磷化技术.doc

毕 业 论 文学生姓名： 学 号： 学 院： 专 业： 题 目： 指导教师： 评阅教师： 2010年6月 毕 业 论 文 中 文 摘 要磷化技术是当前采用较多的钢铁表面处理技术，在涂装工业中，由于锌盐磷化能够显著增加复合涂层的耐久性和使用寿命而被广泛应用。但大多数正在使用的磷化工艺处理温度较高，而且含有对环境有害的亚硝酸盐和镍、锰等重金属离子。因此开发常温节能、无毒低污染的磷化工艺已成为当今磷化工艺的主要研究方向。本文的基础磷化液配方，主要成膜物质：zno、zn(h2po4)2、h3po4、zn3(po4)2；氧化促进剂：naf、kclo3、钼酸钠；金属盐促进剂：mn(no3)2；络合剂：柠檬酸、乌洛托品；活性剂：十二烷基苯磺酸钠。通过单因素实验，对基础磷化液中各组分含量、磷化温度和磷化时间进行了研究，并通过正交实验最终得到了本磷化液的优化配方。优化配方为：zno：15 g/l；zn(h2po4)2：12 g/l或13.5 g/l；h3po4：25 ml/l；zn3(po4)2：3.5 g/l；50 %mn(no3)2：3.5 g/l；钼酸钠：0.18 g/l或0.21 g/l；naf：0.6 g/l，kclo3：0.3 g/l；柠檬酸：0.2 g/l；乌洛托品：0.25 g/l；十二烷基苯磺酸钠：0.18 g/l。磷化温度：40 ；磷化时间：21 min。关键词 磷化 锌系 常温 环保毕 业 论 文 外 文 摘 要title the study of the phosphating solution in the phosphating process of metal surface abstractphosphating technology is one of the most widely used surface treatment for steel nowadays.in coating projects,zn-phos is widely used because it prolongs the service life of the coating noticeably.but in the most phosphating technics,the higher phosphating temperature,containing the nitrite and nickel、mn and other heavy metal ions which are harmful to the environment.so developing room temperature energy-conservation,nonpoisonous and low pollution phosphating craft has already become the main research direction now.in this disquisition,the basic phosphating solution formulation is as follow：the main film forming matter：zno、zn(h2po4)2、h3po4、zn3(po4)2;oxidation promoting agents：naf、kclo3、sodium molybdate;metal salt promoting agents：mn(no3)2; complexing agent：citrate、uzziah thylene tetramin methenamine;surfactant：dodecylbenzenesulfonic acid sodium.through single content experiment,the content of each component in the basic phosphating solution、phosphating temperature and phosphating time were studied.and through orthogonal experiment,the best formula of the phosphating solution has been obtained.it is as follow：zno：15 g/l;zn(h2po4)2：12 g/l or 13.5 g/l;h3po4：25 ml/l;zn3(po4)2：3.5 g/l;50 %mn(no3)2：3.5 g/l; sodium molybdate：0.18 g/l or 0.21 g/l; naf：0.6 g/l;kclo3：0.3 g/l; citrate：0.2 g/l; uzziah thylene tetramin methenamine：0.25 g/l; dodecylbenzenesulfonic acid sodium：0.18 g/l.phosphating temperature：40 ; phosphating time：21 min.key words phosphating zinc room temperature environmental protection 本 科 毕 业 论 文 第 ii 页 共页目 录1 引言11.1 磷化简介11.1.1 磷化发展史11.1.2 磷化工艺的研究现状11.1.3 磷化工艺的发展趋势31.2 磷化工艺31.2.1 磷化基本理论32 实验部分72.1 主要的实验原料72.2 主要的实验仪器82.3 实验工艺流程82.4 磷化液配方及配制方法92.5 磷化膜的表征92.5.1 磷化膜的宏观形貌92.5.2 硫酸铜点滴时间102.5.3 磷化膜的重量112.6 磷化液的性能参数122.6.1 磷化液的ph值122.6.2 磷化液的游离酸度122.6.3 磷化液的总酸度133 实验结果与讨论133.1 磷化液各组分含量的确定133.1.1 氧化锌含量的确定133.1.2 磷酸二氢锌含量的确定143.1.3 磷酸含量的确定153.1.4 磷酸锌含量的确定163.1.5 硝酸锰含量的确定173.1.6 氟化钠含量的确定183.1.7 氯酸钾含量的确定193.1.8 柠檬酸含量的确定203.1.9 乌洛托品含量的确定213.1.10 钼酸钠含量的确定223.1.11 十二烷基苯磺酸钠含量的确定233.2 磷化工艺条件243.2.1 磷化温度243.2.2 磷化时间253.3 正交实验分析253.3.1 正交实验25结论43致谢45参考文献46 本 科 毕 业 论 文 第 50 页 共 47 页1 引言随着我国工业化的发展，环境污染的问题日趋突出，酸雨、光化学等现象越来越严重，从而导致了钢铁产品腐蚀性加剧。