磷化(一)

摘要：金属用含磷酸盐的溶液处理，形成金属磷酸盐化学转化膜，这一工艺过程称之为磷化，所形成的金属磷酸盐转化膜称之为磷化膜。涂装前磷化的目的主要是：给基体金属提供短期工序间保护，在一定程度上防止金属被腐蚀；提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力。

1 基本原理

磷化过程包括化学反应与电化学反应。不同磷化体系、不同基材的磷化反应机理有所不同。虽然科学家在这方面已做过大量的研究，但至今未完全清楚。当今学者们比较赞同的观点是磷化成膜过程主要由如下4个步骤组成：

· 酸侵蚀使基体金属表面H⁺浓度降低

  Fe —2e → Fe²⁺

  2H⁺ + 2e → H₂↑    …………………………………….(1)

· 使用促进剂（氧化剂）加速界面H⁺浓度的进一步降低

  [氧化剂] + [H] → [还原产物] + H₂O

  Fe²⁺ + [氧化剂] → Fe³⁺ + [还原产物]   ………………（2）

由于促进剂氧化掉第一步反应所产生的氢原子，加快了反应（1）的速度，进一步导致金属表面H⁺浓度急剧下降，同时也将溶液中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺。

· 磷酸根的多级离解

H₃PO₄ → H₂PO₄^- + H⁺ → HPO₄^2- + 2H⁺→ PO₄^3- + 3H⁺

由于金属表面的H⁺浓度急剧下降，导致磷酸根各级离解平衡向右移动，最终会离解出PO₄^3-。

· 磷酸盐沉淀结晶为磷化膜

当金属表面离解出的PO₄^3-与溶液中（金属界面）的金属离子（如Zn²⁺、Mn²⁺、Ca²⁺、Fe²⁺）达到浓度积常数Ksp时，就会形成磷酸盐沉淀，磷酸盐沉淀结晶成为磷化膜。

2 Zn²⁺ + Fe²⁺ + 2 PO₄^3- + H₂O→ZnFe(PO₄)₂ ·4H₂O↓……(4)

3 Zn²⁺  + 2 PO₄^3- + 4H₂O → Zn₃(PO₄)₂ · 4H₂O↓…………(5)

磷酸盐沉淀与水分子一起形成磷化晶核，晶核继续长大成为磷化晶粒，无数个晶粒紧密堆集形成磷化膜。

2 磷化分类

按磷化膜厚度（膜重）分类

按磷化成膜物质分类

按磷化施工方式分类

按磷化处理温度分类

按促进剂类型分类

2.1 按磷化膜厚度（膜重）分类

表8 国家标准GB/T6807-2001