关于钢铁氧化处理和磷化处理的实验研究及应用
不锈钢磷化处理作用
不锈钢磷化处理的作用
一、什么是磷化？
磷化是常用的前处理技术，原理上应属于化学转换膜处理，主要应用于钢铁表面磷化，有色金属（如铝、锌）件也可应用磷化。
磷化是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程，所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化膜。
二、磷化处理的作用？
磷化处理工艺主要用在金属表面，目的也是为金属表面提供一层保护膜，让金属与空气隔绝，防止其被腐蚀；还会用于一些产品涂漆之前的打底，有了这层磷化膜能够提高漆层的附着力和防腐蚀能力，提高装饰性让金属表面看起来更漂亮，并且还能够在部分金属冷加工过程中起到润滑的作用。
经过磷化处理后能让工件在很长时间内不会氧化生锈，所以磷化处理的应用非常广泛，也是常用的一种金属表面处理工艺，在汽车，船舶，机械制造等行业中应用越来越多。
另外磷化膜除了和基体有很好的结合性，它与油漆涂层有良好的结合力，这就是说磷化后再喷漆，漆膜不容易脱落。
实验六 钢铁的磷化处理
实验六 钢铁的磷化处理1. 实验目的(1) 掌握钢铁磷化的基本原理。
(2) 了解磷化处理溶液的配制方法及磷化处理的实验操作。
(3) 了解磷化处理的应用意义。
2. 实验原理钢铁零件在含有锰、铁、锌的磷酸溶液中进行化学处理，其表面生成一层难溶于水的磷酸盐保护膜的方法叫磷化处理，亦成磷酸盐处理。
磷化膜的外观，由于试件材料不同及磷化处理的条件不同可由暗灰到黑灰色。
磷化膜的主要成分有磷酸盐M(PO 4)2或磷酸氢盐（MHPO 4）的晶体组成。
磷化膜在通常大气条件下比较稳定，与钢的氧化处理相比，其耐蚀性较高，约高2~10倍。
磷化处理之后，进行重铬酸盐填充，浸油涂漆处理，能进一步提高耐蚀性。
磷化处理有高温（90~98℃），中温（50~70℃）和常温（15~30℃）三种处理方法。
常用的磷化方法有浸渍法和喷淋法。
不管采用哪种方法进行磷化处理，其溶液都含有三种主要成分。
①H 3PO 4（游离态），以维持溶液pH 值。
②M(H 2PO 4)2,M=Mn 、Zn 等。
③催化剂（即氧化剂）-3NO 、-3ClO 、H 2O 2等。
钢铁类进行磷化处理时，大致有如下反应历程。
2.1锰、锌系磷酸盐膜化学反应机理(1) Mn(H 2PO 4)2做磷化液的成膜机理在97~99℃下加热1h ，在Mn(H 2PO 4)2溶液中发生如下的电离反应： Mn(H 2PO 4)2→MnHPO 4 ↓+H 3PO 4 (a)在反应平衡后，溶液中存在一定数量的磷酸分子，不溶性的MnHPO 4及未电离的Mn(H 2PO 4)2分子。
当把Fe 浸入此溶液之中，则发生以下化学反应；2 H 3PO 4+Fe==Fe(H 2PO 4)2+H 2 (b) Fe(H 2PO 4)2==FeHPO 4+H 3PO 4 (c)由于H 2的析出，溶液的pH 值升高，因此，Mn(H 2PO 4)2的电离反应会继续进行，反应向生成难溶磷酸盐的方向移动。
这些不溶性的仲磷酸盐MnHPO 4大部分沉淀在工件的表面上，少部分可能从溶液中沉淀成泥浆，大部分还是在金属表面沉积成为磷化膜层。
钢铁冶炼过程中氧化脱磷与固磷的应用研究
113Metallurgical smelting冶金冶炼钢铁冶炼过程中氧化脱磷与固磷的应用研究冯晓明（承德建龙特殊钢有限公司，河北 承德 067000）摘 要：钢铁冶炼过程中的氧化脱磷与固磷，将对钢铁成品的质量，以及炼钢过程中的能耗产生直接的影响。
氧化脱磷的过程要求钢渣具备较高的氧化性与碱性。
但是，在固磷的过程中未来确保固磷的效果，往往又需要钢渣中具有一定低浓度的氧化亚铁，以此来加深固磷相的存在。
目前的冶炼体系中普遍都使用高碱性的钢渣，这对耗能的需求非常大，并且对钢铁的性能也非常的不利。
文章通过对冶炼后期的冶炼枪位以及供气量实施控制，以此来实现对冶炼过程中氧化亚铁含量的控制，确保渣系中固磷相的比例高于传统的炼钢工艺，以此有效的降低冶炼过程中的能耗，全面提升钢制品的质量。
关键词：钢铁冶炼；氧化脱磷；固磷中图分类号：TF704.4 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2020）07-0113-2收稿日期：2020-04作者简介：冯晓明，男，生于1985年，浙江海宁人，本科，中级工程师，研究方向：优特钢炼钢技术。
钢铁在国民经济各行各业的重要性不言而喻，在社会的进步与发展过程中占据着关键性的地位。
传统钢铁冶炼工艺中，通常使用大渣量、高碱性、高氧化性的冶炼环境，以此来促进脱磷。
但是这一过程存在着高耗能、高固体废弃物排放的缺点，与目前社会所追求的低耗能、低污染的发展要求完全不符。
相关研究结果显示，钢铁的冶炼过程，脱磷与固磷是可以同时存在的，提升炉渣的固磷率能够加快钢铁的脱磷，钢铁的氧化脱磷需要大渣量、高碱性、高氧化性的冶炼环境，但是关于炉渣中磷的固化则是通过硅酸二钙固溶固磷相C 2S-C 3P 来实现的。
并且，低浓度氧化亚铁环境中的固磷相更加容易赋存，因此在冶炼的过程中需要改进现有的冶炼工艺流程来找寻脱磷与固磷之间的平衡点。
1 相关实验文章以某一钢厂的100t 炼钢转炉为例进行研究，这一转炉主要生产低磷钢，其钢水中磷元素的含量为0.12%～0.14%，吹炼验证的碱度分别为3.0与4.0，冶炼温度为1280℃～1340℃。
钢铁的磷化处理
钢铁的磷化处理摘要：金属磷化处理工艺可以改变金属表面原有的性质，从而提供新的物理特性或物理化学特性，因而广泛应用于金属的表面处理领域中。
本文主要介绍钢铁的中温与高温磷化，通过实验来研究两种磷化膜的性质，对它们的原理、配方和生产工艺进行了简要的介绍。
关键词：机理，中温，高温，工艺1.引言磷化处理是指钢铁零件在含有锌、锰、钙、铁或碱金属的磷酸盐的溶液中进行化学处理,在其表面上形成一层不溶于水的磷酸盐膜的过程。
磷化是钢铁表面处理的常用手段,磷化膜厚度一般为 5 μm-20 μm，为微孔结构,与基体结合牢固，具有良好的吸附性、润滑性、耐蚀性、不粘附熔融金属性及较高的电绝缘性等。
磷化膜主要用作涂料的底层、金属冷加工时的润滑层、金属表面保护层以及用作电机硅钢片的绝缘处理、压铸模具的防粘处理等。
磷化处理所需设备简单,操作方便,成本低,生产效率高,被广泛应用于汽车、船舶、航空航天、机械制造及家电等工业生产中[1]。
2.磷化膜的形成机理[2]磷化处理是在含有锌、锰、铁的磷酸二氢盐与磷酸组成的溶液中进行的。
金属的磷酸二氢盐可用通式M(H2PO4)2表示,M为金属。
下面主要介绍磷化膜形成的电化学机理。
从电化学的观点来看，磷化膜的形成可认为是微电池作用的结果。
在微电池的阴极上发生氢离子的还原反应，有氢气析出：2H+ + 2e = H2在微电池的阳极上，铁被氧化为离子进入溶液，并与H2PO4-发生反应。
由于M2+的数量不断增加，pH值逐渐升高，促使反应向右进行，最终生成不溶性的正磷酸盐晶核，并逐渐长大。
下面是阳极反应：M - 2e = M2+M2++2H2PO4-= M(H2PO4)2M(H2PO4)2= MHPO4+H3PO43MHPO 4=M 3(PO 4)2↓+ H 3PO 43.实验工艺与配方工艺流程：化学脱脂（碱性除油）→热水洗→冷水洗→酸洗→热水洗→磷化→冷水洗→磷化后处理。
3.1配方与溶液配制一、碱性除油液：碱性化学除油溶液配方二、酸洗除锈液：3%的稀盐酸三、测定总酸度和游离酸： 0.1 mol/L 的NaOH 溶液，酚酞，甲基橙高温磷化酸比值控制在7-8，中温磷化控制在10-15。
钢铁磷化实验报告
钢铁的磷化摘要：本文简要介绍钢铁磷化的原理与工艺，主要根据化学实验的结果，以及对成品的检测，阐述了这一机理，论证了磷化对钢铁表面的改性作用，得出了磷化对钢铁性能改进的重要性。
关键词：原理 工艺 除锈 磷化膜引言 ：磷化处理工艺应用于工业己有90多年的历史，大致可以分为三个时期:奠定磷化技术基础时期、磷化技术迅速发展时期和广泛应用时期。
