Tài liệu "Gia công nhóm phosphat" với các nội dung chính được trình bày như sau: Tổng quan về xử lí bề mặt, Cromat hóa, quá trình photphat hóa,.. Hy vọng tài liệu là nguồn thông tin hữu ích cho quá trình học tập của mình. Mời các bạn cùng tìm hiểu và nắm bắt thông tin tài liệu.
ủ ả
ề ặ
ử
ẩ
ằ
ấ
ổ
: “x lí b m t là quá trình làm thay đ i tính ch t hóa,lí,… c a s n ph m nh m
v Đ nh nghĩa
ạ ự
ườ
ả
ố ch ng l
ủ ủ i s phá h y c a môi tr
ng và tăng tính trang trí cho s n ph m.
ẩ ” .
v Phân lo i cạ ác ph
ng ph
ự
ươ
-D a theo ph
ng ph
áp v t lý: ậ
ế
ạ
ạ
m nhạ
úng nóng, m phun, m khu ch t
án,….
ự
ươ
D a theo ph
ng ph
áp hóa h c vọ à đi n hệ
óa:
ạ ệ
m hạ óa h c vọ à m đi n h
óa.
2. Cromat hóa
a. Mục đích
b. Hoá chất sử dụng
c. Cơ chế phản ứng.
ớ ơ
ễ
ạ
ơ
ớ
ØT o thêm l p d bám dính h n v i s n trên n
ề ả
ẩ
n s n ph m
ạ ớ
ệ
ườ
ả
ố
ả Ø T o l p b o v , tăng c
ng kh năng ch ng
ề ặ ả
ẩ
ăn mòn trên b m t s n ph m.
q Cromat hóa có rất nhiều loại dung dịch với
thành phần phụ gia khác nhau nhưng cần
có 2 yếu tố chính là Cr+6 trong môi trường
axit
§ Lớp phủ cromat hóa có cấu trúc vô định hì
nh gồm các phức của Cr+6 và Cr+3 tạo th
ành từ các phản ứng liên tiếp của kim loại,
oxit kim loại nền với dung dịch axit chứa C
r+6
• Hiện nay trên thế giới chưa có 1 cơ chế n ào cụ thể, nhưng thực tế người ta chấp nh ận cơ chế chung nhất la Cr6+ ---> Cr3+ mt axit
•
phản ứng khử Cr6+ +3e ---> Cr3+
• Giả sử ta đang xét là quá tring crommat tr
ên Zn
• PTPU Zn + 2H+ ---> Zn2+ + H2
• Trong quá trình phản ứng có sự tăng đồng
thời của pH, sự tạo thành phức có PỨ
•
xCr6++2yZn+zH2 ---> xCr3+yZn2++2zH+
• Cr3+ cũng tham gia quá trình tạo Zn(OH)3
• Thành phần của màng rất phức tạp MxOy,
Mx(OH)y, MxCrO4 ,MxCr2O7 ….
• Lớp màng crom có thể màu xanh, tím ,vàn
g,oliu,đen
• Bể crommat hóa thường là các vâtj liệu ch ống ăn mòn của các chất oxh như clorua, f lorua, và các axit khác
• Thường người ta sử dụng là các kim loại k
hông gỉ và các loại nhựa,
• Thông thường không cần thông gió hay qu
ạt trong quá trình crommat hóa
ại nền
• Vd nếu nền là kẽm thì tạp chất trong dung dịch ảnh hưởng rất nhiều tới màu của lớp phủ
• Cũng vậy quá trình xử lý = xianua cũng ản h hưởng rất nhiều tới chất lượng lớp màn g
• Ngoài ra trên nền là hợp kim nhôm hay hợ p kim magje thì hợp kim quyết định tới bna
j chất của lớp màng
•
. ảnh hưởng của độ pH
• pH là yếu tố quan trọng để kiểm soát quá t rình tạo thành lớp màng , ph thường 1,2-2 ,6
• C. chất hoạt hóa
trong thực tế người ta sử dụng chất hoạt hó a thuong là axetat, fomat, hợp chất sunphat , clrua, florua, ion phot phat,
Về bản chất tốc đọ tạo thành màng tùy thuộ c vào đạc tính của lớp crom
ủ
ố
ớ
q L p ph photphat là màng mu i photphat kh
ấ ạ
ụ
ẫ ông tan, có màu xám s m ánh l c, có c u t o
ể
ệ
ặ
ố
tinh th , cách đi n, ít ho c không x p, giòn,
ắ ớ
ắ ấ
ạ
g n r t ch c v i kim lo i nên.
