Fosfat adalah proses reaksi kimia dan elektrokimia untuk membentuk film konversi kimia fosfat, yang disebut film fosfat.Tujuan dari fosfat terutama untuk memberikan perlindungan untuk logam dasar dan mencegah logam dari korosi sampai batas tertentu;Ini digunakan untuk priming sebelum melukis untuk meningkatkan daya rekat dan ketahanan korosi film cat;Ini digunakan untuk pelumasan antifriction dalam proses pengerjaan dingin logam.
1. Rasional:
Proses fosfat meliputi reaksi kimia dan elektrokimia.Mekanisme reaksi fosfat dari berbagai sistem dan bahan fosfat adalah kompleks.Meskipun para ilmuwan telah melakukan banyak penelitian di bidang ini, mereka belum sepenuhnya memahaminya.Dahulu kala, mekanisme pembentukan film fosfat secara sederhana dijelaskan dengan persamaan reaksi kimia:
8Fe+5Me (H2PO4) 2+8H2O+H3PO4Me2Fe (PO4) 2 · 4H2O (membran)+Me3 (PO4) · 4H2O (membran)+7FeHPO4 (sedimen)+8H2
Me adalah Mn, Zn, dll. Machu, dll. percaya bahwa baja yang direndam dalam larutan bersuhu tinggi yang mengandung asam fosfat dan dihidrogen fosfat akan membentuk film fosfat kristal yang terdiri dari endapan fosfat, dan menghasilkan endapan hidrogen besi fosfat dan hidrogen.Penjelasan mekanisme ini agak kasar dan tidak dapat menjelaskan proses pembentukan film secara lengkap.Dengan pendalaman penelitian fosfat secara bertahap, hari ini, para ahli sepakat bahwa proses pembentukan film fosfat terutama terdiri dari empat langkah berikut:
Etsa asam mengurangi konsentrasi H+ pada permukaan logam dasar
Fe – 2e→ Fe2+
2H2－+2e→2[H] (1)
H2
Akselerator (oksidan)
[O]+[H] → [R]+H2O
Fe2++[O] → Fe3++[R]
Dalam rumus, [O] adalah akselerator (oksidan), dan [R] adalah produk reduksi.Karena akselerator mengoksidasi atom hidrogen yang dihasilkan pada langkah pertama reaksi, kecepatan reaksi (1) dipercepat, yang selanjutnya menyebabkan penurunan tajam konsentrasi H+ pada permukaan logam.Pada saat yang sama, Fe2+ dalam larutan dioksidasi menjadi Fe3+.
Disosiasi fosfat bertingkat
H3PO4 H2PO4－+H+ HPO42－+2H+ PO43－+3H－ 3）
Karena penurunan tajam konsentrasi H+ pada permukaan logam, kesetimbangan disosiasi fosfat pada semua tingkat bergerak ke kanan, dan akhirnya PO43 -.
Fosfat mengendap dan mengkristal menjadi film fosfat
Ketika PO43 - terdisosiasi dari permukaan logam mencapai konstanta hasil kali kelarutan Ksp dengan ion logam (seperti Zn2+, Mn2+, Ca2+, Fe2+) dalam larutan (antarmuka logam), presipitasi fosfat akan terbentuk
Zn2++Fe2++PO43－+H2O→Zn2Fe(PO4)2·4H2O↓ 4）
3Zn2++2PO43－+4H2O=Zn3(PO4)2·4H2O↓ 5）
Presipitasi fosfat dan molekul air bersama-sama membentuk inti kristal fosfat, yang terus tumbuh menjadi butiran fosfat, dan butiran yang tak terhitung jumlahnya ditumpuk untuk membentuk film fosfat secara metafisik.
Reaksi samping pengendapan fosfat akan membentuk endapan fosfat
Fe3++PO43－=FePO4 6）
Mekanisme di atas tidak hanya dapat menjelaskan proses pembentukan film fosfat seri seng, seri mangan dan seri seng kalsium, tetapi juga memandu desain formula dan proses fosfat.Dari mekanisme di atas, terlihat bahwa oksidan yang tepat dapat meningkatkan kecepatan reaksi (2);Konsentrasi H+ yang lebih rendah dapat membuat kesetimbangan disosiasi reaksi disosiasi fosfat (3) lebih mudah bergerak ke kanan untuk mendisosiasi PO43 -;Jika ada permukaan titik aktif yang mengikat pada permukaan logam, reaksi pengendapan (4) (5) dapat membentuk inti pengendapan fosfat tanpa terlalu jenuh;Pembentukan sedimen fosfat tergantung pada reaksi (1) dan reaksi (2).Konsentrasi H+ yang tinggi dalam larutan dan akselerator yang kuat akan meningkatkan sedimen.Dengan demikian, dalam formula dan implementasi proses fosfat yang sebenarnya, permukaannya adalah: akselerator kuat yang sesuai (oksidan);Rasio asam tinggi (asam bebas relatif rendah, yaitu konsentrasi H+);Menyesuaikan permukaan logam agar memiliki titik aktif dapat meningkatkan kecepatan reaksi fosfat, dan dapat dengan cepat membentuk film pada suhu yang lebih rendah.Oleh karena itu, mekanisme di atas umumnya diikuti dalam desain formula fosfat cepat suhu rendah, dan akselerator kuat, rasio asam tinggi, proses penyesuaian permukaan, dll. dipilih.