磷化膜用作钢铁的防腐蚀保护膜，最早的可靠记载是英国Charles Ross 于1869年获得的专利(B.P.No.3119)。
从此，磷化处理工艺应用于工业生产。
在近一个世纪的漫长岁月中，磷化处理技术积累了丰富的经验，有了许多重大的发现。
磷化广泛应用于防蚀技术，金属冷变形加工工业。
二战前后时期磷化处理技术重要改进主要有:低温磷化、各种控制磷化膜膜重的方法、连续钢带高速磷化。
当前，磷化技术领域的研究方向主要是围绕提高质量、减少环境污染、节省 能源进行。
一、 磷化原理工件（钢铁或铝、锌件）进入磷化液（某些酸式磷酸盐为主的溶液），在表面沉积形成一层不溶于水的结晶型磷酸盐转化膜的过程，称为磷化。
也就是说，磷化处理是在锰、铁、锌的磷酸二氢盐与磷酸组成的溶液中进行的。
金属的磷酸二氢盐可用通式242)(PO H M 表示。
在磷化过程中发生如下反应：434242)(PO H MHPOPO H M +↓→432434)(3PO H PO M MHPO+→或者以离子反应方程式表示：+-++↓+↓→+H PO M MHPOPO H M5)(342434422当金属与溶液接触时，在金属/溶液界面液层中+2M 离子浓度增高或+H 离子浓度降低,都将促使以上反应在一定温度下向生成难溶磷酸盐的方向移动。
由于铁在磷酸里溶解，氢离子被中和同时放出氢气：↑+=+++222H FeHFe反应生成的不溶于水的磷酸盐在金属表面沉积称为磷酸盐保护膜，因为它们就是在反应处生成的，所以与基体表面结合得很牢固。
从电化学的观点来看，磷化膜的形成可认为是微电池作用的结果。
金属的氧化和磷化处理
发个资料，或许各位牛人们能用得上。
金属的氧化和磷化处理钢铁的氧化处理钢铁件通过氧化处理在表面生成保护性氧化膜，主要成分是磁性氧化铁（Fe3O4），膜的颜色一般呈黑色或蓝黑色，铸钢和硅钢呈褐色或黑褐色。
氧化处理方法有碱性氧化法、无碱氧化法和酸性氧化法等。
碱性氧化法一次氧化法配方1组分g/L 组分 g/LNaOH 600 Na3PO4 15～20NaNO2 60开始温度为138～140℃；终止温度为148～150℃；时间为60～90min。
配方2组分 g/L 组分g/LNaOH 750 NaNO2 250开始温度为138～140℃；终止温度为148～150℃；时间为60～90min。
二次氧化法配方1组分g/L 组分g/LA槽 B槽NaOH 500～600 NaOH 700～800NaNO2 100～150 NaNO2 150～200温度为135～140℃；时间为10～20min。
温度为145～152℃；时间为60～90min。
氧化后处理为提高氧化膜防锈能力氧化后需进行皂化和填充处理，除需要涂装的，其他全都要用105～110℃机油、锭子油或变压器油浸渍5～10min。
若不进行皂化或填充处理，氧化清洗后可直接浸TS-1胶水防锈油或P-2防锈乳化液。
配方1（填充）K2Cr2O7 50～80g/L；温度为70～90℃；时间为5～10min。
配方1（填充）组分 g/L 组分 g/LCrO3 2 85%H3PO4 1温度为60～70℃；时间为0.5～1min。
配方3（皂化）肥皂30～50g/L；温度为80～90℃；时间为5～10min。
酸性氧化法酸性氧化法的优点是可在常温下操作，节电节能、发蓝时间短、生产效率高、投资少、污染小。
缺点是膜层附着力差，耐蚀性不佳，有待于进一步完善。
配方1组分 g/L 组分用量Cu(NO3)2 1～3 HNO3 30～40ml/LH2SeO3 3～5 添加剂适量对苯二酚2～4pH值为1～3；温度为室温；时间为3～6min。
磷化实验
实验四金属表面处理一、实验目的：1、了解钢铁磷化处理的发展状况及应用前景；了解磷化种类、磷化膜的组成成分。
2、掌握钢铁表面磷化处理的一般工艺流程及操作技术。
3、掌握磷化膜质量检测方法及操作过程。
4、了解磷化液主要性能指标的测定方法。
二、实验原理：1、工艺流程：脱脂——水洗——酸洗——水洗——磷化——封闭——干燥——成品。
2、脱脂：在镀件表面常附有一层油污，它的主要成分是：植物油、动物油、矿物油等，在化学镀之前必须除掉，否则会影响镀层的质量和结合力。
利用碱性条件下的皂化和乳化原理将它们除掉。
3、酸洗：金属在加工和储存过程中，为了防腐常常用一层薄薄的保护膜保护，常见的保护膜有：氧化膜、磷化膜、氧化铁皮（四氧化三铁）、复合膜等；另外在运输和储存过程中常常生锈，在化学镀之前必须除掉，否则会影响镀层的质量和结合力。
利用混酸溶液进行浸泡，经过化学反应和物理过程，将它们溶解和剥离，获得洁净的表面。
4、反应原理：磷化反应是一个复杂的化学物理过程，磷化液不同、反应温度不同、促进剂不同、材质不同等等，反应差别很大，反应机理各不相同。
早在20世纪60年代，Ghaili等人，对锌系磷化过程的电位—时间做过研究，提出了著名的Ghaili五步机理：A-B为阳极溶解、B-C氧化结晶、C-D溶解成膜、D-E成膜、E-F膜增厚，如图1所示。
图 1 Ghaili 磷化机理电位—时间曲线后来很多人在这方面做了很多研究工作，发现反应机理各不相同，一般现代公认的它有四个基本过程，如图2：A-B溶解、B-C氧化、C-D成膜、D-E膜增厚。
图2 现代磷化机理电位—时间曲线（注：上述图中纵坐标表示电位，横坐标表示时间；由于不同的磷化液电位和时间都不同，故无单位）在整个磷化过程中，有磷化反应，同时也伴随着大量的副反应，最终生成沉渣。
以下以一般磷化反应为例，主要反应有：溶解Fe—2e→Fe2+, 2H + 2e → 2[H] →H2氧化[O] + 2H→ H2O , Fe2++ [O] →Fe3+ , Fe3+ + Fe → 2Fe2+。
钢铁磷化处理技术的发展和应用
4、家电行业：在家电行业中，钢铁是用于制造各种电器产品的主要材料。 通过磷化处理技术，可以提高其耐腐蚀性和装饰性，从而提高电器产品的质量和 可靠性。
5、其他领域：除了上述领域外，钢铁磷化处理技术还被广泛应用于石油、 化工、轻工、电子等领域中，为各行业的生产和发展提供了重要的技术支持。
5、其他领域：除了上述领域外
2、汽车工业：在汽车工业中，钢铁是制造各种零部件的主要材料。通过磷 化处理技术，可以提高零部件的耐腐蚀性和耐磨性，从而提高其使用寿命和安全 性。
3、建筑领域：在建筑领域中，钢铁是用于制造各种结构件和连接件的主要 材料。通过磷化处理技术，可以提高其耐腐蚀性和装饰性，从而提高建筑物的使 用寿命和外观质量。
1、磷化过程中会产生废液和废 气，对环境造成一定的影响。
2、磷化膜的耐高温性能较差， 限制了其应用范围。
应用领域
钢铁磷化处理技术的主要应用领域包括：
1、国防工业：在国防工业中，钢铁是制造各种武器和装备的主要材料。通 过磷化处理技术，可以提高武器的耐腐蚀性和耐磨性，从而提高其使用寿命和可 靠性。
三、案例分析
以汽车制造领域的磷化处理技术为例，目前汽车零部件的制造过程中，磷化 处理技术广泛应用于发动机、底盘、车身等部件的表面处理。传统的磷化处理技 术存在环境污染和生产成本较高的问题。因此，开发环保型和智能化的磷化处理 技术具有重要意义。采用无磷添加剂的封闭式磷化处理工艺，可以降低废液排放 和环境污染。
3、拓展磷化处理技术的应用领域。随着科技的不断发展，未来可以探索钢 铁磷化处理技术在新能源、生物医学等领域的应用。例如，将磷化处理技术应用 于太阳能电池板的制造、生物材料的表面改性等。
4、实现磷化处理技术的智能化和自动化。随着工业4.0时代的到来，未来可 以探索将人工智能、物联网等技术应用于钢铁磷化处理领域，实现磷化处理的智 能化和自动化，提高生产效率和产品质量。
电镀工艺学钢铁的氧化和磷化
钢铁氧化和磷化技术的发展前景和展望
广泛应用
钢铁氧化和磷化技术在汽车、建筑、机械等领域具有广泛应用前 景，未来市场需求将持续增长。
技术创新
随着科技的不断进步，钢铁氧化和磷化技术将不断创新，推动行 业的发展和进步。
绿色发展
随着环保意识的提高，钢铁氧化和磷化技术将更加注重环保，推 动行业的绿色发展。
THANKS.
