锌系磷化液的成分比例是什么?

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谢绍林高山流水
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锌系磷化液技术配方
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:磷化液无效成分约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:
  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、锌系磷化液技术配方-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:
  
  氧化锌+硝酸 → 硝酸锌+水 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(1)
  
  锌 锭+磷酸 → 磷酸二氢锌+水 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥(2)
  3.依据锌系磷化液技术配方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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