42磷化处理技术教案（7） ——金属的溶解过程，磷化膜的形成
发布时间：2012.06.13 新闻来源：不锈钢酸冼钝化液|不锈钢酸洗钝化膏|不锈钢酸洗剂|不锈钢表面处理-天长市俊武不锈钢表面处理材料厂 浏览次数：
磷化处理技术教案（7）
3、磷化处理
所谓磷化处理是指金属表面与含磷酸二氢盐的酸性溶液接触，发生化学反应而在金属表面生成稳定的不溶
性的无机化合物膜层的一种表面的化学处理方法。所形成的膜称为磷化膜。它的成膜机理为：（以锌系为
例）
a)金属的溶解过程
当金属浸入磷化液中时，先与磷化液中的磷酸作用，生成一代磷酸铁，并有大量的氢气析出。其化学反应
为；
Fe+2H3PO4=Fe (H2PO4)2+H2•↑ (1)
上式表明，磷化开始时，仅有金属的溶解，而无膜生成。
b)促进剂的加速
上步反应释放出的氢气被吸附在金属工件表面上，进而阻止磷化膜的形成。因此加入氧化型促进剂以去除
氢气。其化学反应式为：
3Zn(H2PO4)2+Fe+2NaNO2=Zn3(PO4)2+2FePO4+N2↑+2NaH2PO4+4H2O (2)
上式是以亚硝酸钠为促进剂的作用机理。
c)水解反应与磷酸的三级离解
磷化槽液中基本成分是一种或多种重金属的酸式磷酸盐，其分子式Me(H2PO4)2，这些酸式磷酸盐溶于水，
在一定浓度及PH值下发生水解泛音法，产生游离磷酸：
Me(H2PO4)2=MeHPO4+H3PO4 ( 3 )
3MeHPO4=Me3(PO4)2+H3PO4 ( 4 )
H3PO3=H2PO4-+H+=HPO42-+2H+=PO43-+3H+ ( 5 )
由于金属工件表面的氢离子浓度急剧下降，导致磷酸根各级离解平衡向右移动，***终成为磷酸根。
d)磷化膜的形成
当金属表面离解出的三价磷酸根与磷化槽液中的（工件表面）的金属离子（如锌离子、钙离子、锰离子、
二价铁离子）达到饱和时，即结晶沉积在金属工件表面上，晶粒持续增长，直至在金属工件表面上生成连
续的不溶于水的黏结牢固的磷化膜。
2Zn2++Fe2++2PO43-+4H2O→Zn2Fe (PO4)2•4H2O↓ ( 6 )
3Zn2++2PO42-+4H2O=Zn3 (PO4)2•4H2O ↓ ( 7 )
金属工件溶解出的二价铁离子一部分作为磷化膜的组成部分被消耗掉，而残留在磷化槽液中的二价铁离子
，则氧化成三价铁离子，发生（2）式的化学反应，形成的磷化沉渣其主要成分是磷酸亚铁，也有少量的
Me3(PO4)2。
1、 磷化的分类方法有以下几种：
1、 根据组成磷化液的磷酸盐分类。
有磷酸锌系、磷酸锰系、磷酸铁系。此外还有在磷酸锌中加钙的锌钙系，在磷酸锌中加镍、加锰的“三元
体系”磷化等。
2、 根据磷化的温度分类。
有高温（80度以上）磷化、中温（50~70度）磷化和低温磷化（40度以下）。
3、 按磷化施工法分类。
有喷淋式磷化、浸渍式磷化、喷浸结合式磷化、涂刷型磷化。
4、 按磷化膜的质量分类。
有重量型（7.5g/m2以上），中量型（4.3~7.5g/m2）,轻量型（1.1~4.3g/m2）和特轻量型（0.3~1.1g/m2
）。
铁盐磷化膜***薄，其膜重为（0.3~1.1）g/m2，属于轻量型。锌盐磷化视配方而定，可以分为轻量型、中
量型或重型磷化膜。膜重范围广，在（1.0~5.0）g/m2之间。磷化成膜原理可以用过饱和理论来解释。即
构成磷化膜的离子积达到该种不溶性磷酸盐的溶度积时，就在金属表面沉积形成磷化膜。磷化处理的材料
主要成分为酸式磷酸盐，其分子式为Me(H2PO4)2。金属离子Me通常为锌、锰、铁等。这些酸式磷酸盐均能
溶解于水。在含有氧化剂及各种添加剂的酸性磷化液中，磷酸二氢盐要发生离解，产生金属离子Me和磷酸
根离子，但此时离子积未达到不溶性磷酸盐的溶度积，并不产生膜的沉积：
Me(H2PO4)2→Me2++H2PO4-
|→HPO4-+H+
|→PO4-+H+
为在适当的温度下使磷化液与被处理的金属表面接触时，发生金属的溶解反应
Fe+2H+→Fe2++H2↑
由于上式反应，铁与磷化液界面处H+不断被消耗，引起PH值上升，这就又促使了三步离解反应。于是界面
处Me2+与PO43-浓度不断上升，直到[Me2+][PO43-]>Lme3(PO4)2时，就产生Me3(PO4)2不溶性磷酸盐的沉积
，覆盖在金属表面，构成磷化膜。
但是，上式生成的氢气吸附在金属表面，造成所谓的阴极极化，使磷化反应懂得进程受到阻碍。因此要添
加一定量达到的氧化剂作为阴极去极化剂，以保证磷化反应在规定的时间内完成。氢气被氧化剂氧化成水
除掉。产生Fe2+除部分参与成膜形成Zn2Fe(PO4)2•4H2O外，剩余部分被氧化成Fe3+，Fe3+与PO43-结合成
浓度积很小的FePO4,成为淤渣沉淀出来排除于体系外
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