磷化处理过程
除油、除锈、磷化、钝化等步骤。
影响因素
温度、酸度、金属离子浓度、促进剂浓度等。
磷化的应用和防护措施
磷化的应用
提高金属表面的耐腐蚀性、增强涂层 的附着力等。
防护措施
定期检查磷化液的成分和浓度，控制 处理时间和温度，定期更换磷化液等 。
电镀工艺在钢铁氧
04
化和磷化中的应用
电镀在钢铁氧化中的应用
电镀工艺学钢铁的氧化 和磷化
contents
目录
• 电镀工艺学概述 • 钢铁的氧化 • 钢铁的磷化 • 电镀工艺在钢铁氧化和磷化中的应用 • 钢铁氧化和磷化的未来发展
电镀工艺学概述
01
电镀的基本原理
电解定律
电镀反应过程
在电镀过程中，阳极发生氧化反应， 阴极发生还原反应，遵循法拉第定律 。
电镀反应过程中，金属离子从溶液中 还原并在阴极上沉积形成金属镀层。
钢铁氧化原理
钢铁在潮湿环境中与氧气和水反应，导致表面形成氧化膜。
电镀在钢铁氧化中的作用
通过电镀工艺在钢铁表面形成一层保护性氧化膜，提高耐腐蚀性。
不同电镀方法的应用
包括化学氧化、阳极氧化和电镀氧化等，适用于不同场景和需求。
电镀在钢铁磷化中的应用
钢铁磷化原理
01
钢铁在酸性溶液中与磷反应，形成磷化膜。
钢铁的磷化实验报告
一、实验目的1. 了解钢铁磷化处理的基本原理和工艺流程。
2. 掌握磷化处理对钢铁表面性能的影响。
3. 通过实验验证磷化处理对钢铁的防腐、耐磨、涂装性能的提升效果。
二、实验材料与设备1. 实验材料：A3钢片、磷酸二氢锌、磷酸、硝酸、盐酸、硫酸、脱脂剂、纯碱、表调剂等。
2. 实验设备：磷化槽、磁力搅拌器、加热器、电子天平、干燥箱、计时器等。
三、实验方法与步骤1. 预处理：- 将A3钢片放入脱脂剂中，浸泡10分钟，去除表面的油污。
- 清水冲洗，去除脱脂剂。
- 将钢片放入盐酸溶液中，浸泡5分钟，去除表面的锈迹。
- 清水冲洗，去除盐酸。
- 将钢片放入纯碱溶液中，调节pH值为11-12，进行中和处理。
- 清水冲洗，去除中和液。
2. 磷化处理：- 配制磷化液，按比例混合磷酸二氢锌、磷酸、硝酸等。
- 将处理好的钢片放入磷化槽中，调整磷化液温度至室温。
- 开启磁力搅拌器，使磷化液均匀搅拌。
- 将钢片浸泡在磷化液中，根据实验要求设定浸泡时间。
- 浸泡过程中，观察钢片表面变化，记录磷化过程。
3. 后处理：- 将磷化后的钢片取出，清水冲洗，去除磷化液。
- 将钢片放入干燥箱中，烘干至室温。
四、实验结果与分析1. 磷化膜外观：- 钢铁表面磷化处理后，形成一层灰黑色磷化膜，膜层均匀，无裂纹、气泡等缺陷。
2. 磷化膜厚度：- 使用电子天平称量磷化前后钢片的质量，根据质量差计算磷化膜厚度。
- 实验结果显示，磷化膜厚度约为10-20μm。
3. 磷化膜耐腐蚀性能：- 将磷化后的钢片浸泡在3.5%的NaCl溶液中，观察腐蚀情况。
- 实验结果显示，磷化膜具有良好的耐腐蚀性能，浸泡24小时后，钢片表面无明显腐蚀。
4. 磷化膜耐磨性能：- 使用磨耗试验机对磷化膜进行磨耗试验，记录磨耗量。
- 实验结果显示，磷化膜具有良好的耐磨性能，磨耗量较低。
5. 磷化膜涂装性能：- 将磷化后的钢片进行涂装，观察涂层结合情况。
- 实验结果显示，磷化膜与涂层结合良好，无脱落、起泡等现象。
磷化处理报告
磷化处理报告1. 引言本报告旨在介绍磷化处理的步骤和方法。
磷化处理是一种常见的金属表面处理方式，通过在金属表面形成磷化层，可以提高金属的耐腐蚀性、耐磨损性和附着力。
在本报告中，我们将介绍磷化处理的基本原理、实施步骤以及处理后的效果。
2. 磷化处理的原理磷化处理是通过在金属表面形成磷化物层，改变金属表面的化学性质和物理性质。
磷化物层可以提供一层保护膜，有效防止金属的腐蚀和氧化。
磷化处理的原理主要包括以下几个方面：2.1 清洗表面在进行磷化处理之前，首先需要对金属表面进行清洗，去除表面的油脂、污垢和氧化物等杂质。
清洗可以采用化学溶剂、酸洗或电解等方式。
2.2 预处理在清洗完金属表面后，需要进行预处理，以提高磷化层的附着力和均匀性。
预处理一般包括活化、去垢和中和等步骤。
2.3 磷化反应在预处理完成后，金属表面进入磷化反应阶段。
磷化反应可以采用浸泡、喷涂或浸镀等方式进行。
在磷化反应中，金属表面与磷酸盐溶液发生反应，生成磷化物层。
3. 磷化处理步骤下面是磷化处理的具体步骤：3.1 清洗金属表面使用化学溶剂或酸洗剂对金属表面进行清洗，去除表面的油脂和污垢。
可以使用刷子、布或喷枪等工具进行清洗。
3.2 预处理在清洗完成后，进行预处理。
首先进行活化处理，使金属表面变得更容易与磷酸盐反应。
然后进行去垢和中和处理，以确保金属表面没有任何杂质。
3.3 磷化反应将金属表面浸泡在磷酸盐溶液中，保持一定的时间，使金属表面与磷酸盐发生反应。
反应时间的长短可以根据需要进行调整，一般为几分钟至几十分钟。
3.4 清洗和干燥磷化反应完成后，将金属表面从磷酸盐溶液中取出，并用清水进行冲洗，以去除残留的磷酸盐。
然后用风扇或烘干器将金属表面完全干燥。
3.5 表面处理（可选）在磷化处理完成后，如果需要进一步改善金属表面的性能，可以进行表面处理。
表面处理可以包括油漆、镀铬或喷涂等方式。
4. 磷化处理的效果磷化处理可以显著改善金属表面的性能。
处理后的金属表面具有以下特点：•耐腐蚀性增强：磷化物层可以提供一层保护膜，有效防止金属的腐蚀和氧化。
钢铁冶炼过程中氧化脱磷与固磷运用分析
钢铁冶炼过程中氧化脱磷与固磷运用分析摘要：在钢铁工业生产中，氧化脱磷与固磷效果对钢铁产品质量、能源消耗具有重要作用。
现阶段钢铁冶炼多使用碱性较高的铁渣，不利于钢铁冶炼效率的提升。
因此，本文从钢铁冶炼技术现状出发，通过以某钢厂为例，深入分析钢铁冶炼过程造渣控制与铁渣冶炼微相，旨在为降低钢铁冶炼能源消耗、提升钢铁质量提供参考依据。
关键词：钢铁冶炼；氧化脱磷；固磷引言：钢铁行业在经济发展中占有重要位置，冶炼过程消耗能源也较多，为提高固磷效果，在铁渣中加入低浓度的氧化亚铁，同时其冶炼环境多处于氧化性高且碱性较高的环境中。
消耗大量了大量的能源。
因此需要采取控制枪位与供气量的方式，对氧化亚铁进行有效控制，进而提高钢铁冶炼的水平。
1钢铁冶炼技术现状在经济不断发展的背景下，钢铁工业发展水平不断提高。
在传统钢铁工业产业中多指在黑色金属矿中提炼、进行黑色金属冶炼加工的生产过程。
整体生产过程主要由加工、提取构成。
现阶段，钢铁工业作为重要支柱产业，在经济发展中具有重要意义。
钢铁工业的发展离不来钢铁技术的进步，当前我国采用的钢铁技术来说，弊端较为突出。
例如，资源浪费严重、能源消耗大等，进而造成一系列的污染问题。
钢铁的应用较为广泛，在我国经济发展的各个方面，是社会进步的重要体现。
以往的钢铁冶炼工艺多使用大渣量、碱性高且氧化性强的冶炼方式，从而提高脱磷率。
