金屬表面磷化技術論文
金屬表面磷化技術論文
磷化處理是將金屬表面(主要是鋼鐵和鋅)通過化學反應生成一層非金屬的、不導電的多孔磷酸鹽薄膜。下面是小編為大家精心推薦的金屬表面磷化技術論文，希望能夠對您有所幫助。
金屬表面磷化技術論文篇一
金屬表面漆前磷化處理工藝問題
[摘 要]主要研究了金屬表面漆前鋅鹽磷化處理工藝，通過實驗確定了適宜配方和工藝條件.實驗結果表明，該工藝與普通鋅系磷化處理工藝相比，具有磷化膜的耐腐蝕性好，磷化溫度低，磷化時間短，耐沖擊性和均勻性好等特點。
[關鍵詞]金屬;磷化處理工藝;磷化膜
中圖分類號：TG174 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X(2016)17-0063-02
磷化處理是將金屬表面(主要是鋼鐵和鋅)通過化學反應生成一層非金屬的、不導電的多孔磷酸鹽薄膜。磷化處理工藝在工業(yè)上使用廣泛，主要用作油漆涂層的基底。
目前國內外研究和利用較多的是中、高溫磷化。但因其能耗大，處理工藝時間長，沉渣多而不利于現(xiàn)代化生產。為了提高磷化液的質量，降低能耗成本，磷化工藝已向低溫、少渣、優(yōu)質的方向發(fā)展，成為當前研究中的潮流 。本文主要研究了低溫鋅、錳系磷化，并確定了最佳配方和工藝條件。
1 實驗部分
1.1 試驗藥品
氧化鋅、碳酸錳、碳酸鈉、硝酸(65%)、磷酸(85cA、)、亞硝酸鈉、硝酸鎳、硫酸銅(均為分析純)。
1.2 磷化液的配制
將ZnO、MnCO3、NaCO3用水溶解調成糊狀.將H3PO4和HNO3，混合在一起.將上述兩部分液體慢慢混合，攪拌反應完全.反應完全后得無色透明溶液，因反應放熱，操作時要特別注意安全.待反應完全后加人硝酸鎳，攪拌至全部溶解.靜置熟化1 h以上，備用.若配制工作液需將上述磷化液稀釋20倍，加入適量促進劑，用NaCO3調整酸度至工藝范圍，攪拌均勻，化驗分析備用.
1.3 磷化膜性能測定
1.3.1 目測法外觀檢驗
采用目測法外觀檢驗是現(xiàn)場評價磷化膜質量的最簡單而有效的手段，一般檢驗項目有：晶體粒度、均勻性、色調、光澤、斑點、粉化情況等，可進行大體上的判斷.
1.3.2 微觀結構顯微鏡法
用電子顯微鏡將磷化膜放大100～1 000倍，觀察結晶形狀、尺寸大小及排布情況.結晶尺寸小些為好，一般控制在幾十微米以下，排布越均勻，孔隙率越小越好 .
1.3.3 腐蝕性能測定法
最常用的是硫酸銅點滴實驗法.在室溫(15～25 。C)下，在未浸油的磷化零件表面上滴一滴3%硫酸銅溶液，同時啟動秒表，30s后不出現(xiàn)玫瑰紅班為合格.
