磷化配方设计方法

设计磷化工艺配方既要具备一定的理论基础，又要凭丰富的实践经验，使工艺配方的科学性与实用性达到完善结合。具体讲，设计工艺配方首先要满足磷化加工产品的质量要求，提高磷化膜与产品的配用性;其次要尽量降低磷化剂的生产成本，增强自身的价格竞争力。必须从简化组分、降低浓度、优化组合、减少废物产生等方面入手，在降低磷化剂成本的同时，还要达到低温、低渣、低消耗、高稳定、高效率的目标，特别要满足高质量涂装的要求。主要考虑下列几个问题。

对材质的适用性 

除钢铁对磷化液的适用性好外，对于其他材质必须设计专用磷化液(如锌材、铝材等磷化)或异材同槽磷化液(如钢/ 锌、钢/铝、钢/锌/铝等同槽磷化)。如设计锌材磷化液组分时，除Zn2十(极少量)、Ni2+, Mn2+外，还有NO3-于、NO2-和 F-(起促进作用和细化结晶);同样，设计铝材磷化液组分时， N03- , NO2-与F一也不可缺少(同样起到加速协同作用);设计异材同槽磷化液时，可在钢铁磷化液的基础上作某些调正或添加特殊的添加剂。 

满足磷化产品的涂装性和使用性 

根据不同磷化产品的要求，设计不同用途的磷化剂。通常将磷化剂分为涂装磷化剂和功能磷化剂两种。设计涂装磷化配方时，要优化磷化膜的涂装性(膜薄细致，均匀无挂灰，耐酸、碱腐蚀性好等);达到磷化膜与涂料配套性好，与涂层结合力牢的目的;设计功能磷化配方时，要改善磷化膜的使用性 (耐磨性、耐蚀性、延展性、润滑性、绝缘性、粘接性等)。以适宜工件在特定条件下加工性能和使用性能良好。 

区分不同磷化条件下存在磷化液的差异性 

设计磷化液成分和浓度时，依磷化条件不同而异。如喷淋磷化液的主盐浓度要求低些，不加或少加络合剂，适当增加溶液中Fe2+浓度;而浸渍磷化液的主盐浓度、促进剂浓度和络合剂浓度均要求高些。又如磷化温度也影响溶液浓度的大小。 即溶液的浓度随温度升高而增大。所以设计常温磷化液的浓要小于加温磷化液的浓度。 

保持溶液组分的消耗量与补充量平衡 磷化液中各组分的消耗量不同。如磷化液中Zn2+比Ca2+下降快，磷酸根犷比N03-下降快，磷酸根离子、Zn2+, F-., Ni2+按一定消耗比例变化(350，140，45，1)。若采用一种磷化剂进 行投槽与补充，势必会造成各组分严重失调(组分的消耗量与 补充量不平衡)，无法调整，甚至废弃。所以，必须设计磷化投槽剂和补充剂，提高槽液的稳定性和可调性。以Zn-Ca磷化液为例:可以设计低的Ca2+ /Zn2+和高的磷酸根/根比值的补充液。如Zn2+ - 59g/L, Ca 2+ 28g/L, 磷酸根470g/L, HN03 366g/L的补充液来调整槽液。再如:异材同槽磷化剂必须具备能适用多种材质磷化的特性，在合适的工艺条件下，才能获得满意的异材同槽磷化效果。像钢、锌、铝异材同槽磷化时，其铝材磷化所消耗的氟离子和根较多，如果采用同种磷化补充剂来调整槽液，势必造成因氟离子和根补充不足而降低铝材磷化效果。所以应该配制一种氟离子和根含量的较高的磷化补充剂以适应铝材磷化的需要，这便是设计磷化工艺配方的技巧。 此外，还需要考虑到工件几何形状和表面状态给磷化带来的影响。可根据工件的具体情况，对磷化液主盐浓度作适当调 整。如难磷化的工件，可调高些主盐浓度(并非浓度越高，磷化效果越好);反之，易磷化的工件，可相应降低主盐浓度。 实际上，设计磷化工艺配方十分复杂，只有能长期经受生 产考验，且在应用中不断得到改进的工艺配方，才具有实际应 用价值。 

制备工艺 

制备设备 

配制磷化剂可采用耐酸容器(不锈钢或塑料)或反应釜， 前者适用小、中批量生产;后者能满足大批量生产。容器或反应釜的容积大小视生产量 而定，但容器宜大不能小，防止反应剧烈， 溶液外溢。反应釜外购或自制，规格1 – 2L，生产规模大，可采用多台反应釜。制造 反应釜用厚度2mm不锈钢板。通常采用高 速传动机构减速较复杂，改用无级调速电机 更简单。如IT反应釜，配备)2. 1kW无级 调速电机。应该指出，反应釜搅拌器的搅拌 头宜制成矩形(图2-1)，不宜制成螺旋桨 形。同时要设置通风系统，改善工作环境。

制备过程

1打开进水阀，往反应釜水套内注满冷水后，关闭进水阀。 ②反应釜内注人1/3体积的水与开启抽风机及搅拌器， 往釜内加人计量磷酸后，一次性加完计量的粉状氧化锌(也可将氧化锌用水调成浆状)，盖上料口盖，反应30min。④停止搅拌，打开排液阀，收集未溶解的氧化锌，关闭排液阀。开启搅拌器，打开料口盖，倒入收集的氧化锌和计量 的其他药料，盖上料口盖，反应30min。⑤停止搅拌，打开料口盖，往釜内注水至工作面。启动搅拌15min，然后停止搅拌。 ⑥打开水套排水阀，待釜内溶液冷却后，取样检测磷化剂的酸度和相对密度，并调整磷化剂质量指标合格，⑦打开排液阀，灌装称重，24h后出库。 ⑧清洗反应釜，关闭抽风。 

化学反应与计算 

(1)配制磷酸二氢锌 

氧化锌与磷酸化学反应: Zn0+2H3 P04一Zn(HZ P04 )z十H20 

计算结果，氧化锌1g与磷酸2. 4g才能反应完全(氧化锌全部溶解)。磷化液中增加氧化锌l g, FA降低1点。 (2)配制锌 氧化锌与化学反应 ZnO+2 HN03一Zn (N03 ) z+H20 可以根据计算结果，确定氧化锌1g与多少克才能反应完全。 

磷化浓缩剂的配比 

通常常(低)温磷化浓缩剂配比为1:10, 1:20, 1:40 三种;中温磷化浓缩剂配比为1，5, 1:10两种;高温磷化浓 缩剂配比为1:5一种。磷化浓缩剂配比过大，配制困难，即使配制时能全部溶解，但存放过程中有结晶析出。一般刷涂磷化液直接配成工作液使用。