但该种冶炼方式存在明显的问题，即冶炼过程所需要的能源消耗高、废气物、残渣等排放量加大，造成了严重的环境污染问题，为生态环境发展带来不利影响，同时与现阶段的工业生产要求不符。
在不断的实践与研究，寻找到脱磷与固磷在钢铁冶炼中能够同时存在，利用提高炉渣的固磷率的方式，有助于提升钢铁的脱硫率。
同时，钢铁在冶炼过程中的氧化脱磷需要满足大渣量、碱性较高以及氧化性强的环境，其炉渣中的磷固化使用的是硅酸二钙固溶、固磷，但固磷容易在浓度低的氧化亚铁中保存，因而，在钢铁冶炼中应通过寻找脱磷与固磷的平衡点的方式，改变当前钢铁冶炼工艺流程。
钢铁件的氧化和磷化
钢铁件的氧化和磷化( 摘自中级电镀工工艺学)一. 钢铁件的氧化 1.. 碱性发蓝工艺钢铁件碱性氧化法,生成的氧化膜质量比较稳定，且槽液较易维护。
但槽液的操作温度较高(一般是130℃以上)，需加热，在经济上和劳动强度上均较高。
于是，低温氧化法就应运而生了。
低温氧化法可获得深黑色的氧化膜层，膜层外表美观，防蚀性能较好。
但当溶液中的硝酸含量不足时，氧化过程缓慢。
过剩的磷酸，会产生灰色的磷酸盐挂灰。
另外，槽液不稳定，且难维护。
3. 无碱氧化法：它是一种不含碱组分的氧化方法，实质上是一种氧化与磷化相结合的处理方法。
可获得致密、深黑(深灰或红黑)色的无光泽或稍亮的氧化膜层。
该膜层由碳酸钡和铁的磷化物组成，它的耐蚀性优于碱性配制溶液时，硝酸钡和酸式磷酸盐要在不断搅拌下单独用热水溶解。
由于二氧化锰仅微溶于水，会使槽液变浑，因此应将二氧化锰装于棉袋内置于槽底。
在氧化过程初期，会产生大量氢气泡。
当气泡停止析出时，说明金属零件上的氧化－磷化膜的形成过程巳经结束，即可出槽。
出槽后，用冷水清洗，热水冲洗，肥皂液中浸泡几分钟，干燥浸油，最后封存待用。
无碱氧化后也可作涂漆处理。
1.3. 钢铁件的黑色磷化法：对形状复杂的铸件表面常有气孔、砂眼等疵病。
若用碱性氧化法，则气孔、砂眼内易残留碱物。
若用普通磷化法，又会影响零件精度。
另外在光学仪器中，为减少仪器内壁漫反射的影响，零件表面应呈黑色。
于是开发了黑色磷化工艺。
黑色磷化膜结晶细致，色泽均匀，外观呈黑灰色，厚度约2～4μm ，耐磨性和耐蚀性比氧化膜有显著提高。
磷化前，需在5～10 g / L 的硫化钠溶液中，于室温下处理5～20 s 。
黑色磷化膜溶液成分及工作条件如下：4. 钢铁件的“四合一”磷化法：除油、除锈、磷化、钝化四个主要的磷化工序，综合在一个槽中完成的磷化法称为“四合一”磷化法。
它可简化工序，减少设备和作业面积，缩短工时，提高劳动生产率，降低产品成本，便于实行机械化、自动化生产。
关于钢铁氧化处理和磷化处理的实验研究及应用
第5卷第1期2003年3月 辽宁师专学报Journal of Liaoning T eachers College V ol15N o11Mar12003【实验技术研究】关于钢铁氧化处理和磷化处理的实验研究及应用张玉梅(辽宁工程技术大学职业技术学院,阜新 123000) 摘 要:根据金属腐蚀的机理,文章主要介绍了钢铁氧化处理和磷化处理的实验技术及应用.实验结果表明:钢铁表面经氧化处理后所得氧化膜色泽美观、厚度薄、组织致密;经磷化处理后所得磷化膜其耐水、耐温、耐磨、防锈、防腐蚀等性能良好.关键词:金属腐蚀;氧化处理;磷化处理;氧化膜;磷化膜中图分类号:O611162 文献标识码:A 文章编号:1008-5688(2003)01-0103-03金属腐蚀给国民经济带来的损失是非常惊人的.据统计,全世界每年因腐蚀而报废的钢铁占年产量的30%,我国每年生产的钢铁有20%用于替换那些因腐蚀而丧失用途的产品.在我门周围的废物堆、废汽车厂里都可以见到这种腐蚀的后果.因此,如何提高金属的抗蚀能力,有效地控制金属腐蚀所造成的损失,是摆在我们面前的重大课题.1 金属腐蚀的机理 金属和周围的气体或液体等介质接触时,由于发生化学或电化学作用而引起的破坏叫做金属的腐蚀.按照金属腐蚀的机理可将其分为化学腐蚀与电化学腐蚀.结合常见的钢铁腐蚀,简单阐明反应机理.111 化学腐蚀 金属与干燥的气体(如O2、S O2、H2S、Cl2等)接触,发生化学作用而引起的腐蚀叫化学腐蚀.这种腐蚀的特点是只发生在金属的表面,使金属表面形成一层化合物.如钢铁在高温时容易被氧化,生成一层氧化皮,它由FeO、Fe2O3、Fe3O4所组成,主要反应过程为:2Fe+O22FeO;4FeO+O22Fe2O3;FeO+Fe2O3Fe3O41由于铁的各种氧化物组成的铁锈很疏松,没有保护金属使其不再继续被氧化的能力,也不具有金属原有的高强度和高韧性等优良性能,在金属的锻造及热处理时常见到这种腐蚀.112 电化学腐蚀 当不纯的金属和电解质溶液相接触形成原电池而引起的腐蚀叫做电化学腐蚀.其腐蚀过程分两种.11211 析氢腐蚀当钢铁暴露在潮湿的大气中,由于表面吸附作用,会在钢铁表面形成一层极薄的、为C O2或S O2等气体所饱和的水膜,这种水膜显酸性.这样钢铁中的铁、杂质(C、S i、Mn等)同水膜电解质溶液就形成了原电池.电化学反应如下:负极 (铁) Fe-2e Fe2+;Fe2++2H2O Fe(OH)2+2H+;正极 (杂质) 2H++2e H2↑;总反应方程式 Fe+2H2O Fe(OH)2+H2↑.Fe(OH)2进一步被O2氧化 4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3.在腐蚀过程中因有H2放出,故叫析氢腐蚀.11212 吸氧腐蚀 一般情况下,水膜中溶解有O2,这时的电化学腐蚀的反应过程是:负极 (铁) Fe-2e Fe2+;正极 (杂质) O2+2H2O+4e4OH-;总反应方程式 2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2;进一步发生反应4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3.在腐蚀过程中,因水膜中的O2参加反应,故叫做吸氧腐蚀.由于O2的氧化能力比H+强,故金属的电化学腐蚀一般是以吸氧腐蚀为主.析氢腐蚀和吸氧腐蚀最后得到的产物都是Fe(OH)3.Fe(OH)3及其脱水产物Fe2O3・xH2O等是红褐色铁锈的主要成分,由于它是疏松可导电物质,故铁锈产生之后又会形成更多新的微电池,加速了铁的腐蚀.一般情况下,这两种腐蚀往往同时发生,但电化学腐蚀在常温下比化学腐蚀要普遍得多,腐蚀的速度也快得多.2 用化学处理法提高钢铁的抗蚀能力 了解金属腐蚀的种类和原因,就要采取相应防腐蚀的措施.既然金属的腐蚀是金属与周围介质发生化学反应的结果,因此防止腐蚀的方法要从金属和介质两方面来考虑.一方面改变金属性质,合金化的金属基体电极电位提高了,使其不易失去电子,变成“惰性金属”;另一方面隔离介质,使金属与周围介质隔绝起来.