2 結果及討論
2.1 主要成分的作用與影響
2.1.1 磷酸二氫鋅
配制磷化液時碳酸錳用量為12 g/L，碳酸鈉用量為18 g/L，硝酸(65%)用量為135 g/L，磷酸(85%)用量為210g/L，亞硝酸鈉0.4 g/L，硝酸鎳18 g/L，反應溫度為40℃，磷化時間3 min，磷酸二氫鋅是主要的成膜物質，可由氧化鋅與磷酸反應制取.隨著磷酸二氫鋅用量的增加，磷化膜的耐腐蝕性提高;達到一定量時，磷化膜的耐腐蝕性隨磷酸二氫鈉用量的增加反而下降.這是因為磷酸二氫鋅主要起調節(jié)總酸度的作用，含量過高時，成膜速度快，膜層粗糙、疏松、附著力差，表面有浮灰;含量過低時，溶液成分變化快，調整困難，且磷化能力較弱，甚至膜薄不成膜，進而導致磷化膜的耐腐蝕性下降.通過實驗確定氧化鋅最佳用量為80一90g/L。
2.1.2 氧化促進劑
其他反應條件同2.1.1，氧化鋅為85 g/L，一般常溫低溫型磷化采用NO3-/NO2-、NO3-/ClO3-/NO2-;氧化促進劑體系較好，不僅成膜速度快，磷化膜形成結晶細密，促進劑主體NO2-;測定非常方便，所以槽液管理簡單，不易出現(xiàn)問題.對NO3-/ClO3-;有機硝基物促進劑體系，它雖不需要經常補加，但由于主促進劑ClO2-;、有機硝基物的測定比較復雜，在實際應用中當出現(xiàn)促進劑過量或不足時槽液會變成深棕色，使總酸度、游離酸度的化驗帶來不便.本實驗促進劑主要成分為NO3-/NO2-體系.這種促進劑體系效果較好，成膜速度快，且結晶細致.但促進劑用量一定要控制在規(guī)定的范圍內，含量過低會使磷化膜表面不均，含量過高又會使Fe+2聚集過多，磷化膜易生黃色銹跡.通過實驗確定硝酸最佳用量為130～140 g/L。
2.1.3 磷化液中鎳離子和錳離子的影響
其他反應條件同2.1.1，氧化鋅為85 L，調整硝酸鎳和碳酸錳的用量，實驗結果如圖1～2。
鎳是比鋅電位高的二價金屬，能參與成膜，部分地置換出磷化膜中的鐵離子形成新的結晶活性中心，能促進成膜，細化晶粒，增強膜層結合力，降低了磷化溫度，縮短了磷化時間.鎳鹽的加入量太少無作用，加入最大，沒有不利影響，但會增加磷化液的成本;錳離子參與成膜，可提高磷化膜的硬度、耐腐蝕性和結合力，降低磷化處理溫度、提高反應速度、降低膜厚使磷化膜顏色加深，并帶有金屬光澤，還可降低昂貴的金屬鎳的用量.通過實驗確定硝酸鎳的用量為1O一20 g/L，碳酸錳的用量為l0一l5 g/L。
2.2 磷化工藝的影響
2.2.1 溫度的影響
其他反應條件同2.1.1，改變反應溫度，實驗結果見圖4。
溫度適當升高，雖然能激活能壘低的點也能成為結晶“活性中心”，使晶核數(shù)目增多，結晶速率加快.但溫度過高，F(xiàn)e+2大量產生，生成大量沉渣，造成成分不穩(wěn)定，消耗磷化液，使工件表面有掛灰現(xiàn)或不能生成膜層，易返黃，耐蝕性差，所以磷化時間隨溫度而定.將磷化溫度控制在35―45℃之間，既能保證適當?shù)牧谆俣群湍淤|量，還能減少沉渣產生，穩(wěn)定槽液穩(wěn)定性也差表2氧化鋅對磷化膜性能的影響，且磷化膜層粗大耐蝕性差，同時槽液的穩(wěn)定性也差;溫度低，磷化速度減慢，膜層不連續(xù)。
2.2.2 酸度的影響
磷化工藝中控制槽液的PH值比控制酸度比更合適。因為無論磷化液是由H3PO4或磷酸鹽配制， 它們在水溶液中都同時存在著多步離解平衡：
因為磷化體系中/=K2(25℃，K2=0.013)， 將(2)、(3)式代入到平衡常數(shù)K2的表達式中整理得到：
C總=5.7×10-5( +7.6 ×10-2 +4.8×10-10 +2.1×10-22 (4)
在滿足K2表達式的前提下，磷化液的PH值與配成磷化液的H3PO4或磷酸鹽的總濃度之關系可由(4)式計算出來，計算結果見表4。
2.2.3 磷化時間的影響
其他反應條件同2.1.1，改變反應時間， 磷化時間是一個重要的影響因素，磷化時間短，能節(jié)約成本，但工藝不穩(wěn)定，不易控制，磷化膜性能不穩(wěn)定;磷化時間長，成本高，獲得的磷化膜質量差，結晶面上再結晶，膜層粗糙較厚，附著力差.本工藝磷化時間應控制在3 min左右，能形成理想的磷化膜.
