促進劑對磷化反應速度、磷化膜的質量等都有較大影響,因此,一直以來對促進劑的研發也非常活躍。目前促進劑種類較多[2],下麵將對其中較為典型的幾種促進劑進行討論。
1)亞硝酸鹽。亞硝酸鹽具有良好的促進作用,且能細化磷化膜,是目前應用最為廣泛的磷化促進劑。CN1055958 A公開了一種用於鋼鐵表麵防腐處理的磷化液,由磷酸、氧化鋅、亞硝酸鈉、磷酸二氫鋅、氧化劑、絡合劑、促進劑組合而成,在0℃~37℃的溫度範圍內使用,在30秒至20分鍾範圍內進行磷化,磷化處理後不需熱風吹幹或烘幹,不用水洗;磷化液處理的鋼鐵表麵呈彩色至灰色磷化膜。
2)硝酸鹽。硝酸鹽也是常見的促進劑。WO9303198 A1公開了一種在金屬基質上製備結晶塗層的磷酸鹽水塗液,含有下列組分:(%重量)硫酸胲0.168,鋅離子0.10,鎳離子0.05,錳離子0.05,磷酸根離子1.37,硝酸根離子0.12,遊離氟化物0.022,氟化物配合物0.074。CN86100516 A公開了一種金屬表麵化學防腐用的鋅鈣係磷化液,由下述物質組成:磷酸二氫鋅、硝酸鈣、磷酸、硝酸鎳、檸檬酸或葡萄糖酸、檸檬酸或葡萄糖酸的鈉鹽或鈣鹽、氟化鈉、水。
硝酸鹽促進劑一般不能單獨使用,通常跟亞硝酸鹽等促進劑配合使用。
3)鉬酸鹽。鉬酸鹽是常見的鐵係磷化劑,其促進效果較為理想。CN1127800 A是一種用於金屬表麵處理的黑色磷化液,由磷酸、Cu鹽、Se鹽、ZnO、次磷酸鈣、鉬酸銨、EDTA及含有多羥基磷酸酯的化合物和水組成。CN1286319 A是一種新型常溫磷化液,用於鋼鐵漆前表麵處理。它H3PO4、(HOC2H4)3N、ZnO、C6H8O7、Na2MoO4、NaF、OP 組成。
鉬酸鹽除作為促進劑外,還具有緩蝕劑、活化劑等作用,且沉渣少,溶液穩定性好,可單獨使用,但成本較高。
4)金屬離子促進劑。可用作磷化工藝的金屬離子促進劑有Cu、Ni、Mn、Co、Ca等正電位的金屬,其中Ni的應用最為廣泛。EP0398202 A1公開了一種金屬表麵磷化用含水組合物,由鋅離子、鈣離子、磷酸根、羥基胺、鎳和銅的陽離子、錳陽離子以及其他促進劑構成,其pH值為1~3.7;利用羥基胺和其他促進劑促進磷化過程。重金屬離子同樣汙染環境,因此,Ni的使用也受到限製。
3 展望
目前,磷化技術的研究方向主要在於環保無毒磷化液的開發、磷化液的多功能化以及降低能耗三方麵。
首先,目前磷化液汙染源主要在於亞硝酸鹽和重金屬促進劑,解決方法主要是新型促進劑的開發,例如羥胺促進劑(如CN101748398 A、WO0073536 A1)、H2O2促進劑(如WO2007039015 A1、CN101148758 A)、有機促進劑CN4、稀土元素(如CN1056719 A、CN101693993 A)等。但是這些促進劑的磷化工藝還不完善,不能滿足工業生產的需要。
其次,具有磷化、除鏽、鈍化等功能的多功能磷化液也是目前研發的熱點之一,例如CN102899651 A、CN1082627 A、CN1109514 A等。
最後,降低能耗也越來越得到人們的重視。磷化處理溫度降低勢必會影響磷化反應,因此,需要進一步開發與之相適應的磷化體係。目前低溫、常溫磷化還不能滿足工業生產的需要,無法完全取代中高溫磷化,還需要加大對低溫、常溫磷化的研發投入。