例如在金属表面涂上油漆、塑料、沥青等非金属材料;还有用热镀、喷镀、电镀等方法在金属表面镀一层耐腐蚀的金属.但有些物品如枪支武器、精密仪器等既不能涂漆,也不宜用金属镀层,通常采用化学处理法使金属表面生成一层比较稳定的化合物薄膜,保护内部金属免于继续腐收稿日期:2002—12—10作者简介:张玉梅(1961-),女,辽宁义县人,高级实验师,主要从事化学教学研究,发表论文5篇.104辽宁师专学报2003年第1期蚀,从而提高金属的抗蚀能力.常用的化学处理方法有氧化处理(俗称发蓝处理)和磷化处理两种.211 氧化处理实验21111 实验原理氧化处理就是把钢铁工件放入一定组成的化学试剂中(主要成分NaOH、NaNO3、NaNO2)处理,使工件表面生成一层均匀致密的氧化膜过程.因为氧化膜具有深黑蓝色,所以又称发蓝处理.在一定的温度下,NaOH、NaNO2、NaNO3与金属铁作用,生成亚铁酸钠(Na2FeO2)和铁酸钠(Na2Fe2O4),再由Na2FeO2与Na2Fe2O4相互作用生成磁性氧化铁(Fe3O4),即氧化膜.其主要化学反应如下:3Fe+NaNO2+5NaOH3Na2FeO2+H2O+NH3↑;8Fe+3NaNO3+5NaOH+2H2O4Na2Fe2O4+3NH3↑Na2FeO2+Na2Fe2O4+2H2O Fe3O4+4NaOH21112 主要药品 除油液:每升溶液中含NaOH60g,Na2C O340g,Na2S iO330g.除锈液:每升溶液中含HCl20%,乌洛托品(CH2)6N45%,水75%.氧化处理液:每升溶液中含NaOH600g,NaNO2180g,NaNO350g.21113 实验方法 除油:将小螺丝5只擦光,放入20ml除油液中,加热煮沸5min,取出后冲洗干净.除锈:将除油后的小螺丝放入20ml除锈液中,加热至60～80℃,5min后取出洗净.氧化处理:将小螺丝放入30ml氧化处理液中,加热者沸10min后取出冲洗.浸油:经氧化处理后的小螺丝表面呈现一层蓝黑色的氧化膜,但仍有微孔,将它置于热机油(60℃)中浸泡3min,取出吸干后,其表面呈现一层致密的蓝黑色的氧化膜.鉴定:将处理过的小螺丝2只浸入3%CuS O4溶液中,1min后取出吸干,观察并比较,结果是氧化膜色泽无变化,无单质铜析出.21114 结果与讨论 紧密的Fe3O4薄膜,能牢固地与金属表面结合.它对于干燥的气体抵抗力强,但在水中或大气中抵抗力较差.氧化处理工艺在我国已有很长的历史,广泛应用在机器零件、精密仪器和军械制造工业等.212 磷化处理实验21211实验原理钢铁磷化是用特定组成的磷化液[主要成分(锌系):H3PO4、Zn(NO3)2、ZnO]浸泡、喷泡、喷淋或涂抹在钢铁工件上,通过磷酸盐和钢铁相互作用,使得钢铁表面获得一层灰黑色不溶于水的复合磷酸盐薄膜保护层———磷化膜.磷化过程中金属表面发生一系列化学变化,其主要化学反应是:Fe+2H3PO4Fe(H2PO4)2+H2↑;Fe+Fe(H2PO4)22FeHPO4+H2↑Fe+2FeHPO4Fe3(PO4)2+H2↑;(氧化皮)FeO+2H3PO4Fe(H2PO4)2+H2O↑ZnO+2H3PO4Zn(H2PO4)2+H2O.随着磷酸铁盐和磷酸氢铁盐浓度的不断增加,当它们达到饱和后,即开始沉积在金属表面上,磷化层逐步增厚,且含Zn2+逐渐增多,直到生成了不溶于水的复合磷酸盐(磷酸铁锌)的膜,就是磷化膜. Fe(H2PO4)2+2Zn(H2PO4)2+H2O Zn2Fe(PO4)2・4H2O+4H3PO421212 磷化液的配制原则 磷化液应包括乳化性能优异的各种表面活性剂及洗涤剂等组成的去油剂;对金属锈蚀产物有较强溶解作用的酸液,包括有机酸在内组成的除锈剂;对金属表面垢质有较好分解作用和溶化性能的无机、有机酸和盐类所组成的去垢剂;为确保磷化液在使用中不腐蚀基体金属,加有相应的高效缓蚀剂;为增加对金属表面的保护作用,加入能和金属基体生成钝化膜层的钝化剂;以及在去锈、脱脂、去垢等作用后,能使金属表面生成很强防腐蚀性能的磷化剂等部分.21213 磷化液的配制方法 主要药品H3PO4、ZnO、浓H NO3、(CH2)6N4、Zn(NO3)2、Cu2(OH)2C O3.实验所用试剂均为分析纯,溶液用蒸馏水配制.(1)准确称取ZnO27g、Cu2(OH)2C O33g(先磨碎),放入同一大烧杯中.加蒸馏水200ml搅拌均匀后,再加入25ml的浓H NO3、45mlH3PO4、均匀搅拌至全部溶解,即得溶液(I).(2)准确称取(CH2)6N44g、,加蒸馏水100ml搅拌,使全部溶解,即得溶液(Ⅱ).(3)准确称取Zn(NO3)240g之后,加蒸馏水100ml搅拌,使全部溶解,即得溶解(Ⅲ).(4)将(Ⅱ)、(Ⅲ)两种溶液混合在一起,立即加入到(Ⅰ)溶液中,同时搅拌均匀.最后将混合溶液倒入1000ml的容量瓶中,加蒸馏水至刻度摇匀,即得到浅蓝色磷化液.21214 磷化实验及应用 该磷化液在实际生产中得到应用,并收到良好的实验效果.煤矿井下使用的采掘电气设备,在检修过程中所有的电器防爆面都要进行磷化处理.由于整台防爆电器设备无法采用浸泡的方法进行磷化,因而在实际检修过程中采用化石粉和磷化液混合在一起,搅拌均匀呈浆状,涂抹在防爆面上,涂抹厚度在2～3mm,常温下放置3h左右,然后除去涂层(不得用金属工具,以防划伤防爆面.并用棉布擦净.再涂上30#机械油即得到灰黑色的密质的磷化膜.张玉梅关于钢铁氧化处理和磷化处理的实验研究及应用105 21215 结果与讨论 经实际检测,未经磷化处理的电气设备防爆面在井下使用2个月后防爆面腐蚀深度(呈现麻点状)达013mm.这样会造成电气设备的失爆,不符合安全规程要求.而经过磷化处理后的电器防爆面,在井下使用6个月后,检查防爆面局部腐蚀深度最大为0105mm,仍具有良好的防爆性能.而井下电气设备使用周期一般不超过5个月即升井检修.由此看出,采用上述磷化液对钢铁表面进行磷化处理所得磷化膜,在大气中有良好的耐腐蚀性,对钢铁基体有较强的保护作用,能延长金属机器的使用周期.随着金属表面磷化处理技术的发展,磷化处理技术广泛应用于电镀、油漆或工件的加工前处理和封存处理,涉及各行各业的金属件热处理、除锈、除油、除垢处理等黑色金属及其合金上,如洗衣机、仪表、造船、机车等许多行业,而且还广泛应用到铝、锌、铜、镍、铬等各种材料和合金上的表面处理.本文所采用的钢铁氧化处理和磷化处理技术,是以金属腐蚀理论为依据、以实验为基础,并在实践教学和实际生产中得应用.参考文献:[1]陈嘉甫,谭光熏.磷酸盐的生产与应用[M].成都:成都科技大学出版社,1989.[2]王致勇.无机化学原理[M].北京:清华大学出版社,1983.(责任编辑 王心满,于 海)(上接32页)中的迷航现象.