3 結論
通過對鐵板板材進行大量的重復試驗，得出了最優(yōu)的工藝配方：氧化鋅用量為80―9O g/L，碳酸錳l0～l5 g/L，碳酸鈉15―20 g/L，硝酸(65%)130―140 g/L，磷酸(85%)200―220 L，亞硝酸鈉0.2―0.5 g/L，硝酸鎳l0～20 g/L.本工藝屬于低溫鋅系磷化，使用了多種金屬的酸式鹽作為成膜物質，控制溫度在35―45。c，總酸/游離酸在18―25之間，磷化時間3―5 min，比普通鋅系磷化工藝得到的磷化膜耐腐蝕性好，磷化溫度低，時間短，磷化膜耐蝕性好，與涂層附著力好，耐沖擊性好，均勻性好，改善了普通鋅系磷化工藝沉渣多，能耗大，磷化液不耐用等缺點。
金屬表面磷化技術論文篇二
磷化工產業(yè)可持續(xù)發(fā)展初探
摘要：磷化工產業(yè)可持續(xù)發(fā)展包括資源的科學利用、產業(yè)的全面發(fā)展、環(huán)境的有效保護三個方面的基本要求。本文分析了當前主要存在資源利用水平較低、產業(yè)結構不盡合理、環(huán)境污染較為嚴重等主要問題，提出了積極推進自主創(chuàng)新、大力發(fā)展循環(huán)經濟、加大產業(yè)整合力度的政策建議。
關鍵詞：磷化工產業(yè) 可持續(xù)發(fā)展 基本要求 政策建議
磷化工產業(yè)是以磷礦資源為基礎，磷肥、磷酸鹽和磷化物等磷化工產品為主體的產業(yè)，是國民經濟重要的戰(zhàn)略性產業(yè)之一。本文分析了磷化工產業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基本要求，研究了當前存在的主要問題，并提出了相關政策建議。
一、磷化工產業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基本要求
盡管學界關于可持續(xù)發(fā)展的理解還存在很大差異，從經濟學、社會學、生態(tài)學、系統(tǒng)學等角度都作出了不同界定，但一般認為可持續(xù)發(fā)展應當是“既滿足當代人的需求，又不對子孫后代滿足其需求的能力構成危害的發(fā)展”。在這個意義上講，磷化工產業(yè)可持續(xù)發(fā)展至少包括以下三個方面的要求。
1、資源的科學利用
可持續(xù)發(fā)展強調對不同屬性的資源采取不同的保護措施，對于礦物、石油、天然氣等不可再生資源，要提高其利用率，并盡可能用可再生資源代替，以延長其使用的壽命。磷礦是一種典型的不可再生資源，我國磷礦資源雖然目前探明儲量較大，居世界第二位，僅次于摩洛哥，但具有豐而不富的特點，已被國土資源部列為2010年后不能滿足國民經濟發(fā)展需求的20個礦種之一。近年來，我國磷化工產品年生產能力近850萬噸，資源消耗量居世界第一位;我國的磷化工產品在滿足國內生產、生活需求的同時，也有大宗的、傳統(tǒng)的初級磷化工產品用于出口，總體仍然屬于“資源輸出型”發(fā)展模式。與此相反，很多發(fā)達國家均對本國磷礦資源進行嚴格保護和科學利用，主要用于生產高端產品，并明令限制出口。磷化工產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，首先必須科學利用好磷礦這一稀缺資源，這是發(fā)展的前提和基礎。
2、產業(yè)的全面發(fā)展
