常温铁系磷化液

1
75. 6
10
86. 4
19
58. 4
2
147. 4
3
103. 3
11
192. 5
12
139. 3
20
146. 7
21
195. 1
4
124. 9
5
147. 4
6
162. 8
7
49. 2
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162. 8
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134
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143
16
43. 7
22
191. 4
23
93. 5
24
76. 3
25
154. 5
8
125
( 2) CuSO 4 点滴试验 按 GB/ T 6807- 1986 中 3. 3. 2 进行检测, 并取三次耐腐蚀时间的平均值, 单位为 s。
( 3) 3% NaCl 溶液浸 渍试验 按 GB/ T 6807 - 1986 中 3. 3. 1 进行。
( 4) 挂片试验 磷化后的试件自磷化液中取出 后自然晾干, 置于相对湿度 55% ~ 60% 的不通风房 间内, 观察产生第一个锈蚀点的时间。
M = ( 耐腐蚀时间) ∀ 90% + ( 磷化膜外观评分) ∀ 10%
M 的大小反映了磷化膜的综合效果, M 值越大 表示综合值效果越好, 反之, 综合效果越差。其中耐 腐蚀性以耐腐蚀时间为评定指标, 磷化膜外观评定 为 10 分制, 根据磷化后形成均匀完整的面积、膜层 颜色有无锈迹评定外观得分, 优( 10 分) 、良( 9 分) 、 中( 8 分) 、差 ( 7 分) , 极差( 6 分) , 进行极值分析[ 3] , 试验结果见表 2。
从表 2 中结果可 以看出: # RD 最大, 其次 为 RB , RE , RC , RA 最小。当 因素 D 水平 变动时, 试 验 指标波动最大, 当因素A 水平变动时, 试验指标波
! 136 !
表 2 L27 ( 35 ) 正交试验分析结果
试验号 综合值 M 试验号 综合值 M 试验号 综合值 M
1 试验方法
1. 1 磷化液的成分[ 3] 磷酸: ( 85% ) 15 ml/ L , 磷酸氢二铵: 12. 5~ 18.
5 g/ L , 硝 酸 镍: 1 ~ 3 g / L , 柠 檬 酸: 1 ~ 3 g / L ,
收稿日期: 2008 01 14; 修订日期: 2008 05 21 基 金 项 目: 河 北 省 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目, 编 号: E2 00 60 00 167
表 1 正交试验因素水平
因素
水平
A
磷酸氢二铵
g/ L
B 钼酸铵
g/ L
C 氟化钠
g/ L
D 硝酸镍
g/ L
1
12. 5
0. 5
1
1
2
15. 5
1. 5
2
2
3
18. 5
2. 5
3
3
E 柠檬酸
g/ L 1 2 3
2 试验结果及讨论
2. 1 磷化膜的性能 ( 1) 磷化膜显蓝色或紫色, 完整、致密、均匀, 无
参考文献:
[ 1] 刘秀英. 火力发电厂循环水系统的腐蚀与防护[ J] . 东 北电力技 术, 2004( 5) : 10- 13.
[ 2] 关 醒凡 . 现 代 泵 技 术 手册 [ J] . 北 京: 宇 航 出 版 社, 19 95 .
[ 3] 陈 强, 詹田友, 陈 伟, 等. 湛江发电厂 循环水泵的腐蚀 防护综合治理[ J] . 广东电力, 2003, 16( 4) : 20- 23.
( 5) 膜重 退膜液按 GB/ T 6807- 1986 中附 录 A 配制。退膜液为 50 g/ L CrO 3 溶液, 温度 70~ 80 , 退膜时间 15 m in。按退膜前后的质量差计算 膜重。 1. 4 正交试验
! 135 !