此导航页面设计结构简单明了、色彩淡雅,极利于学习者操作.213 菜单式导航块在课堂教学的每一章,页面设计中的左侧均设为菜单形式,学生可点击任一章进行学习.在每一章页面设计中的左侧也设为菜单形式,可点击进入本章的任何一节学习.这两个菜单导航的设计,确保学生在任何章、任何节中都能通过点击菜单栏转入所需要学习的章节,减少了不必要的反复切换操作,避免了迷航现象,提高了学习者的学习效率.3 《单片微机原理及应用》网络课程的导航界面设计 交互性是网络课程的一大特色.在交互界面设计时,采用以下几种形式:菜单、按钮、窗口、图标等等.由于它们直观、操作简单,是学习者与电脑进行信息交流的重要界面形式.交互界面设计中遵循的基本原则是简单性、可靠性、一致性、趣味性和反馈性.使《单片微机原理及应用》网络课程操作简单、容错性强、生动、形象、直观,学习者在学习过程中能集中精力学习内容.4 《单片微机原理及应用》网络课程的页面设计 网络课程是由一页一页的网页按照一定的顺序和结构组织起来的.页面既是网络课程的组成部分,也是《单片微机原理及应用》所有教学内容的展现形式.也就是说网页设计是构建整个网络课程的灵魂.411 页面的布局在《单片微机原理及应用》网络课程的页面设计中共有两大类页面设计.一类是“T”型结构设计如课程说明页面设计、章的页面设计、节的页面设计和自我测试页面设计.它们页面顶部为《单片微机原理及应用》网络课程的标题,其下部为主导航栏,下部左侧为主导航区,右侧为章、节、课程说明的具体内容.另一类是“三”型页面设计如学习导航页面设计和难点解答页面设计.412 页面文字页面文字本着尽最大可能突出主题的原则组织的.文字的字体不超过三种字体,字号的选择不宜过大,否则会使页面显得非常杂乱和拥挤,令学习者眼花缭乱,无从下手.字号的选择也不宜过小,这样会使学习者容易疲劳.413 页面颜色页面的色彩是页面设计中一项重要内容,它贯穿于整个页面设计的过程中.恰当使用不仅可以增加网络课程的艺术欣赏性,而且可以吸引学习者注意力,促进对屏幕上各部分的识别、突出差异.但如果使用不当,则会分散人的注意力,使视觉容易疲劳.在选择时应考虑课程内容表现的需要、课程的总体风格、教学对象的色彩心理特点以及色彩本身所表达的含义等等因素.总的来说,网络课程的页面色彩搭配要和谐、自然,给人以美感,请注意颜色数量的多少,避免色彩过多过杂,尽量作到风格统一.色彩的选择尽量鲜明、独特、与所设计的内容相协调一致.例如:整个网络课程所有页面都是以蓝色为基调,给学习者柔和、宁静的氛围.414 页面图形用图形说明、解释问题具有形象、直观、生动的特点,本网络课程的图形图像采用Photoshop610工具进行处理.415 页面趣味性为了增加学习者的学习兴趣,减少学习过程中的枯燥性,本网络课程,如实际应用部分采用了动画形式来展现教学内容,效果较好.5 结论 网络教育是本世纪教育方法的又一类型,是继续教育、终身教育发展的必然趋势,它解决了传统教育的时间、空间的限制,更大限度的调动了学习者的学习兴趣,突出了“以学生为主体”的建构主义教育思想,在这种背景下网络课程的设计将是今后网络教育的重要内容,具有广阔发展前景.(责任编辑 唐国民,于 海)。
钢铁件磷化处理液的研究
酸钠 ， 以新 型 的植 酸作 为缓 冲剂 ， 到 了一种 新 的常 得
简 量取 ２ ０ｍＬ质量 分数 为 ８ 的磷 酸加 入 到水 中 ５
Ｅｌ ｃ ｒ ｐ ａ ｉ ｇ ｅ ｔ ０ ｌ ｔｎ
Ｐｏ ｌ ｔｏ ｎ ｒ ｌ ｌｕ ｉ ｎ Ｃｏ ｔ ｏ
ＶＯ ３ ． １ ２ ＮＯ ３
钼 酸 钠 还 与 表 面 活 性 剂 以及 某 些 杂 环 化 合 物 具 有 协
同缓蚀 作用 ， 当钼 酸钠 与表 面活性 剂配 合 使用 时 ， 缓 蚀效 率 明显提 高 。表 ２为钼 酸钠 的质 量浓 度对 磷 ］ 化 膜性 能 的影 响 。 由表 ２可 知 ： 当钼 酸 钠 的质 量 浓 度 为 １ ５ｇ Ｌ时 ， 化 膜 的耐 蚀 性 最好 。随着 钼 酸 ． ／ 磷
表 １ 氧化 锌 对 磷 化 膜 性 能 的 影 响
将 试 片 在 室 温 下 完 全 浸 入 配 制 好 的 磷 化 处 理 液
氧磷化工艺技术研究
氧磷化工艺技术研究摘要：本文针对氧磷化工艺技术进行了深入研究与分析。
首先介绍了氧磷化的定义和原理，强调了该工艺在现代工业生产中的重要性和应用前景。
随后，对目前存在的氧磷化工艺技术进行了综述，包括常见的湿法和干法氧磷化工艺，并深入探讨了各种工艺的特点、优缺点以及适用范围。
在研究中，我们发现了现有氧磷化工艺存在一些问题，如工艺复杂、耗能高、环境影响等。
针对这些问题，我们提出了一种创新的氧磷化工艺技术，并依据实验数据和模拟结果对其进行了评估。
关键词：氧磷化防锈耐蚀性工艺（一）概述化学磷酸盐处理简称磷化，是一种重要的研究领域，涉及到应用和发展中的化学和材料科学。
该技术的研究旨在开发高效、环保和可持续的氧磷化工艺，以满足日益增长的需求并减少对有限资源的依赖。
首先，氧磷化工艺技术的研究包括对氧磷化反应机理和动力学的探索。
其目标是深入理解在氧与磷之间发生的化学反应过程，以及反应速率和条件对产物的影响。
这种理论研究为优化酸、温度、催化剂和其他操作参数提供了理论基础，以实现更高的反应效率和产品质量。
其次，氧磷化工艺技术的研究还包括对催化剂的设计和开发。
催化剂在氧磷化反应中起着至关重要的作用，可以加速反应速率、调控产物分布和提高选择性。
研究人员致力于探索新型催化剂的合成方法、表征技术和催化机理，以提高催化剂的效率和稳定性。
此外，氧磷化工艺技术研究还关注绿色和可持续发展。
在工艺设计和开发的过程中，研究人员将努力降低能源消耗、减少废弃物产生，并优化产品分离和回收的方法。
他们还致力于减少有害物质的排放，并开发环境友好的氧磷化工艺，以确保可持续发展。
（二）磷化膜的主要特征有：（1）磷化膜本身并不具有很高的耐蚀性，但磷化膜层经过浸油或涂漆处理后组成的复合膜层可以对基体金属产生良好的保护作用。
（2）磷酸盐膜的孔隙率并不高，占膜体积的0.5%～1.5%，但膜层具有很好的吸附性。
包括物理吸附和化学吸附。
（3）磷化膜层还具有不沾附熔融金属（Sn、Al、Zn）的特性，在钢铁零件进行渗氮处理时，通常采用镀锡的方法对零件非渗氮区域进行保护。