ấ ủ ớ
Ư ể
v u đi m nh t c a l p photphat là tăng tính
ơ ố
ắ
ố
ch ng ăn mòn và g n bám s n t
t.
v
Ứ ụ ng d ng:
- Màng photphat th
ườ ể ơ ả ẩ ạ ớ ng dùng làm l p lót đ s n lên các s n ph m kim lo i. Kim l
•
ớ ế ủ ế ẽ ồ ạ ề o i n n ch y u là thép, r i m i đ n k m và nhôm.
o
ủ ẽ ệ ấ ắ ớ Trong công nghi p hay dùng nh t là l p photphat c a mangans t và k m.
ể ớ ườ ả ẩ ỡ ể ầ L p photphat Mn – Fe cho tinh th thô to, th ng ph i t m thêm d u m đ dùn
o
ả ớ ệ g làm l p b o v .
ỏ ị ể ẽ ơ ớ ớ L p photphat k m cho tinh th nh m n, dùng làm l p lót cho s n.
Dung d ch photphat hóa hi n đ i tuy có thành ph n ph c t p, nh ng
bao gi
do; mu i
pH th
Photphat hóa hóa h c đ
và nh t là photphat hóa anot ngày càng đ
c chú ý.
ứ ạ
ả ứ
ấ
ấ
ả
• Ph n ng x y ra trong quá trình photphat hóa r t ph c t p. L y
ụ
ọ
ố
ị
quá trình photphat hóa hóa h c làm ví d , : dung d ch là các mu i
ị ủ
ạ
ị
dihydrophotphat kim lo i, hòa tan trong dung d ch nóng và b th y
ư
phân nh sau :
Me(H2PO4)2 (cid:0)
Me2+ + 2H2PO4
H2PO4
=
H+
+ HPO42
HPO42
= H+ + PO43
trong đó Me là Fe, Zn, Mn.
ị
ườ
• Thép hay gang nhúng vào dung d ch photphat hóa trong môi tr
ng
ẽ
ẽ
ạ
axit s hình thành các vùng anot và catot xen k nhau. T i vùng
ắ ị
ự
ị
anot s t b xâm th c tan vào dung d ch Fe
Fe2+ + 2e, còn
(cid:0)
ạ
t
i vùng catot hydro thóat ra 2H+ + 2e
2H (cid:0)
H2
ế
ả
ớ
ị
ư ậ • K t qu là l p dung d ch sát v t gia công giàu ion Fe2+ cũng nh
ế ợ
ợ
ớ
ion HPO42 và PO43 lên , chúng k t h p v i nhau thành các h p
ế
ấ
ch t không tan FeHPO4 và Fe3(PO4)2 , k t tinh thành màng
photphat.
(cid:0)
•
ườ ẽ ề ồ ợ ị Tr ng h p dùng dung d ch photphat k m cho n n thép thì màng g m c
ủ ế h y u là Zn3(PO4)2.4H2O = H và Zn2Fe(PO4)2.4H2O = P .
• Ki m tra ch t l
ấ ượ ể ạ ớ ng l p m :
ả ấ ỷ ố ượ ằ ị ươ Trong s n xu t dùng t s P : P+H (đ c xác đ nh b ng ph ng pháp
ễ ạ nhi u x tia X).
ươ ổ ể ọ ượ ộ ơ ị ệ ủ Ph ng pháp c đi n: đo tr ng l ng c a màng trên m t đ n v di n t
ủ ặ ỡ ượ ẩ ầ ớ ích. L p ph n ng (< 7,5 g / m2 ), có t m d u hay m , đ c dùng cho tr
ườ ệ ậ ố ợ ầ ả ớ ọ ượ ng h p c n b o v th t t ủ t . L p ph có tr ng l ng trung bình (< 4,
ặ ẩ ả ơ ầ ườ ệ ả ợ ư 3 g/m2 ) ph i s n ho c t m d u, dùng cho tr ng h p b o v bình th
ờ ủ ẹ ớ ườ ượ ể ơ ồ ng. L p ph nh (< 1,1 g/ m2 ) th ng đ ề c dùng làm n n đ s n ch
ệ ườ ng lên trong các công ngh gia công thông th ng.
q Photphat hóa kim loại đen có thể tiến hàn
h bằng phương pháp hóa học hay điện hó
a.
q Photphat hoá hóa học kim loại đen gồm :
- Photphat hóa thường
- Photphat hóa nhanh
- Photphat hóa nguội
•
ể ượ ủ ả ạ ố Đ thu đ c màng photphat ph i dùng mu i dihydrophotphat c a các kim lo i :
Mn, Fe, Zn, Cd.