可持續(xù)發(fā)展首先必須強調發(fā)展;離開了發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展就成了無源之水、無本之木。磷化工產業(yè)作為一個完整的產業(yè)鏈，具有磷礦開采、加工、運輸、保護、研發(fā)、出口等多個環(huán)節(jié)、多種形態(tài)。我國有27個省份有磷礦分布，但總體分布比較分散，主要集中在資源比較豐富的云南、貴州、四川、湖北、湖南等五個省，產業(yè)集中程度較低。同時，我國磷化工產品以生產磷肥等初級產品為主，精細、專用、材料產品很少;產業(yè)發(fā)展后勁不足，無論是在磷礦采選還是在磷化工產品中，中小企業(yè)多，大企業(yè)少，產能投入不足，技術創(chuàng)新能力不夠。磷化工產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，必然要求我們始終把發(fā)展作為鮮明主題，用發(fā)展的眼光、發(fā)展的思路、發(fā)展的辦法，著力解決當前在發(fā)展中出現(xiàn)的突出問題，促進磷化工產業(yè)發(fā)展能力、發(fā)展水平的不斷提高，促進整個磷化工產業(yè)的全面發(fā)展。
3、環(huán)境的有效保護
可持續(xù)發(fā)展在鼓勵經濟增長的同時，強調要對人類需求的滿足進行限制，不能超越資源與環(huán)境的承載能力，要注意改善質量、提高效益、節(jié)約能源、減少廢物，改變傳統(tǒng)的生產和消費模式，實現(xiàn)人與自然的和諧，有效保護人們賴以生存的環(huán)境。當前，我國磷化工產業(yè)處于比較落后的局面，一些磷化工產品的生產給環(huán)境帶來了巨大污染。比如，黃磷是熱法磷化工的母體產品，長期以來一直被認為是高耗能、高污染的“夕陽”產業(yè)，一些發(fā)達國家已經停產或宣布不再生產黃磷。與此趨勢相反，我國近年來黃磷生產卻大幅上升。黃磷生產中所生成的爐渣、磷鐵及爐氣都已對環(huán)境造成較為嚴重的污染。除黃磷生產之外，其他磷化工產品的生產，如果保護不夠，也會對環(huán)境造成不同程度的破壞。因此，我國磷化工產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，必須在促進經濟發(fā)展的同時，最大限度地考慮環(huán)境的承載力，有效滿足當代與后代對環(huán)境發(fā)展的要求。
二、磷化工產業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要問題
在經濟全球化背景下，磷化工產業(yè)在世界范圍內都面臨激烈競爭。從實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的基本要求來看，我國磷化工產業(yè)還面臨不少問題，主要體現(xiàn)在以下三個方面。
1、資源利用水平較低
磷礦資源十分稀缺，但我國綜合利用總體而言不充分、不合理。我國磷礦80%為沉積巖，70%為中低品位的膠磷礦，地下開采約占總量的60%，即使在富礦比較集中的云南、貴州兩省，也含有大量貧礦，礦產雜質多，開采難度大。但與此相反，我國絕大多數(shù)礦山屬于中小型礦山，特別是集體、個人的小型礦山，生產設備相當簡陋，技術力量十分薄弱，管理工作較為滯后，亂挖濫采、采易棄難、采富棄貧現(xiàn)象比較普遍，有限資源浪費較大。同時，即使在優(yōu)質磷礦富產地區(qū)，由于發(fā)展理念、生產技術等方面的原因，存在磷富礦“優(yōu)礦劣用”、“高質低用”的現(xiàn)象，相當一部分優(yōu)質礦用于生產低濃度的鈣鎂磷肥和普通過磷酸鈣等，資源利用水平比較低，一些有價值的元素被遺棄，加劇了優(yōu)質資源消耗速度。
2、產業(yè)結構不盡合理
