磷化液沉渣和垢的形成
磷化液沉渣的組成因磷化液的性質(zhì)不同而異。磷化鋁時,沉渣由氟鋁酸鹽組成;磷化鋼時,沉渣主要由磷酸鐵組成,還含有不同量的其他穩(wěn)定的金屬鹽類,如鋅和錳的鹽類,這是由水解生成的沉淀。
磷化液在正常使用的情況下,或快或慢地積累起組成沉渣的不溶性磷酸鹽。用任何一種方法磷化鋼鐵時,這種不溶性磷酸鹽是由不溶性磷酸鐵(FePO4)組成的,而且可能是具有顯著結(jié)晶特性的單斜晶系或斜晶性結(jié)構(gòu)的,也可能或多或少地具有膠體特性。
1941年,G.Roesner,L.Schuster和R.Krause發(fā)現(xiàn)上述反應(yīng)第二步的速度常數(shù)K比第一步的大得多。那為什么在磷化膜中沒有發(fā)現(xiàn)高價鐵呢?這些觀測結(jié)果支持這樣一種理論,這種理論認(rèn)為在各種條件下進行磷化的過程中,與金屬表面接觸的地方總有亞鐵離子存在,雖然是極小量的。
在某些情況下,沒有很好的磷化的零件表面出現(xiàn)掛灰的情況,在磷化膜表面有一層帶白色的表層。這種缺陷可能是由于在與金屬接觸的地方形成了無粘結(jié)性的磷酸高鐵沉淀而造成的。
所有這些事實都支持這樣一種觀點,即磷化沉渣是在溶液本身中形成的,隨著上v1和v2的相對值變化而呈現(xiàn)各種不同的形態(tài)。各種磷化液生成的沉渣,在比容、密度和結(jié)構(gòu)上往往有很大的區(qū)別。有些沉渣是結(jié)晶狀態(tài)的;有些沉渣則為絮凝團塊,有時是很大的一團,最后浮在磷化液表面。為了得到澄清的磷化液,總是希望得到沉降速度盡可能快、體積又是最小的沉渣。
關(guān)于這些不溶性的來源,前面已經(jīng)指出:鐵是陽極溶解進入溶液的,而磷化劑則因加速劑的氧化能力不同而可以在有亞鐵或無亞鐵存在的條件下進行磷化。這樣我們可以假定:
(1)當(dāng)磷化液有亞鐵存在下磷化時,鐵溶解成亞鐵狀態(tài),隨后部分亞鐵氧化成高鐵,由于這個反應(yīng)速度慢,亞鐵不會全部被氧化:
Fe2 + 氧化劑一Fe3 +
(2)當(dāng)磷化液在無亞鐵存在下磷化時,上述反應(yīng)速度要快得多,導(dǎo)致磷酸高鐵幾乎立即全部沉淀。
關(guān)于(2)的情況,也可能由于溶液的氧化作用而使鐵直接溶解成為高鐵:
Fe(金屬) + 氧化劑→Fe3 +
在一般磷化良好的正常條件下,下列反應(yīng)應(yīng)視為可適用于各種磷化液的:
反應(yīng)速度 反應(yīng)速度
v1 v2
Fe0一Fe2 +一Fe3+
如果v1比v2大許多,磷化液在無鐵存在的情況下進行磷化,但亞鐵以極短暫的形式存在;盡管如此,已足夠提供形成磷化膜底層所需的磷酸亞鐵。如果v2小或與v1比較起來十分小,則磷化液中亞鐵量可增加至某種程度。