Ơ ế ẩ ố ợ ỗ ’ Nga hay dùng ch ph m Majef, chính là h n h p các mu i dihydrophotphat c
ủ ắ ầ a s t và mangan : Fe(H2PO4)2 , Mn(H2PO4)2.H2O , MnHPO4 và có thành ph
ọ n hóa h c : Fe 2,42,5%, Mn 14% , photphat 45 52 % (tính ra P2O5), SO42
ế ế 1,0%, CaO v t, Cl v t và H2O 12 %.
• Quá trình photphat hóa hi u qu nh t đ
ấ ượ ệ ả ứ ị c làm trong dung d ch ch a 3033 g/l c
ẩ ở ệ ộ ạ ệ ộ ấ ấ ế h ph m Majef nhi t đ 9698 oC . T i các nhi ơ ẽ t đ th p h n s sinh ra c u t
ể ở ệ ộ ề ặ ơ ẽ ể ị rúc tinh th , còn nhi t đ cao h n s sinh nhi u c n trong dung d ch. Đ màng
ể ệ ả ặ ộ ỏ ồ ị có tinh th nh , tính b o v cao nên dùng dung d ch có n ng đ Majef đ c (1002
ế ở ệ ộ ấ 00 g/l), và ti n hành nhi t đ th p (8085 oC).
ố ớ
ợ
ị
• Đ i v i thép h p kim cao nên dùng dung d ch
ố
có 3032 g/l mu i Majef, 1012 g/l BaCl2 ; n
ệ ộ
hi
ờ t đ 98100 oC; th i gian 4060 ph .
•
Ư ể
ộ ắ
ề
ạ
ừ
u đi m: đ g n bám cao, đ t chi u dày t
ủ
ệ
ố
ớ
ở
ế 7 đ n 50
(cid:0) m và x p. L p ph có đi n tr ca
ị
ố
o, ch u nóng t
t
ượ
ể
ờ
ệ ộ
• Nh
c đi m : th i gian lâu; nhi
t đ cao; kh
ỏ
ệ ộ
ệ ẹ
ang nhi
t đ làm vi c h p; khí hydro thóat r
ề
ề
ạ
ấ
ơ
a m nh, làm n n th m nhi u hydro, c tính
ế
ả
ả
ượ ự ấ
ẽ
gi m. N u gi m đ
c s th m hydro s rút
ắ ượ
ờ
ng n đ
c th i gian photphat hóa
30-40 g/l
30-40 g/l
50-70 g/l
50-65 g/l -
4-5 g/l
- 0,1-1,0
Photphat hóa nhanh được dùng khá rộng rãi trong công nghiệp vì không có những nhược điểm như photphat hóa thường Thành phần dung dịch và chế độ photphát hóa nhanh như sau : Majef Zn(NO-3)2.6H2O 2-5 g/l NaF NaNO3 - H3PO4 g/l
Nhiệt độ
45-65 oC
92-96 oC
Thời gian
8-15 ph
8-10 ph
Trong dung dịch photphat hóa nhanh để
tăng tốc quá trình, giảm thóat hydro phải
cho vào dung dịch chất oxy hóa Zn(NO3)2 ,
NaF ,...
Từ dung dịch photphat hóa nhanh cho màng
tương đối mỏng và độ bền ăn mòn thấp.
Sau khi photphat hóa xong phải xử lý trong
kali bicromat rối sấy khô. Màng dùng làm
nền để sơn rất tốt.
• Đ photphat hóa nhanh còn dùng dung d ch mu i k m dihydrophotphat có thêm
ố ẽ ể ị
ầ ố ồ mu i nitrat .Thành ph n màng g m Zn3(PO4)2.4H2O và Zn2Fe(PO4)2.4H2O.