黄长靓等: 常温铁系磷化液
在单因素试验的基础上, 选定磷酸氢二铵、钼酸 铵、硝酸镍、氟化钠、柠檬酸为影响磷化效果的 5 个 磷化工艺因素, 对每个因素我们采取三个水平进行 试验, 采用 L27 ( 35 ) 正交 表进行试验, 磷化时 间 20 min。因素水平表见表 1。
钼酸铵: 0. 5~ 2. 5 g/ L, 氟化钠: 1~ 3 g/ L, OP 乳化 剂: 1 ml/ L 。 1. 2 磷化工艺流程
A3 钢试样 打磨 水洗 除油 水洗 除锈 水洗 磷化 水洗 自然晾干 1. 3 磷化膜的性能测试
( 1) 膜层外观质量 按 GB/ T 6807- 1986 的 规定进行检验。
55. 1
B2
C2
D3
D> B> E> C> A
30. 5 E3
动最小。故因素的主次顺序依次为 D, B, E, C, A; ∃ 优选配方: A 2 B2 C2 D3 E3 。
参考最佳结果试验第 17 组数据, 以及各因素对 综合值影响的权重, 对配方 A2 B2 C2 D 3 E3 进行优化, 得到最佳磷化液配方: 磷酸氢二铵 15. 5 g/ L , 磷酸 11 m l/ L , 钼酸铵 1. 5 g / L , 柠檬酸 2 g/ L , 硝酸镍 2. 5 g/ L, 氟化钠 1 g/ L , OP 乳化剂 1 ml/ L。 2. 3 磷化工艺参数对磷化效果的影响
( 1) pH 值的影响 从图 1 中可以看出, 磷化液 的最佳 pH 值在 2. 8~ 3. 0。pH 值 1. 8~ 3. 0, 耐腐 蚀时间随着 pH 的增加而急剧增加; pH 值 3. 0~ 6. 3, 随着 pH 的增加, 降低了 试片的溶 解速度, 反应 慢, 成膜薄, 耐腐蚀时间逐渐 减少。pH 值过低, 会 大量析氢, 导致膜层结晶粗大, 疏松多孔, 降低抗蚀 性能。
第 30 卷 第 2 期 2009 年 2 月
腐蚀与防护
CO RRO SION & PRO T ECT IO N
V ol. 30 N o. 2 February 2009
常温铁系磷化液
黄长靓, 魏 雨
( 河北师范大学化学与材料科学学院 , 石家庄 050016)
摘 要: 通过正交试验优化后确定 了一种 常温铁系 磷化液 的最佳 配方: 11 ml/ L 磷 酸( 85% ) , 15. 5 g/ L 磷 酸氢二
图 3 时间对膜重和耐腐蚀性的影响
3 结束语
( 1) 用正交试验优化后的磷化液的最佳配 方对试片进行磷化处理, 结果表明, 形成的磷化膜致 密、完整、均匀, 耐腐蚀性强, 而且磷化后的磷化液沉 渣极少。
( 2) 确定最佳的 pH 值、温 度和磷化时间可生 成较好的磷化膜。
参考文献:
[ 1] T S N . Sankar a N aray anan. Surface pr et reatment by phosphate co nv ersio n coat ing a review [ J] . Rev A dv M ater Sci, 2005( 9) : 130- 177.
Abstract: T he for mulatio n of phosphatizing solution at r oom temper ature w as optimized by o rthog onal test as
follow s: 11 ml/ L pho sphor ic acid( 85% ) , 15. 5 g / L ammo nium hydrog en phosphate, 2. 5 g / L nickel nitr ate, 2 g/ L citric acid, 2. 5 g/ L ammonium molybdat e, 1 g/ L so dium fluor ide and 1 ml/ L emulsifier O P. T he pho sphating so lutio n has such characterist ics as being easily pr epar ed, low cost, low sludg e and hig h film for matio n rat e. T he phosphating coating for med by this so lutio n has go od co rr isio n r esisistance.
