铁系磷化液配方

磷酸化溶液是以硝酸锌、氧化锌、硝酸、水配制而成的混合化学试剂。适用于常温除锈。在钢铁制品喷漆前，磷化液是一种预处理工艺，它能提高钢铁的防锈性能，同时提高材料与涂料的结合力。磷化液本身和基体反应后会在基体表面生成一层致密的化学转化膜，起到保护基体的作用。专用喷涂机广泛用于前处理设备，能为喷件提供一段时间的防锈层，并在底漆上形成一层防锈层。

一、磷化液配方分析

常温磷化液配方：

磷化液配方用量(g)：磷酸（100%)41；氧化锌275；硝酸（100%)225

碳酸铜3；六亚甲基四胺之硝酸钠38；水加至l升；游离酸66点，总酸度84点，膜破坏时间300~430秒。

二、磷化液成分分析

1、磷化液成分检测范围：

硅烷磷化液，二价铁检测，铁系磷化液，酸洗磷化液，锰系磷化液，锌系磷化液等。

2、磷化液成分检测项目：

浓度检测，金属离子检测，游离氟检测，ph值检测，游离酸度检测，总酸度检测，含量检测，成分检测，配方成分检测，质量检测，锌离子检测等。

3、磷化液成分检测标准：

HB/Z5080-1996钢铁零件磷化工艺

HB/Z51081-1999磷化溶液分析方法电位滴定法测定游离酸度和总酸度

HG/T3347-2013乙烯磷化底漆(双组分)

SY/T5711-2016钻具螺纹镀铜和磷化技术条件

HB5063-1996钢铁零件磷化膜层质量检验

HB/Z51082-1999磷化溶液分析方法目视比浊法测定氯离子的含量

HB/Z51083-1999磷化溶液分析方法目视比浊法测定硫酸根的含量

GB/T2091-2008工业磷酸

一般由磷化开槽剂（磷化建浴剂）、磷化补充剂、磷化调整剂、磷化促进剂几部分组成，其中开槽剂和补充剂为主要组成成分：开槽剂是首次建槽使用，补充剂是建槽之后的补充使用；磷化调整剂是调节磷化液的总酸和游离酸，以达到合适的酸比；磷化促进剂是一种氧化剂，主要去极化作用，促进磷化的反应速度。

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）＋997%氧化锌（粉体）

　　B．85%磷酸（液体）＋68%硝酸（液体）＋9999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**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46。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132～14，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155～16，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）＋997%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）＋9999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）＋997%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）＋9999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。