第十七章 化成处理
17.1化成处理的种类
化成处理是用化学或电化学(electrochemical)处理金属表面得到金属化合物(compound of the metal)的覆层(coating).其目的有改进耐蚀性(corrosion protection)，涂装附着性(paint bonding)，金属着色(metal coloring)，及化学研磨(chemical polishing)等作用.化成处理的种类
1.铬酸盐处理(Chromate conversion coatings)
2.磷酸盐处理(Phosphate conversion coating)
3.金属着色(Colaring of metals)
4.化学研磨(Chemical polishing)
17.2 铬酸盐处理(Chromate Conversion Coatings)
铬酸盐处理应用在镀锌(Zinc),镉(Cadmium),银(Silver),铜(Copper),黄铜(Brass),锡(Tin)零件.铝,锌压铸品(Zinc Die-cast) 热浸零件或其它金属合金也有被铬酸盐处理的.一般采用简单没(immersion)在铬酸盐水溶液中但也有用喷雾法(spraying),刷洗法(brushing)或电解法(electrolytic method).
17.3 铬酸盐处理的影响因素
1.基材金属的作用(Effect of bases Metals)
2.pH的影响(Effects of pH)
3.六价铬的浓度(Hexavalent Chromium Concentration)
4.活性度(Activators)
5.处理时间(Treatment Time)
6.溶液温度(Solution Temperature)
7.溶液搅拌(Solution Agitation)
8.溶液杂质(Solution Contamination)
9.水洗(Rinsing)
10.干燥(Drying)
17.3.2铬酸盐处理的评估(Evaluation)
1.目测试验(visual test): 用肉眼观测颜色,均匀性(uniformity),光泽性(smoothness),附着性(adhesion)从颜色及虹色(iridescence)可辨别覆层厚度.
2.加速腐蚀试验(accelerated corrosion tests): 最常用的是ASTM B-117盐雾喷射测试以评估耐腐蚀性
3.湿度试验(humidity tests): 此试验较烟雾试验更有用除非是海洋环境(marine atmospherp).做评估较实际状况的耐腐蚀性
4.水试验(water tests): 浸在蒸馏水中测试腐蚀生成物的情形
5.化学分析(chemical analysis): 用化学分析法测试六价铬的含量做为耐蚀性的评估
6.点试验(spot tests): 用分析溶解覆层并作用基材的情形评估耐蚀性
7.涂装性能评估(performance tests for organic finishes): 测试涂装覆着性及耐蚀性其方法有
铅笔硬度测定(pencil-hardness)胶带测试(tape tests)弯曲测试(bending tests)及冲击试验
(impect tests)
17.3.3电解盐处理
电解铬酸盐处理以已经大量取代浸没方(immersion processes)法近来用混合溶液.铬酸盐(Chromates),磷酸盐(Phosphates),氟化物(Fluorides)的混合液,电压在100~200V的交流电或直流电处理,可得非常优良的硬度(hardness),耐热性(heat resistance),厚度(thickness),及介电强度(dielectric strength).颜色从深绿色(dark green)到黑色依操作不同而改变.
17.4 磷酸盐处理(Phospate Coatings)
磷酸盐处理是将金属基材(metal substrates)的表面转化成新的非金属(non-metallic)及非导电性(non-conductive)表面.磷酸盐处理的主要目的有:
1.涂装的表面调节处理(precondition surfaces),使表面对涂料能接受(receive)且能保留(retain)及防止涂料下层间之腐蚀(under-paint corrosion).
2.塑料涂装(plastic coatings)的表面前处理以加强结合力(bonding).
3.金属成型加工(metal forming operation)的表面调节处理(precondition),以利抽制成型剂的作用.改进腐蚀性使腊(wax)及防锈油(rust-preventive oils)的作用更好
17.4.1 磷酸盐处理反应机构(Mechanism)
大部份金属磷酸盐(metal phosphates)不溶于水,但溶于矿物酸(mineral acids),当金属浸入磷酸盐水溶液中,轻微的酸浸渍(pickling)作用发生,金属被溶解,氢氧产生,而酸化的浓度减少,则金属离子转化成金属磷酸盐沉积在金属表面上.活性剂(activators)及其它添加剂可加速反应及改变造结算晶粒构造(modify microcrystalline structure)常用水的活性剂有硝酸盐(nitrates),过氧化物(peroxides)等.磷酸盐化成镀层形成的反应如下:
12Fe+8NaH2PO4+10H2O+7O2---2Fe3(PO4)2*8H2O+2Fe3O4+4Na2HPO4
Fe+2H3PO4---Fe(H2PO4)+H2
3Zn(H2PO4)---Zn3(PO4)+4H2O
2Zn(H2PO4)2+Fe(H2PO4)+4H2O---Zn2Fe(PO4)2*4H2O+4H3PO4
17.4.2 磷酸盐处理的流程
清洁 磷酸盐处理 水洗 酸 洗 干 燥Clean Phosphating Rinse Acidified Dry off
17.4.3 磷酸盐处理的功能 (no
1.净化表面及使表面成非碱性状态(non-alkaline condition).
2.改进表面均匀性(uniformity).
3.增加表面的接触面积增加附着力.
4.产生微洞(micro-cavities),内锁(interlocking)被覆层,吸收及保住(hold and retain)润滑油或成型加工剂及防锈剂.
5.防止金属刮伤(scoring and scratching).
6.防止电化腐蚀(electrochemical and scratching).
7.防止涂装物质与金属基材之作用.
8.抑制腐蚀的扩散.