9
97
17
202. 5
18
112. 4
26
223
27
168. 1
A
B
C
D
E
K1
118
105. 2
128. 1 108. 1
114. 7
K2
137. 3
156. 9
149. 2
124
135. 2
K3
130. 6
133
117. 7
163
145. 2
R 较优水平 因素主次
19. 3 A2
51. 7
21. 5
( 2) 对盘连接面、螺栓孔处涂重防腐涂料。 ( 3) 设备安装时和安装后, 需仔细检测涂层的 的情况, 对破损处必须重新涂刷。
3 结语
( 1) 提出了循环水泵输送海水介质时典型的材 质组合方案、电化学保护方案及涂层保护方案。
( 2) 循环水泵在海水中的腐蚀形式有多种, 在
确定防腐蚀方案时, 需要进行综合考虑。
Key words: ir on pho sphatizing; ro om tempetature; o rthog onal t est
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0 引言
磷化处理广泛应用于金属表面处理过程, 尤其 在汽车业, 加工业、机械业领域[ 1] , 其主要用途是防 锈、耐摩减磨、润滑、涂漆底层等。铁系磷化是金属 在磷酸盐、氧化剂、络合剂等助剂 构成的溶液中 处 理, 并在被处理的金属表面形成磷化膜的过程。它 便于自动控制, 成本低廉, 处理过程中基本无沉渣, 且形成的膜层薄而致密, 但是缺点也是明显的, 耐腐 蚀性差, 容易产生闪锈。本文旨在介绍一种能快速 成膜、耐腐蚀性强的常温铁系磷化液, 并对其工艺影 响参数进行探讨。
铵, 2. 5 g / L 硝酸镍, 2 g / L 柠檬酸, 2. 5 g / L 钼酸铵, 1 g / L 氟化钠, 1 ml/ L O P 乳化剂。试验结果表明, 该磷化液具
有组成简单, 成本低, 污染小, 沉渣少, 且膜致密均匀, 耐腐蚀性强等 特点。
关键词: 铁系磷化液; 常温; 正交试验
图 2 温 度对膜重和耐腐蚀性的影响
( 3) 时间的影响 磷化时间太短, 膜薄, 且不完 整, 易生锈; 时间太长, 成膜的结晶粗大, 孔隙大。从 图 3 可以看出, 随着时间的延长, 膜重和耐腐蚀时间 都有所增加, 到达一定时间后膜重和耐腐蚀时间不 再增加。这表 明时间磷化膜已覆 盖了机体金属 表 面, 阻止了膜的再生长, 不能再继续反应。
白斑挂灰现象。 ( 2) 耐腐蚀时间> 120 s。 ( 3) 室温下在 3% NaCl 溶液中浸渍试验, 膜表
面出现锈迹斑时间为 2 h, 超过国家标准规定的 1 h 要求。
( 4) 室内挂片时间 > 10 天。 ( 5) 该磷化膜膜重范围在 0. 42~ 0. 91 g / m2, 属 于次轻量级范围。 2. 2 磷化液配方优化 选择正交表安排试验。根据磷化膜的外观和耐 腐蚀性作为膜层质量的重要指标, 并作为最佳配方 的依据。根据各项性能的重要性确定其在评定中的 权重, 将各项性能的数据乘以各自的权重, 再相加便 得到综合值。由于耐腐蚀性( 以 CuSO 4 点滴耐腐蚀 时间) 是评定磷化膜的耐蚀性的重要 参数, 权重 占 90% 。综合值 M 按下式计算:
[ 4] 刘 新. ISO 12944 钢结构防护涂料 系统的防腐蚀保护 [ J] . 上海涂料, 2005, 43( 12) : 6- 8.
( 上接第 136 页)
着温度的升高, 膜重急 剧增加, 耐 腐蚀性也有所 提 高, 但到了一定程度之后, 二者都有所下降。这是由 于温度过低, 生成的膜结晶粗大, 不紧密, 随着温度 的升高, 膜反而越来越紧密, 耐腐蚀时间也增加, 而 当温度较高时, 溶液中 H + 增多, 游离酸过高不利于 膜的形成。
图 1 pH 值对耐腐蚀性的影响
( 2) 温度的影响 磷化是个吸热过程, 升高一 定 的温 度有利于磷化 的进行。从图2可以 看出, 随
( 下转第 139 页)
孙廷泉等: 超临界火电厂海水循环水泵的防腐蚀方案
轴保护管内壁涂重防腐涂料, 采用环氧富锌底漆, 干 膜厚度 50 m, 环氧( 云铁) 中间漆和丙烯酸聚氨酯 面漆, 总干膜厚度大于 320 m[ 4] 。
中图分类号: T G 178
文献标识码: A
文章编号: 1005 748X( 2009) 02 0135 03
Iron Phosphatizing Solution at Room Tempetature
H U ANG Chang liang, WEI Yu
( H ebei N or mal U niver sity , Shijiazhuang 050016, China)