第四組鋼鐵鋅系磷化

1、 表面處理 綜合性(設(shè)計(jì)性)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱齒輪的鋅系磷化實(shí)驗(yàn)時(shí)間 2014年10月31日專業(yè)班級(jí)1120412實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)西區(qū)實(shí)驗(yàn)室小組成員一、實(shí)驗(yàn)方案1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）理解鋼鐵的鋅系磷化中的各組分的作用，熟悉基本磷化液的配置。（2）明白理解對(duì)配置液改進(jìn)成分，在實(shí)驗(yàn)中所起的作用。2、實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備及材料：表1 實(shí)驗(yàn)所需儀器設(shè)備（含配件）序號(hào)儀器設(shè)備/材料規(guī)格型號(hào)/g/L數(shù)量/g1234567電子天平容量瓶燒杯玻璃棒酸度計(jì)溫度計(jì)水浴250ml12111118氧化鋅分析純13.759磷酸分析純13.510硝酸分析純5.111磷酸二氫鈉分析純1.01213亞硝酸鈉碳酸錳分析純分析純0.750.92

2、、 理論依據(jù)：膜形成的最初反應(yīng)都是由兩個(gè)過程組成，即: 與金屬溶液作用相同的酸浸漬反應(yīng): Fe+2H3P0, -Fe (HZPO, )a -Hz (1) 金屬鹽溶液的形成: 3Zn(HzPO,)z 4H3PO,+Zn3(PO,)z （2）(2)式所示反應(yīng)生成的H3P0;立即按照(1)式反應(yīng)和鋼鐵表面的鐵發(fā)生作用，使(2)式繼續(xù)向右進(jìn)行，這樣就會(huì)促使金屬與溶液界面處pH值不斷上升，溶液中所生成的不溶性磷酸鋅濃度不斷增加并最終超過它的溶度積，而且由于金屬離子從金屬進(jìn)入溶液的速度往往較反應(yīng)本身速度還低，使三代磷酸鋅得以迅速而整齊地沉積在金屬表面成為致密的膜層。實(shí)驗(yàn)配方：組分用量方案一方案二改進(jìn)方案氧

3、化鋅/g2.752.752.75碳酸錳/g0.30.30.3磷酸/mL2.52.52.5硝酸/mL1.01.01.0亞硝酸鈉/g0.250.250.25溫度/ 656565電鍍時(shí)間/min868磷酸二氫鈉/g無無1游離酸度0. 4-2. 0點(diǎn)?？偹岫?8-32點(diǎn)。4、實(shí)驗(yàn)方法和步驟：1.磷化液的配置 ： 方案一：在磷化液的配制過程按含量稱取各組分，并按配制工藝要求配制.(1) 2Zn0加少量H20攪成糊狀;(2) H3P04加少量H20稀釋，邊攪拌，邊緩緩加入到(1)中，攪拌溶解;(3)依次邊攪拌邊緩緩加入，硝酸，碳酸錳，促進(jìn)劑，用量如上表所示。(4)加入余量的H20到規(guī)定的體積25

4、0ml;(5)調(diào)整配制好的磷化液各組分含量以及游離酸度和總酸度，達(dá)到要求即可使用.方案二：配置與方案一樣，只是時(shí)間不同，如上表所示。2.材料表面前處理：鋼鐵等金屬打磨水洗除油水洗除銹水洗3.改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)方案：(1)Zn0，加少量H20攪成糊狀(2) H3P04加少量H20稀釋，邊攪拌，邊緩緩加入到(1)中，攪拌溶解;(3) 依次邊攪拌邊緩緩加入，硝酸，碳酸錳，促進(jìn)劑，磷酸二氫鈉，用量如上表所示。(4)加入余量的H20到規(guī)定的體積250ml(5)調(diào)整配制好的磷化液各組分含量以及游離酸度和總酸度。5、參考文獻(xiàn)：1董薇,陳洪興. 低溫鋅系磷化液的研制J. 吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào),2012,11:28-312

5、譚旭翔. 鋼鐵常溫磷化研究D.遼寧師范大學(xué),2007.3顧怡雯,曾愛平,薛穎,錢宇峰,王志杰. 鋼鐵的鋅系磷化J. 材料保護(hù),2000,03:30-31.4楊尚軍,譚世語,張研. 中溫新型磷化液的研制J. 表面技術(shù),2006,04:46-47.5汪泉發(fā),吳天材. 磷化處理中常見問題與對(duì)策J. 腐蝕與防護(hù),1994,03:152-154指導(dǎo)教師對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的意見： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析1、實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程：(1)制備磷化液，同時(shí)打磨齒輪鍍件。(2)測(cè)量磷化液的游離酸度和總酸度，如果達(dá)到要求，進(jìn)行加熱到65度。(3)把打磨好的鍍件進(jìn)行酸洗，水洗，堿洗，水洗之后，放入磷化液中計(jì)時(shí)磷

6、化。磷化完成后，水洗吹干，進(jìn)行耐腐蝕性和耐磨性測(cè)試。(4)依照上面步驟依次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。2、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄：基礎(chǔ)磷化前（現(xiàn)象：溶液比較澄清）基礎(chǔ)磷化后（現(xiàn)象：磷化后溶液變得比較渾濁）基礎(chǔ)磷化液鍍件（現(xiàn)象：表面光滑平整，顏色偏黑）改進(jìn)磷化前（現(xiàn)象：比較澄清，但是底部有固體不溶物。）改進(jìn)磷化后（現(xiàn)象：溶液整體變得渾濁且有白色不溶物。）改進(jìn)磷化液鍍件（現(xiàn)象：表面光滑平整，顏色偏灰。）第一步現(xiàn)象數(shù)據(jù)耐磨性基礎(chǔ)磷化液顏色較深耐腐蝕48秒較好改進(jìn)磷化液顏色較淺耐腐蝕3分30秒較好3、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析：(1)磷化后的試片與預(yù)期試片的顏色相同，說明鋅錳磷化膜主體組成是: Zn2Fe(PO4)2&#

7、183;4H2O、Zn3(PO4)2·4H2O、(Mn,Fe)5H2(PO4)·4H2O。(2)磷化液中有白色不溶物，可能是氧化鋅與酸的比例不合適導(dǎo)致有部分未溶，所以應(yīng)該調(diào)整各成分比例，使其達(dá)到比較好的效果。(3)磷化膜的耐磨性太差，通過測(cè)試游離酸度和總酸度，發(fā)現(xiàn)總酸度太高，如果通過書上所說去調(diào)節(jié)，所加試劑太多，可能是開始時(shí)磷酸加入過多，同時(shí)加入磷酸二氫鈉也可以大大提高膜的耐磨性。4、實(shí)驗(yàn)總結(jié)：(1)實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：在酸度合適的條件下，磷酸二氫鈉可以大幅度提高鍍件的耐腐蝕性。(2)實(shí)驗(yàn)達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，首先，基礎(chǔ)配方合適，做出的基礎(chǔ)配方的鍍件基本符合鍍件所要求的性能。其次在基礎(chǔ)配方之上通過一系列變量實(shí)驗(yàn)，最終得出通過添加適量的磷酸二氫鈉使耐腐蝕性達(dá)到三分三