ự ẽ ơ ố ề Tăng axit t do màng s t i x p. Tăng nhi ệ ộ ừ t đ t 70 oC lên 98 oC chi u dày m
ệ ủ ế ộ ầ ầ ị ị àng tăng 1,4 l n. Thành ph n dung d ch và ch đ làm vi c c a các dung d ch k
ẽ ư m photphat nh sau :
Zn(H2PO4)2.2H2O 812 g/l 2836 g/l
Zn(NO3)2.6H2O 1020 g/l 4258 g/l
Ba(NO3)2 3040 g/l
H3PO4 9,515 g/l
Nhi t đệ ộ 7585 oC 8595 oC
ờ Th i gian 310 ph 1025 ph.
• Màng thu đ
ộ ố ị ủ ế ấ ượ ừ c t các dung d ch này có đ ch ng ăn mòn th p, ch y u dùng là
ề ể ơ m n n đ s n
ể ế
ằ
• Photphat hóa nhanh còn có th ti n hành b ng các
ề ặ
ạ
ị
ượ
h phun dung d ch lên b m t kim lo i đã đ
c ch
ị ẵ
ẩ
ị
u n b s n. Khi đó nên dùng dung d ch có thành p
ầ
h n sau : Majef 3060 g/l ; Zn(NO3)2.6H2O 50
ệ ộ
70 g/l ; NaNO2 24 g/l; pH 2,63,2 ; nhi
t đ p
hòng.
Ư ể
ầ ẩ
ị u đi m:Dùng các dung d ch này không c n t y
ỉ ề ặ
ỏ ị
ể
g b m t và màng có tinh th nh m n.
ể
ượ
ỏ ị
ể
ề
• Đ thu đ
c màng có tinh th nh m n trên n n t
ấ
ợ
hép cacbon, thép h p kim th p và trung bình đã q
ư
ớ
ua mài, đánh bóng, phun cát cũng nh trên các l p
ạ ẽ
ể
ạ
ị
m k m và cađimi có th dùng dung d ch v n năn
g sau đây :
Zn(H2PO4)2
1015 g/l
NH4H2PO4
1015 g/l
Mg(NO3)2
50100 g/l
Fe(NO3)2.9H2O
1,72,0 g/l
H2C2O4
1,72,0 g/l
ề ặ
ạ ộ
ấ
Ch t ho t đ ng b m t
35 g/l
Nhi
t đệ ộ
7580 oC
ờ
Th i gian
310 ph.
u đi m: cho màng có tính b
o v khá cao
•
ư ả ị Cách này không ph i đun nóng dung d ch, nh ng màng thu đ ượ ươ c t ỏ ố ng đ i m n
ể ề ố ộ ơ ỉ g nên ch dùng làm n n cho s n. Photphat hóa ngu i có th dùng mu i Majef ha
•
ố ẽ ấ ạ y mu i k m dihydrophotphat. NaF và NaNO2 là ch t ho t hóa quá trình.
ộ ượ ễ ị ủ ộ ị ự Photphat hóa ngu i ít đ c dùng vì dung d ch d b th y phân, đ axit t ớ do l n,
ệ ấ ả ố ệ ộ ẽ ượ ị màng x p, tính b o v th p. Khi tăng nhi t đ dung d ch s đ c màng có tinh
ỏ ị ệ ố ơ ể ả ơ th nh m n h n, b o v t t h n.
•
ể ế ạ ụ ụ ấ ọ ợ ế Photphat hóa đen r t thích h p đ ch t o các d ng c quang h c. Quy trình ch
ầ ạ ủ ả ớ ị ị ạ t o ph i qua hai dung d ch photphat hóa : dung d ch đ u t o ra l p ph màu đen;
ụ ấ ị ỗ ố ứ ạ dung d ch sau có tác d ng l p kín các l x p và t o ra màng photphat th hai. M
•
ố ố ơ ấ ẹ àng có màu đen r t đ p, ch ng ăn mòn t t h n các màng photphat khác.
Fe3(PO4)2
23 g/l
Phoi thép
5 g/l
ZnO
8 g/l
8 g/l
H3PO4
32 g/l
50 g/l
Na2CO3
1 g/l
1 g/l
ộ
ổ
Đ axit t ng
50 – 60
ộ
ự
Đ axit t
do
10 – 14
Nhi
t đệ ộ
9095 oC
9095oC
ờ
Th i gian
510 ph
510 ph
ơ ộ ế ầ ộ ị ị Photphat hóa s b trong dung d ch đ u ti n hành m t trong các dung d ch sau :
Photphat hóa tiếp trong dung dịch thứ hai có thành phần sau :
150g/l
phẩm
30g/l
Zn(NO3)2 Majef
30g/l
Chế Na2CO3 Độ
tổng
6–8
1 – 3
50-60 oC
axit Độ axit tự do Nhiệt độ Thời gian
10-15 ph
ươ
Ph
ấ ng pháp này cho năng su t cao. Màng dùng làm
ơ
ề n n cho s n.