Tentang sedimen fosfat.Karena sedimen fosfat terutama FePO4, jumlah Fe3+ harus dikurangi untuk mengurangi jumlah sedimen.Artinya, dua metode diadopsi: mengurangi konsentrasi H+ larutan fosfat (keasaman bebas rendah) untuk mengurangi oksidasi Fe2+menjadi Fe3+.
Mekanisme fosfat seng dan aluminium pada dasarnya sama seperti di atas.Kecepatan fosfat bahan seng cepat, dan film fosfat hanya terdiri dari seng fosfat, dan ada sedikit sedimen.Umumnya, lebih banyak senyawa fluor ditambahkan ke aluminium fosfat untuk membentuk AlF3 dan AlF63 -.Mekanisme langkah polimerisasi aluminium fosfat pada dasarnya sama dengan di atas.
2. Klasifikasi fosfat
Ada banyak metode klasifikasi untuk fosfat, tetapi mereka umumnya diklasifikasikan menurut sistem pembentukan film fosfat, ketebalan film fosfat, suhu fosfat dan jenis akselerator.
2.1 Klasifikasi menurut sistem film fosfat
Menurut sistem pembentukan film fosfat, itu terutama dibagi menjadi enam kategori: sistem seng, sistem kalsium seng, sistem seng mangan, sistem mangan, sistem besi dan sistem besi amorf.
Komponen utama larutan mandi seng fosfat adalah: Zn2+, H2PO3 -, NO3 -, H3PO4, akselerator, dll. Komposisi utama film fosfat yang terbentuk (bagian baja): Zn3 (po4) 2 · 4H2O, Zn2Fe (PO4) 2 · 4H2O.Butir fosfat adalah dendritik, acicular dan berpori.Ini banyak digunakan untuk priming sebelum mengecat, anti korosi dan pelumasan antifriksi kerja dingin.
Komponen utama larutan mandi seng kalsium fosfat adalah: Zn2+, Ca2+, NO3 -, H2PO4 -, H3PO4 dan bahan tambahan lainnya.Komposisi utama film fosfat (bagian baja): Zn2Ca (PO4) 2 · 4H2O, Zn2Fe (PO4) 2 · 4H2O, Zn3 (PO4) 2 · 4H2O.Butir fosfat adalah butiran kompak (kadang-kadang dengan jarum besar seperti butiran) dengan sedikit pori-pori.Digunakan untuk priming dan anti korosi sebelum pengecatan.
Komposisi utama larutan mandi seng mangan fosfat: Zn2+, Mn2+, NO3 -, H2PO4 -, H3PO4 dan aditif lainnya.Komposisi utama film fosfat: Zn2Fe (PO4) 2 · 4H2O, Zn3 (PO4) 2 · 4H2O, (Mn, Fe) 5H2 (PO4) 4 · 4H2O.Butir fosfat berada dalam bentuk kristal campuran dendritik jarum granular dengan beberapa pori.Ini banyak digunakan untuk priming sebelum pengecatan, pelumasan anti korosi dan anti gesekan selama pengerjaan dingin.
Komposisi utama larutan mandi mangan fosfat: Mn2+, NO3 -, H2PO4, H3PO4 dan aditif lainnya.Komposisi utama film fosfat yang terbentuk pada bagian baja: (Mn, Fe) 5H2 (PO4) 4 · 4H2O.Film fosfat tebal dengan sedikit pori-pori, dan butiran fosfat padat.Ini banyak digunakan dalam pelumasan anti-gesekan anti-korosi dan kerja dingin.
Komposisi utama larutan mandi besi fosfat: Fe2+, H2PO4, H3PO4 dan aditif lainnya.Komposisi utama film fosfat (benda kerja baja): Fe5H2 (PO4) 4 · 4H2O.Film fosfat tebal, suhu fosfat tinggi, waktu perawatan lama, film memiliki banyak pori, dan butiran fosfat berbutir.Ini digunakan untuk pelumasan anti-gesekan anti-korosi dan kerja dingin.
Komponen utama larutan mandi fosfat besi amorf: Na+(NH4+), H2PO4, H3PO4, MoO4 - (ClO3 -, NO3 -) dan bahan tambahan lainnya.Komposisi utama film fosfat (bagian baja): Fe3 (PO4) 2 · 8H2O, Fe2O3.Film fosfat tipis, dan struktur film mikro adalah distribusi planar fase amorf, yang hanya digunakan untuk priming sebelum pengecatan.
