化学反应与电化学反应

将金属浸在含有磷酸盐的溶液中经过化学反应与电化学反应在金属表面形成磷酸盐覆盖膜的过程称为磷化(经历电离、水解、氧化、结晶四个步骤) , 所生成的磷酸盐膜即为磷化膜 。反应的前提条件是金属的腐蚀电位要低于磷化液中的电极电位 , 使氢去极化容易 。
化学反应与电化学反应
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详细讲 , 工件(钢铁、锌、铝、镁及合金)与磷化液接触(浸泡、喷淋、刷涂等)在规范条件下(pH值、酸度、温度、时间、压力、溶液状态等) , 经过复杂的化学反应与电化学反应 , 在金属表面形成有一定厚度(1~50μm)、带4个结晶水的磷酸盐结晶型或无定型的转化膜 。此膜使金属表面由优良导体转变为不良导体 , 能抑制金属工件表面微电池的形成 , 有效阻止金属的腐蚀 。化学反应包括磷酸及磷酸盐的电离和水解;促进剂的氧化;磷酸根与金属离子的还原和沉淀;络合剂与二价铁离子的络合等 。电化学反应基于金属表面存在若干微阳极和微阴极(铁素体是微阳极区 , 而珠光体碳粒、合金元素 , 以金属表面磷化技术及应力集中部位的电位比铁素体正 , 是微阴极区) , 形成微电池腐蚀 。微阳极区发生金属的溶解(在游离酸作用下 , Fe-2e→Fe2+) , 微阴极区有氢气析出(2H++2e→H2↑) , 随着电化学反应不断进行 , 腐蚀电位开始正移 , 且钢铁表面附近液层中Fe2+浓度不断增加 , pH值亦升高 , 当PO3-与入膜离子如Fe2+、Zn2+等浓度达到相应浓度积时 , 就在工件表面微阴极区慢慢沉积 , 随着沉积率增加 , 阴极活性点被覆盖 , 阴极反应受到抑制;同样 , 阳极区的金属溶解速度随着阳极活性面积的减少而减慢 , 阳极反应也会逐渐受到抑制 。电化学反应向成膜方向进行 , 并经历快速、缓慢和减少的三个成膜阶段 , 最终形成完整的磷化膜 。
【化学反应与电化学反应】无定型膜与定型膜的成膜过程不同之处是:无定型膜的金属阳离子靠金属基体直接转化而来(溶液对金属基体的有限腐蚀 , 溶解出Fe2+) , 与溶液中的PO43-结合形成单一磷酸铁(FeP04.8H2O)和氧化铁(Fe2O3)为特征的转化膜(溶液中含有少量的磷酸盐和足量的氧化剂 , 加入的碱金属离子不参与成膜);定型膜中的金属阳离子由溶液提供(溶液中预先加入足量的金属磷酸盐、金属硝酸盐、重金属阳离子等) , 在氧化剂阴离子作用下 , 金属界面H+浓度急剧下降 , pH值升高 , 形成多元化磷酸盐[Zn3(PO4)2.4H2O;Zn2Fe(PO4)2.4H2O;Zn2Ca(P04)2.4H2O;(MnFe)H2(P04)2.4H2O;Mn5H(P04).4H2O等]为特征的伪转化膜 。