ượ
ủ
ể
ươ
ả
Nh
c đi m c a ph
ng pháp này là kh năng phân
ề
ề
ậ
ố ấ b th p nên chi u dày màng không đ u trên các v t có
ứ ạ
ạ
hình d ng ph c t p.
ề
ệ
ộ
ể Photphat hóa đi n hóa có th dùng dòng m t chi u hay
ề
ị
ượ
dòng xoay chi u. Các dung d ch đ
c dùng trong công
ệ ượ
ả
nghi p đ
c trình bày trong b ng
• Dung dịch 1 và 2 dùng dòng một chiều.
• Dung dịch 3 dùng dòng điện ba pha, điện
thế 15-20 V.
Dung dịch số
Thành phần (g/l) dung dịch
và chế độ làm việc
2 - - 25-28 - 48-50 - 26-28 2-3 65-75 5-8
3 - - 9 - 22 25 - 2-3 65-75 15-20
1 60-80 50-100 3-10 2-10 - - - 0,3-0,5 15-30 10-15
Chế phẩm Majef Zn(NO3)2 ZnO NaF H3PO4 Na3PO4 HNO3 Dc , A/dm2 Nhiệt độ, oC Thời gian, ph
ẽ
ườ
ượ
• K m, cađimi, nhôm, mage,... th
ng đ
c photphat
ố ớ ẽ
hóa. Đ i v i k m, cađimi và nhôm màng photphat d
ể ả
ệ
ề
ơ
ố ớ ùng làm n n cho s n; đ i v i mage dùng đ b o v ;
ể ố
ậ
ố ớ đ i v i titan dùng đ ch ng va đ p và mài mòn.
ể
ể
ẽ
• Đ photphat hóa k m và cađimi có th dùng dung
ư ố ớ
ạ
ạ
ị
d ch v n năng nh đ i v i kim lo i đen
.
ứ
ể
ị
Đ photphat hóa nhôm dùng dung d ch axit H3PO4 có ch a
ươ
ơ ụ
CrO3 và HF hay NaF. màng có màu xanh d
ng h i l c, thành
ầ
ề
ỏ
ị
ph n: 5055% CrPO4, 1723% AlPO4 , 2223% H2O. Màng (cid:0) m, không b n. Photphat hóa
ẵ vô đ nh hình, nh n, dày kh ang 3
ử ạ
ấ
ở
xong r a l nh, s y khô
nhi
ệ ộ ướ t đ d
ở i 60 oC , khi đó màng tr
ị ỏ
ề
ắ
ặ
ọ
ướ
nên b n ch c, không b h ng khi c xát ho c ngâm trong n
c
ề
ế
ệ ộ
ế
ượ ử
nóng. Màng b n đ n nhi
t đ 300 oC. N u đ
c x lý trong
ị
ở
ộ ề
dung d ch K2Cr2O7
ẽ 7580 oC qua 10 ph thì đ b n ăn mòn s
tăng
lên
ấ r t
ề nhi u.
ủ
ợ
ượ
ế
• Photphat hóa mage là h p kim c a nó đ
c ti n hành trong
ị
ở ả b ng (g/l)
Dung dịch số
các dung d ch kê Thành phần dung dịch
và chế độ làm việc
1
2
3
- 27-32 0,2-0,3 - - - 96-98 30-40
- - - 22 15 15 75-85 5
40-70 - 1-2 - - 5-10 95-98 20-30
Ba(H2PO4)2 Chế phẩm majef NaF Zn(NO3)2 Zn(BF4)2 H3PO4 Nhiệt độ , oC Thời gian, ph
ề
ề
ợ
ị
§ K n và h p kim k n photphat hóa trong dung d ch sau :
H3PO4
15 g/l
NaF
13 g/l
Zn(NO3)2
200 g/l
pH
2,0
Nhi
t đệ ộ
2535 oC
ờ
Th i gian
3545 ph
ủ
ợ
ượ
ồ
§ Titan và h p kim c a nó đ
ị c photphat hóa trong dung d ch g m 10100 g/l H3PO4
ệ ộ
và 10100 g/l KF, NaF hay NH4F ; nhi
ờ t đ 9899 oC, th i gian 1030 ph.