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第5卷第1期2003年3月 辽宁师专学报Journal of Liaoning T eachers College V ol15N o11Mar12003【实验技术研究】关于钢铁氧化处理和磷化处理的实验研究及应用张玉梅(辽宁工程技术大学职业技术学院,阜新 123000) 摘 要:根据金属腐蚀的机理,文章主要介绍了钢铁氧化处理和磷化处理的实验技术及应用.实验结果表明:钢铁表面经氧化处理后所得氧化膜色泽美观、厚度薄、组织致密;经磷化处理后所得磷化膜其耐水、耐温、耐磨、防锈、防腐蚀等性能良好.关键词:金属腐蚀;氧化处理;磷化处理;氧化膜;磷化膜中图分类号:O611162 文献标识码:A 文章编号:1008-5688(2003)01-0103-03金属腐蚀给国民经济带来的损失是非常惊人的.据统计,全世界每年因腐蚀而报废的钢铁占年产量的30%,我国每年生产的钢铁有20%用于替换那些因腐蚀而丧失用途的产品.在我门周围的废物堆、废汽车厂里都可以见到这种腐蚀的后果.因此,如何提高金属的抗蚀能力,有效地控制金属腐蚀所造成的损失,是摆在我们面前的重大课题.1 金属腐蚀的机理 金属和周围的气体或液体等介质接触时,由于发生化学或电化学作用而引起的破坏叫做金属的腐蚀.按照金属腐蚀的机理可将其分为化学腐蚀与电化学腐蚀.结合常见的钢铁腐蚀,简单阐明反应机理.111 化学腐蚀 金属与干燥的气体(如O2、S O2、H2S、Cl2等)接触,发生化学作用而引起的腐蚀叫化学腐蚀.这种腐蚀的特点是只发生在金属的表面,使金属表面形成一层化合物.如钢铁在高温时容易被氧化,生成一层氧化皮,它由FeO、Fe2O3、Fe3O4所组成,主要反应过程为:2Fe+O22FeO;4FeO+O22Fe2O3;FeO+Fe2O3Fe3O41由于铁的各种氧化物组成的铁锈很疏松,没有保护金属使其不再继续被氧化的能力,也不具有金属原有的高强度和高韧性等优良性能,在金属的锻造及热处理时常见到这种腐蚀.112 电化学腐蚀 当不纯的金属和电解质溶液相接触形成原电池而引起的腐蚀叫做电化学腐蚀.其腐蚀过程分两种.11211 析氢腐蚀当钢铁暴露在潮湿的大气中,由于表面吸附作用,会在钢铁表面形成一层极薄的、为C O2或S O2等气体所饱和的水膜,这种水膜显酸性.这样钢铁中的铁、杂质(C、S i、Mn等)同水膜电解质溶液就形成了原电池.电化学反应如下:负极 (铁) Fe-2e Fe2+;Fe2++2H2O Fe(OH)2+2H+;正极 (杂质) 2H++2e H2↑;总反应方程式 Fe+2H2O Fe(OH)2+H2↑.Fe(OH)2进一步被O2氧化 4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3.在腐蚀过程中因有H2放出,故叫析氢腐蚀.11212 吸氧腐蚀 一般情况下,水膜中溶解有O2,这时的电化学腐蚀的反应过程是:负极 (铁) Fe-2e Fe2+;正极 (杂质) O2+2H2O+4e4OH-;总反应方程式 2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2;进一步发生反应4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3.在腐蚀过程中,因水膜中的O2参加反应,故叫做吸氧腐蚀.由于O2的氧化能力比H+强,故金属的电化学腐蚀一般是以吸氧腐蚀为主.析氢腐蚀和吸氧腐蚀最后得到的产物都是Fe(OH)3.Fe(OH)3及其脱水产物Fe2O3・xH2O等是红褐色铁锈的主要成分,由于它是疏松可导电物质,故铁锈产生之后又会形成更多新的微电池,加速了铁的腐蚀.一般情况下,这两种腐蚀往往同时发生,但电化学腐蚀在常温下比化学腐蚀要普遍得多,腐蚀的速度也快得多.2 用化学处理法提高钢铁的抗蚀能力 了解金属腐蚀的种类和原因,就要采取相应防腐蚀的措施.既然金属的腐蚀是金属与周围介质发生化学反应的结果,因此防止腐蚀的方法要从金属和介质两方面来考虑.一方面改变金属性质,合金化的金属基体电极电位提高了,使其不易失去电子,变成“惰性金属”;另一方面隔离介质,使金属与周围介质隔绝起来.例如在金属表面涂上油漆、塑料、沥青等非金属材料;还有用热镀、喷镀、电镀等方法在金属表面镀一层耐腐蚀的金属.但有些物品如枪支武器、精密仪器等既不能涂漆,也不宜用金属镀层,通常采用化学处理法使金属表面生成一层比较稳定的化合物薄膜,保护内部金属免于继续腐收稿日期:2002—12—10作者简介:张玉梅(1961-),女,辽宁义县人,高级实验师,主要从事化学教学研究,发表论文5篇.104辽宁师专学报2003年第1期蚀,从而提高金属的抗蚀能力.常用的化学处理方法有氧化处理(俗称发蓝处理)和磷化处理两种.211 氧化处理实验21111 实验原理氧化处理就是把钢铁工件放入一定组成的化学试剂中(主要成分NaOH、NaNO3、NaNO2)处理,使工件表面生成一层均匀致密的氧化膜过程.因为氧化膜具有深黑蓝色,所以又称发蓝处理.在一定的温度下,NaOH、NaNO2、NaNO3与金属铁作用,生成亚铁酸钠(Na2FeO2)和铁酸钠(Na2Fe2O4),再由Na2FeO2与Na2Fe2O4相互作用生成磁性氧化铁(Fe3O4),即氧化膜.其主要化学反应如下:3Fe+NaNO2+5NaOH3Na2FeO2+H2O+NH3↑;8Fe+3NaNO3+5NaOH+2H2O4Na2Fe2O4+3NH3↑Na2FeO2+Na2Fe2O4+2H2O Fe3O4+4NaOH21112 主要药品 除油液:每升溶液中含NaOH60g,Na2C O340g,Na2S iO330g.除锈液:每升溶液中含HCl20%,乌洛托品(CH2)6N45%,水75%.氧化处理液:每升溶液中含NaOH600g,NaNO2180g,NaNO350g.21113 实验方法 除油:将小螺丝5只擦光,放入20ml除油液中,加热煮沸5min,取出后冲洗干净.除锈:将除油后的小螺丝放入20ml除锈液中,加热至60～80℃,5min后取出洗净.氧化处理:将小螺丝放入30ml氧化处理液中,加热者沸10min后取出冲洗.浸油:经氧化处理后的小螺丝表面呈现一层蓝黑色的氧化膜,但仍有微孔,将它置于热机油(60℃)中浸泡3min,取出吸干后,其表面呈现一层致密的蓝黑色的氧化膜.鉴定:将处理过的小螺丝2只浸入3%CuS O4溶液中,1min后取出吸干,观察并比较,结果是氧化膜色泽无变化,无单质铜析出.21114 结果与讨论 紧密的Fe3O4薄膜,能牢固地与金属表面结合.它对于干燥的气体抵抗力强,但在水中或大气中抵抗力较差.氧化处理工艺在我国已有很长的历史,广泛应用在机器零件、精密仪器和军械制造工业等.212 磷化处理实验21211实验原理钢铁磷化是用特定组成的磷化液[主要成分(锌系):H3PO4、Zn(NO3)2、ZnO]浸泡、喷泡、喷淋或涂抹在钢铁工件上,通过磷酸盐和钢铁相互作用,使得钢铁表面获得一层灰黑色不溶于水的复合磷酸盐薄膜保护层———磷化膜.磷化过程中金属表面发生一系列化学变化,其主要化学反应是:Fe+2H3PO4Fe(H2PO4)2+H2↑;Fe+Fe(H2PO4)22FeHPO4+H2↑Fe+2FeHPO4Fe3(PO4)2+H2↑;(氧化皮)FeO+2H3PO4Fe(H2PO4)2+H2O↑ZnO+2H3PO4Zn(H2PO4)2+H2O.