2.2 Klasifikasi menurut ketebalan film fosfat
Menurut ketebalan film fosfat (berat film fosfat), dapat dibagi menjadi empat jenis: sub ringan, ringan, sub kelas berat dan kelas berat.Berat film ringan sekunder hanya 0,1~1,0g/m2.Umumnya, ini adalah film fosfat sistem besi amorf, yang hanya digunakan untuk priming sebelum pengecatan, terutama untuk benda kerja besar yang cacat.Film ringan ini memiliki berat 1,1~4,5 g/m2, dan banyak digunakan untuk priming sebelum pengecatan, tetapi kurang digunakan dalam industri anti-korosi dan pemrosesan dingin.Ketebalan film fosfat sub berat adalah 4,6 7,5 g/m2.Karena berat film yang besar, film ini tebal (umumnya>3 m) Kurang digunakan sebagai primer sebelum pengecatan (hanya digunakan sebagai primer sebelum pengecatan untuk bagian baja yang pada dasarnya tidak cacat), dan dapat digunakan untuk pencegahan korosi dan pemrosesan dingin untuk mengurangi gesekan dan pelumasan.Film berat memiliki berat lebih dari 7,5 g/m2 dan tidak digunakan sebagai primer sebelum pengecatan.Ini banyak digunakan untuk anti korosi dan kerja dingin.
2.3 Klasifikasi menurut suhu perawatan fosfat
Menurut suhu perawatan, dapat dibagi menjadi suhu normal, suhu rendah, suhu sedang dan suhu tinggi.Fosfat suhu normal tidak ada pemanasan fosfat.Suhu perawatan umum fosfat suhu rendah adalah 30-45 .Fosfat suhu sedang umumnya 60 ~ 70 .Fosfat suhu tinggi umumnya lebih besar dari 80 .Metode pembagian suhu itu sendiri tidak ketat.Kadang-kadang ada metode sub-temperatur dan sub-suhu tinggi, tergantung pada keinginan masing-masing orang, tetapi metode pembagian di atas umumnya diikuti.
2.4 Klasifikasi menurut jenis akselerator
Karena hanya ada beberapa jenis akselerator fosfat, akan sangat membantu untuk memahami larutan mandi sesuai dengan jenis akseleratornya.Temperatur perlakuan fosfat secara umum dapat ditentukan menurut jenis akselerator, misalnya, akselerator NO3 terutama fosfat suhu sedang.Akselerator terutama dibagi menjadi tipe nitrat, tipe nitrit, tipe klorat, tipe nitrida organik, tipe molibdat dan tipe utama lainnya.Setiap jenis akselerator dapat digunakan bersama dengan akselerator lainnya, dan ada banyak seri cabang.Jenis nitrat meliputi: NO3 - tipe, NO3 -/NO2 - (tipe autogenous).Jenis klorat meliputi: ClO3 , ClO3 /NO3 , ClO3 /NO2 .Nitrit meliputi: nitroguanidin R - NO2 -/ClO3 -.Jenis molibdat meliputi MoO4 -, MoO4 -/ClO3 -, MoO4 -/NO3 -.
Ada banyak cara untuk mengklasifikasikan fosfat, misalnya, dapat dibagi menjadi bagian baja, bagian aluminium, bagian seng dan bagian campuran berdasarkan bahan.
2、 Pretreatment sebelum fosfat
Secara umum, perawatan fosfat mengharuskan permukaan benda kerja harus bersih dari permukaan logam (kecuali dua dalam satu, tiga dalam satu dan empat dalam satu).Sebelum fosfat, benda kerja harus diolah terlebih dahulu untuk menghilangkan lemak, karat, kulit oksida dan penyesuaian permukaan.Secara khusus, fosfat untuk priming sebelum pengecatan memerlukan penyesuaian permukaan untuk membuat permukaan logam memiliki "aktivitas" tertentu, sehingga memperoleh film fosfat yang seragam, halus dan padat, dan memenuhi persyaratan untuk meningkatkan daya rekat dan ketahanan korosi cat. film.Oleh karena itu, pretreatment fosfat adalah dasar untuk mendapatkan film fosfat berkualitas tinggi.
1. Degrease
Tujuan penghilangan gemuk adalah untuk menghilangkan gemuk dan kotoran berminyak pada permukaan benda kerja.Termasuk metode mekanik dan metode kimia.Metode mekanis terutama mencakup penyikatan manual, peledakan pasir dan peledakan tembakan, pembakaran api, dll. Metode kimia terutama mencakup pembersihan pelarut, pembersihan agen pembersih asam, pembersihan larutan alkali kuat dan pembersihan agen pembersih basa rendah.Berikut ini menjelaskan proses degreasing kimia.
1.1 Pembersihan pelarut
Metode pelarut umumnya digunakan untuk menghilangkan lemak dengan metode uap halohidrokarbon yang tidak mudah terbakar atau metode emulsifikasi.Metode yang paling umum adalah menggunakan uap trikloroetan, trikloretilen dan perkloretilen untuk menghilangkan lemak.Degreasing uap cepat, efisien, bersih dan menyeluruh, dan memiliki efek penghilangan yang sangat baik pada semua jenis minyak dan lemak.Menambahkan sejumlah emulsi ke dalam hidrokarbon terklorinasi memiliki efek yang baik baik dalam perendaman dan penyemprotan.Karena toksisitas halogen terklorinasi dan suhu penguapan yang tinggi, serta munculnya bahan pembersih alkali rendah berbasis air yang baru, metode degreasing uap pelarut dan lotion jarang digunakan sekarang.