經過近年來的發(fā)展，我國已經形成了較為完整的磷化工產業(yè)結構。從產業(yè)生產結構看，但我國的磷化工企業(yè)仍主要是以生產黃磷、三聚磷酸鈉、磷酸氫鈣等初級磷化工企業(yè)為主，生產附加值高的精細、專用磷化工產品及有機磷產品的企業(yè)很少。從產業(yè)地區(qū)布局看，我國磷化工產業(yè)主要布局于磷礦資源集中的云南、貴州、湖北等五省，但地區(qū)之間信息交流不夠通暢，各自“產業(yè)鏈”不夠完整，注意減少不必要的重復投資、加強相互之間的協(xié)作配合還比較欠缺，這些地方的資源優(yōu)勢沒有轉化為產業(yè)優(yōu)勢，不僅與國外磷化工產業(yè)差距較大，也與我國經濟社會發(fā)展要求不相適應。從產業(yè)增長方式看，整個磷化工產業(yè)的經濟增長仍然屬于高投入、高消耗、低產出、低效益的傳統(tǒng)方式，依靠科技創(chuàng)新推動經濟增長的方式還沒有形成，產業(yè)結構亟待調整升級。
3、環(huán)境污染較為嚴重
在磷礦開采中，人們要對森林植被進行砍伐，剝離表土或注水洗選，必然會造成一定的生態(tài)破壞和環(huán)境惡化。同時，磷化工產業(yè)是典型的高能耗、高排放、高污染行業(yè)，其“三廢”排放強度遠遠高于其他工業(yè)平均水平。磷化工產業(yè)發(fā)展帶來了大量的環(huán)境污染，最為典型的是云南滇池附近因為磷化工廢棄產品的無序排放，導致滇池磷含量超標，造成水體過度營養(yǎng)化，曾引起國內外媒體的廣泛關注。這一事件使人們充分認識到磷化工產品的污染問題，江蘇、廈門、深圳、昆明等省市已明令禁止使用含磷洗滌劑?？傮w而言，我國磷礦分布和磷化工發(fā)展區(qū)域，基本是人口較為密集、經濟相對活躍的區(qū)域，由于開采、生產技術的限制，磷化工產業(yè)的高排放、高污染，與人類有限的生存空間、環(huán)境容量之間的矛盾十分突出。
三、磷化工產業(yè)可持續(xù)發(fā)展的政策建議
《中國磷化工十一五發(fā)展指南》提出，要合理開發(fā)利用資源，優(yōu)化礦區(qū)布局，加強自主創(chuàng)新及技術進步，促進磷化工業(yè)可持續(xù)發(fā)展。為了實現(xiàn)這一目標，本文建議要突出抓好三個方面。
1、積極推進自主創(chuàng)新
推進自主創(chuàng)新，是轉變經濟增長方式的基本前提，是保持經濟長期平穩(wěn)較快發(fā)展的客觀需要，是建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的重要保證。從技術角度講，全球磷化工新技術發(fā)展的總趨勢是：濕法、熱法并舉，以濕法為主，在穩(wěn)定發(fā)展大宗磷肥、磷復肥的同時，為滿足人類社會多方面的需求，發(fā)展精細磷化工產品，提高不可再生資源附加值。我國磷化工產業(yè)之所以會出現(xiàn)資源利用水平低、產業(yè)結構不合理，環(huán)境污染較嚴重等問題，與選礦設備簡陋，生產技術薄弱，高新技術運用較少有著密切關系。要促進磷化工產業(yè)的發(fā)展，首當其沖的是必須堅持走自主創(chuàng)新道路，加大技術創(chuàng)新力度，把增強自主創(chuàng)新能力作為調整產業(yè)結構和轉變發(fā)展方式的中心環(huán)節(jié)，學習借鑒國際最新的中低品位磷礦綜合利用技術、溫法磷酸的精制凈化技術、精細磷化學品的綠色合成技術等最近的技術成果，加強引進消化吸收再創(chuàng)新的步伐，大力推進原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新，著力突破影響和制約磷化工產業(yè)發(fā)展的關鍵技術，不斷提高可持續(xù)發(fā)展的能力。
2、大力發(fā)展循環(huán)經濟