随着磷酸铁盐和磷酸氢铁盐浓度的不断增加,当它们达到饱和后,即开始沉积在金属表面上,磷化层逐步增厚,且含Zn2+逐渐增多,直到生成了不溶于水的复合磷酸盐(磷酸铁锌)的膜,就是磷化膜. Fe(H2PO4)2+2Zn(H2PO4)2+H2O Zn2Fe(PO4)2・4H2O+4H3PO421212 磷化液的配制原则 磷化液应包括乳化性能优异的各种表面活性剂及洗涤剂等组成的去油剂;对金属锈蚀产物有较强溶解作用的酸液,包括有机酸在内组成的除锈剂;对金属表面垢质有较好分解作用和溶化性能的无机、有机酸和盐类所组成的去垢剂;为确保磷化液在使用中不腐蚀基体金属,加有相应的高效缓蚀剂;为增加对金属表面的保护作用,加入能和金属基体生成钝化膜层的钝化剂;以及在去锈、脱脂、去垢等作用后,能使金属表面生成很强防腐蚀性能的磷化剂等部分.21213 磷化液的配制方法 主要药品H3PO4、ZnO、浓H NO3、(CH2)6N4、Zn(NO3)2、Cu2(OH)2C O3.实验所用试剂均为分析纯,溶液用蒸馏水配制.(1)准确称取ZnO27g、Cu2(OH)2C O33g(先磨碎),放入同一大烧杯中.加蒸馏水200ml搅拌均匀后,再加入25ml的浓H NO3、45mlH3PO4、均匀搅拌至全部溶解,即得溶液(I).(2)准确称取(CH2)6N44g、,加蒸馏水100ml搅拌,使全部溶解,即得溶液(Ⅱ).(3)准确称取Zn(NO3)240g之后,加蒸馏水100ml搅拌,使全部溶解,即得溶解(Ⅲ).(4)将(Ⅱ)、(Ⅲ)两种溶液混合在一起,立即加入到(Ⅰ)溶液中,同时搅拌均匀.最后将混合溶液倒入1000ml的容量瓶中,加蒸馏水至刻度摇匀,即得到浅蓝色磷化液.21214 磷化实验及应用 该磷化液在实际生产中得到应用,并收到良好的实验效果.煤矿井下使用的采掘电气设备,在检修过程中所有的电器防爆面都要进行磷化处理.由于整台防爆电器设备无法采用浸泡的方法进行磷化,因而在实际检修过程中采用化石粉和磷化液混合在一起,搅拌均匀呈浆状,涂抹在防爆面上,涂抹厚度在2～3mm,常温下放置3h左右,然后除去涂层(不得用金属工具,以防划伤防爆面.并用棉布擦净.再涂上30#机械油即得到灰黑色的密质的磷化膜.张玉梅关于钢铁氧化处理和磷化处理的实验研究及应用105 21215 结果与讨论 经实际检测,未经磷化处理的电气设备防爆面在井下使用2个月后防爆面腐蚀深度(呈现麻点状)达013mm.这样会造成电气设备的失爆,不符合安全规程要求.而经过磷化处理后的电器防爆面,在井下使用6个月后,检查防爆面局部腐蚀深度最大为0105mm,仍具有良好的防爆性能.而井下电气设备使用周期一般不超过5个月即升井检修.由此看出,采用上述磷化液对钢铁表面进行磷化处理所得磷化膜,在大气中有良好的耐腐蚀性,对钢铁基体有较强的保护作用,能延长金属机器的使用周期.随着金属表面磷化处理技术的发展,磷化处理技术广泛应用于电镀、油漆或工件的加工前处理和封存处理,涉及各行各业的金属件热处理、除锈、除油、除垢处理等黑色金属及其合金上,如洗衣机、仪表、造船、机车等许多行业,而且还广泛应用到铝、锌、铜、镍、铬等各种材料和合金上的表面处理.本文所采用的钢铁氧化处理和磷化处理技术,是以金属腐蚀理论为依据、以实验为基础,并在实践教学和实际生产中得应用.参考文献:[1]陈嘉甫,谭光熏.磷酸盐的生产与应用[M].成都:成都科技大学出版社,1989.[2]王致勇.无机化学原理[M].北京:清华大学出版社,1983.(责任编辑 王心满,于 海)(上接32页)中的迷航现象.此导航页面设计结构简单明了、色彩淡雅,极利于学习者操作.213 菜单式导航块在课堂教学的每一章,页面设计中的左侧均设为菜单形式,学生可点击任一章进行学习.在每一章页面设计中的左侧也设为菜单形式,可点击进入本章的任何一节学习.这两个菜单导航的设计,确保学生在任何章、任何节中都能通过点击菜单栏转入所需要学习的章节,减少了不必要的反复切换操作,避免了迷航现象,提高了学习者的学习效率.3 《单片微机原理及应用》网络课程的导航界面设计 交互性是网络课程的一大特色.在交互界面设计时,采用以下几种形式:菜单、按钮、窗口、图标等等.由于它们直观、操作简单,是学习者与电脑进行信息交流的重要界面形式.交互界面设计中遵循的基本原则是简单性、可靠性、一致性、趣味性和反馈性.使《单片微机原理及应用》网络课程操作简单、容错性强、生动、形象、直观,学习者在学习过程中能集中精力学习内容.4 《单片微机原理及应用》网络课程的页面设计 网络课程是由一页一页的网页按照一定的顺序和结构组织起来的.页面既是网络课程的组成部分,也是《单片微机原理及应用》所有教学内容的展现形式.也就是说网页设计是构建整个网络课程的灵魂.411 页面的布局在《单片微机原理及应用》网络课程的页面设计中共有两大类页面设计.一类是“T”型结构设计如课程说明页面设计、章的页面设计、节的页面设计和自我测试页面设计.它们页面顶部为《单片微机原理及应用》网络课程的标题,其下部为主导航栏,下部左侧为主导航区,右侧为章、节、课程说明的具体内容.另一类是“三”型页面设计如学习导航页面设计和难点解答页面设计.412 页面文字页面文字本着尽最大可能突出主题的原则组织的.文字的字体不超过三种字体,字号的选择不宜过大,否则会使页面显得非常杂乱和拥挤,令学习者眼花缭乱,无从下手.字号的选择也不宜过小,这样会使学习者容易疲劳.413 页面颜色页面的色彩是页面设计中一项重要内容,它贯穿于整个页面设计的过程中.恰当使用不仅可以增加网络课程的艺术欣赏性,而且可以吸引学习者注意力,促进对屏幕上各部分的识别、突出差异.但如果使用不当,则会分散人的注意力,使视觉容易疲劳.在选择时应考虑课程内容表现的需要、课程的总体风格、教学对象的色彩心理特点以及色彩本身所表达的含义等等因素.总的来说,网络课程的页面色彩搭配要和谐、自然,给人以美感,请注意颜色数量的多少,避免色彩过多过杂,尽量作到风格统一.色彩的选择尽量鲜明、独特、与所设计的内容相协调一致.例如:整个网络课程所有页面都是以蓝色为基调,给学习者柔和、宁静的氛围.414 页面图形用图形说明、解释问题具有形象、直观、生动的特点,本网络课程的图形图像采用Photoshop610工具进行处理.415 页面趣味性为了增加学习者的学习兴趣,减少学习过程中的枯燥性,本网络课程,如实际应用部分采用了动画形式来展现教学内容,效果较好.5 结论 网络教育是本世纪教育方法的又一类型,是继续教育、终身教育发展的必然趋势,它解决了传统教育的时间、空间的限制,更大限度的调动了学习者的学习兴趣,突出了“以学生为主体”的建构主义教育思想,在这种背景下网络课程的设计将是今后网络教育的重要内容,具有广阔发展前景.(责任编辑 唐国民,于 海)。