋水 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（２）

→ 磷酸二氢锌＋水 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥（３）

２．85%磷酸（液体）＋68%硝酸（液体）＋99.99锌锭（金属）

化学反应方程式为：

锌系的磷化液制作原理及应用

氧化锌＋硝酸 → 硝酸锌＋水 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（１）

锌 锭＋磷酸 → 磷酸二氢锌＋水 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥（２）

３．依据两个制造方式的化学反应方程式得知：

Ａ．磷酸为弱酸性，与氧化锌或锌锭反应较不活泼，因此必须加热。而使用氧化锌为原料时会得到无效成分（磷酸锌）。使用锌锭为原料则不会产生无效成分。

Ｂ．硝酸为强酸性，所以与氧化锌反应为完全反应，且为放热反应，因此不需要加热。使用锌锭为原料时会产生剧烈的爆炸反应，且会破坏硝酸性质而产生红棕色有毒气体，所以不能使用。

Ｃ．使用磷酸二氢锌与硝酸锌两种半成品的制造方式，虽然在制造过程中比较复杂，但是品质能够得到保障。而且可以随时依据客户的不同需求来调制成品，所以平时不需要库存成品，减少仓库的使用面积。

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