循環(huán)經濟是符合科學發(fā)展觀要求的，一種社會生產、再生產范式，以資源的高效利用和循環(huán)利用為核心，以低消耗、低排放、高效率為基本特征的發(fā)展模式。要克服磷化工產業(yè)資源消耗量大、“三廢”排放嚴重等問題，堅決擺脫“先污染一后治理”的傳統(tǒng)發(fā)展道路，就應當實現(xiàn)從傳統(tǒng)經濟增長方式到可持續(xù)發(fā)展經濟增長方式的轉變，推進磷及磷化工廢物資源化、磷-煤-鹽化工共生耦合循環(huán)、磷化工、鹽化工、煤化工廢物綜合利用，充分利用磷礦資源中的每種元素，降低磷礦的消耗，有效地減少甚至消除“廢物”排放，最大限度地提高稀缺而又寶貴的自然資源利用率，發(fā)展循環(huán)經濟，降低生產成本，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。近年來，我國一些大型的磷化工企業(yè)已經開始在發(fā)展循環(huán)經濟方面進行有益探索。比如，云天化集團三環(huán)公司堅持以資源節(jié)約、綜合利用和清潔生產為途徑，以“減量化、再利用、再循環(huán)”的原則，依靠科技創(chuàng)新、技術進步，走新型工業(yè)化道路，大力發(fā)展循環(huán)經濟，取得了明顯成效。在企業(yè)自主發(fā)展循環(huán)經濟的同時，我國政府應當出臺相應的政策措施，鼓勵和支持磷化工企業(yè)走循環(huán)經濟發(fā)展道路，盡可能用最少的資源消耗實現(xiàn)最大的發(fā)展效益，實現(xiàn)真正的科學發(fā)展。
3、加大產業(yè)整合力度
近年來，一些磷礦資源豐富的省份先后就資源保護、產業(yè)發(fā)展等出臺了一系列地方政策，如云南省頒布《磷礦資源開采市場準入條件》，湖北省出臺《關于今年磷礦山開采總量控制計劃的通知》，有力促進了產業(yè)的規(guī)范、快速發(fā)展，形成了一批具有競爭力的大集團，但這些整合工作仍然局限于一個省份之內，跨地區(qū)、跨行業(yè)的整合還沒有出現(xiàn)。本文建議，我國應當堅持政府引導、市場導向、企業(yè)為主的原則，進一步在全國范圍內加大磷化工行業(yè)整合工作：從政府引導上，中央有關部門應加大宏觀調控力度，盡早出臺黃磷行業(yè)準入條件，建立嚴格監(jiān)管機制和政策協(xié)調機制，強化行業(yè)自律職能;從發(fā)展模式上，要適應化工園區(qū)這一國際化工發(fā)展的主流，以園區(qū)聚合理配置生產要素，實施清潔生產和“三廢”的統(tǒng)一治理，實現(xiàn)產業(yè)的園區(qū)化、集約化和一體化;從產業(yè)結構上，適當控制黃磷的生產，積極發(fā)展磷化物等中間產品，大力發(fā)展亞磷酸鹽等下游產品，堅持發(fā)展無機磷化工和有機磷化工相結合，改變單一生產模式，不斷優(yōu)化產業(yè)結構;從企業(yè)重組上，要通過兼并、控股、聯(lián)合等方式，努力形成一批國際化、大型化、精細化和專業(yè)化的企業(yè)集團，提高整體的技術水平和市場占有率，以此帶動和促進磷化工產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
總之，我國應堅持在自主創(chuàng)新中求發(fā)展，在發(fā)展循環(huán)經濟中求發(fā)展，在保護環(huán)境中求發(fā)展，實現(xiàn)磷化工產業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
看了"金屬表面磷化技術論文"的人還看:
1.表面處理技術論文