1.壹般家庭式作坊所用原料:
A.85%磷酸(液體)+磷酸二氫鋅(粉體)+硝酸鋅(粉體)
B.85%磷酸(液體)+40%~98%硝酸(液體)+95%氧化鋅(粉體)或者鋅渣或鋅灰(固體)
註:無效成分約30%。
2.國際標準使用原料:
A.85%磷酸(液體)+68%硝酸(液體)+99.7%氧化鋅(粉體)
B.85%磷酸(液體)+68%硝酸(液體)+99.99鋅錠(金屬)
註:無效成分約10%。
二、磷化液的國際標準化學組成(總酸度)為液體狀態:
A.磷酸(約20%)+磷酸二氫鋅(約35%)+硝酸鋅(約35%)+磷酸鋅(無效成分約10%)
B.磷酸(約20%)+磷酸二氫鋅(約45%)+硝酸鋅(約35%)
註:按《化工產品物性辭典》解釋
1.磷酸二氫鋅為白色結晶或黏稠狀液體,溶於水和酸,水溶液呈酸性。為磷化皮膜劑的主要成分,用於鋼鐵的防腐蝕。
2.磷酸鋅為無色斜方結晶或白色微晶粉末,溶於無機酸(鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸);不溶於乙醇;水中幾乎不溶,其溶解度隨溫度上升而減少。
三、磷化液的制作方法:
1.壹般家庭式作坊:
使用瓷缸或塑料桶為反應容器,以人工木棒的攪拌操作。原料用水以井水或自來水。
2.國際標準:
使用不銹鋼為反應容器,以機械不銹鋼棒的攪拌操作。原料用水為純水。
四、壹般處理物為鋼鐵時,其反應機構如下:
1.化學反應(化)
鐵+磷酸(遊離酸)→磷酸二氫鐵(鐵分)+氫氣(氣泡) ......(1)
↓ ↓
↓〔促進劑〕 ↓〔促進劑〕
↓ └→水 ...........(2)
└→磷酸鐵(淡黃色沈渣) ...........(3)
2.皮膜生成反應(成)
磷酸二氫鋅→磷酸鋅(H皮膜)+磷酸 .......................(4)
鐵(離子)+磷酸二氫鋅→磷酸鋅鐵(P皮膜)+磷酸 .........(5)
〔說明〕鋼鐵表面與磷化處理液接觸,鋼鐵表面發生溶解,表面附近的磷化處理液中的氫離子減少,PH值由3上升至4.6。其結果引起(4)、(5)式的化學反應,不溶性的磷酸鋅(Hopeite)、磷酸鋅鐵(Phosphophyllite)結晶在鋼鐵表面析出,形成皮膜。
溶解出的鐵離子壹部分作為皮膜的構成成分被消耗掉,而壹部分反應成為鐵分留在磷化處理液中,使皮膜的化學生成反應很難順利進行。為了把這種剩余的鐵分氧化,生成不溶性的磷酸鐵沈渣出來,並迅速地從反應系統中清除出去,使磷化反應順利進行,因此必須在磷化處理液中預先添加促進劑(氧化劑)。
五、磷化液的品質比較:
1.壹般家庭式作坊:濃縮液的比重為1.32~1.4,價格低。
使用群:壹般鋼線處理量為1000噸/月以下,不重視品質。
因原料純度非常差,導致主要成分不足,使用時會產生不當沈渣(白色沈渣)的量很大,補給量也大。為達到適當的磷化皮膜,其管理濃度(總酸度)必須有60~100pt。使用者的總成本高(磷化液用量大,模具損傷大,加工不良率高),因原料的價格便宜,大多數消費者仍選擇使用此類垃圾產品。
2.國際標準:濃縮液的比重為1.55~1.6,價格高。
使用群:壹般鋼線處理量為1000噸/月以上,非常重視品質。
拉拔磷化的管理濃度(總酸度)為30~40pt已經足夠,可以有效控制皮膜生成量,以及提供拉拔的各項性能(密著性延展、耐熱性、防蝕性、冷鍛加工性),有效降低使用者的總成本(磷化液用量小,模具損傷少,加工不良率低)。
六、國際標準磷化液的制造程序:
1.85%磷酸(液體)+68%硝酸(液體)+99.7%氧化鋅(粉體)
A.以氧化鋅為底時:
先將水加入攪拌槽內固定位置處,氧化鋅徐徐加入攪拌槽內與水混合成糊狀。先將硝酸加入後才能再加磷酸(註意:酸的加入順序不可顛倒)反應至槽液完全澄清即可。
B.以酸液為底時:
先將水加入攪拌槽內固定位置處,再將硝酸及磷酸加入後攪拌均勻(註意:酸的加入順序沒有固定,但硝酸先加比較好)。氧化鋅徐徐加入攪拌槽內與混合酸液反應。反應至槽液完全澄清即可。
2.85%磷酸(液體)+68%硝酸(液體)+99.99鋅錠(金屬)
A.制造磷酸二氫鋅:
先將水加入攪拌槽內固定位置處後加熱至90℃以上,加入磷酸攪拌均勻。鋅錠徐徐加入攪拌槽內與磷酸液反應至完全澄清即可。(註意:反應過程中必須持續加熱)
B.制造硝酸鋅:
先將水加入攪拌槽內固定位置處,再將硝酸加入後攪拌均勻。氧化鋅徐徐加入攪拌槽內與硝酸液反應至完成澄清即可。
七、國際標準磷化液的制造法比較:
1.85%磷酸(液體)+68%硝酸(液體)+99.7%氧化鋅(粉體)
化學反應方程式為:
氧化鋅+硝酸 → 硝酸鋅+水 ¨¨¨¨(1)
氧化鋅+磷酸 → 磷酸鋅+水 ¨¨¨¨(2)
→ 磷酸二氫鋅+水 ¨¨(3)
2.85%磷酸(液體)+68%硝酸(液體)+99.99鋅錠(金屬)
化學反應方程式為:
氧化鋅+硝酸 → 硝酸鋅+水 ¨¨¨¨(1)
鋅 錠+磷酸 → 磷酸二氫鋅+水 ¨¨(2)
3.依據兩個制造方式的化學反應方程式得知:
A.磷酸為弱酸性,與氧化鋅或鋅錠反應較不活潑,因此必須加熱。而使用氧化鋅為原料時會得到無效成分(磷酸鋅)。使用鋅錠為原料則不會產生無效成分。
B.硝酸為強酸性,所以與氧化鋅反應為完全反應,且為放熱反應,因此不需要加熱。使用鋅錠為原料時會產生劇烈的爆炸反應,且會破壞硝酸性質而產生紅棕色有毒氣體,所以不能使用。
C.使用磷酸二氫鋅與硝酸鋅兩種半成品的制造方式,雖然在制造過程中比較復雜,但是品質能夠得到保障。而且可以隨時依據客戶的不同需求來調制成品,所以平時不需要庫存成品,減少倉庫的使用面積。