据报道，我国每年因腐蚀而损耗的钢铁数量相当于当年钢铁产量的1/4。因此加强金属材料保护已经成为当前的一个亟待解决的主要问题。磷化是目前学者研究钢铁防护处理技术关注的热点核心。磷化具有提高钢铁的耐蚀性能，抗摩减磨，涂漆底层等功用。经过磷化处理的工件，其优良的物理机械性能强度、硬度、弹性、磁性、延展性等保持不变，而被处理的金属表面，由于形成均匀致密的磷化膜，其金属表面的性能大大提高1。1.1 磷化简介1.1.1 磷化发展史磷化处理工艺应用于工业已有九十多年的历史，大致可以分为三个时期：奠定磷化技术基础时期、磷化技术迅速发展时期和广泛应用时期。磷化膜用作钢铁的保护膜，最早的可靠记载是英国charles ross于1869年获得的专利（b.p.no.3119）。从此，磷化工艺应用于工业生产。在近一个世纪的漫长岁月中，磷化处理技术积累了丰富的经验，有了许多重大的发现。一战期间，磷化技术的发展中心由英国转移至美国。1909年美国t.w.coslet将锌、氧化锌或磷酸锌盐溶于磷酸中制成了第一个锌系磷化液。这一研究成果大大促进了磷化工艺的发展，拓宽了磷化工艺的发展前途。parker防锈公司研究开发的parco power配制磷化液，克服了许多缺点，将磷化时间提高到1 h。1929年bonderizing磷化工艺将磷化时间缩短至10 min，1934年磷化处理技术在工业上取得了革命性的发展，即采用了将磷化液喷射到工件上的方法。二战结束以后，磷化技术很少有突破性进展，只是稳步的发展和完善。磷化广泛应用于防蚀技术，金属冷变形加工工业。这个时期磷化处理技术的重要改进主要有：低温磷化、各种控制磷化膜膜重的方法、连续钢带高速磷化。一百多年来，磷化技术广泛应用于汽车、军工、电器、机械等工业领域，其主要用途是防锈、耐摩减磨、润滑、涂漆底层等2。现今的磷化技术在中、高温上已经比较成熟3。当前，磷化技术领域的研究方向主要是围绕提高质量、减少环境污染、节省能源进行。1.1.2 磷化工艺的研究现状70年代中期以前，磷化多采用70 80 ，甚至90 100 的高温工艺（目前,在航空工业中仍然有不少单位使用高温磷化工艺），所得的磷化膜结晶粗大，磷化液沉渣多，溶液不稳定且污染严重。70年代中期以后，人们为了节约能源和减少污染，竞相开发中低温（70 ）磷化工艺4,5。因此，磷化工艺的低温化就成为最显著的发展趋势。进入现代社会以来，随着电冰箱、洗衣机等家用电器和汽车工业的迅猛发展，人们对产品外观质量的要求也越来越高。产品外观质量的提高一方面依赖于涂料工业的发展6-8；另一方面，作为涂料底层的磷化膜的质量优劣也直接影响到涂层的耐蚀性和外观。人们发现薄膜细晶型磷化膜层能大大提高涂层的镜面反射度，改善产品的外观质量，同时也能提高涂料与底层的结合力，增强耐蚀性9,10。因此，薄膜细晶型（膜重10 min，以铁锈除尽为止。 水洗时先用流动的清水洗，再用蒸馏水洗。磷化选用40 mm40 mm3.0 mm的钢试样；磷化温度：常温。磷化时间：30 min。每种磷化液同时磷化六块基片，待用。烘干温度：130 ；烘干时间：1 h。2. 磷化液配方及配制方法通过查阅文献，得到下列磷化液配方，以此作为基础配方进行实验：每组实验只改变单一组分的含量，探索其较适宜的用量范围。配方：磷酸32 ml/l，氧化锌14 g/l，磷酸二氢锌15 g/l，磷酸锌6.4 g/l，50 %硝酸锰3 g/l，氟化钠0.25 g/l，氯酸钾0.25 g/l，柠檬酸0.25 g/l，钼酸钠0.25 g/l，乌洛托品0.25 g/l，十二烷基苯磺酸钠0.25 g/l配制：称取14 g氧化锌于250 ml烧杯中，加少量水搅拌成糊状，加入15 g磷酸二氢锌，量取32 ml磷酸，用磁力搅拌器搅拌，直至沉淀完全溶解。然后依次加入磷酸锌6.4 g、50 %硝酸锰3 g、氟化钠0.25 g、氯酸钾0.25 g、柠檬酸0.25 g、钼酸钠0.25 g、乌洛托品0.25 g、十二烷基苯磺酸钠0.25 g，边加边搅拌。将烧杯中的溶液转移至1 000 ml容量瓶中，用蒸馏水定容。2.5 磷化膜的表征本实验从磷化膜的宏观形貌、硫酸铜点滴时间、磷化膜的重量三个方面对磷化膜的质量进行评定，评定依据gb 6807 - 2001。2.5.1 磷化膜的宏观形貌按gb 6807 - 20011中3.1的方法进行评定。a）检验方法在天然光或混合照明条件下，用目视检查。天然光照度要求不小于100 lx，采光系数最低值为2 %；混合照明的光照度要求不小于500 lx。b）技术要求磷化后工件的颜色应为浅灰色到灰黑色或彩色；膜层应结晶致密、连续和均匀。磷化后的工件具有下列情况或其中之一时，均为允许缺陷：1）轻微的水迹、钝化痕迹、擦白及挂灰现象；2）由于局部热处理、焊接以及表面加工状态的不同而造成颜色和结晶不均匀；3）在焊缝处无磷化膜。磷化后的工件具有下列情况之一时，均为不允许缺陷：1） 疏松的磷化膜层；2） 有锈蚀或绿斑；3） 局部无磷化膜(焊缝处除外)；4） 表面严重挂灰。2.5.2 硫酸铜点滴时间按gb 6807-2001中附录d的方法进行评定。a） 检验原理由于cuso45h2o溶液中各组分的离解，使溶液呈酸性。经实测，溶液的ph为34。cuso45h2ocu(h2o)42+so42-xh2ocu(h2o)42+cu(oh)2(轻微)+2h3+ohclh+cl-naclna+c1-磷化膜的主要成分为二价铁锌的磷酸盐。由于溶液中含有h+、cl-、so42-，当溶液与磷化膜接触时，其二价铁锌的磷酸盐被溶解，同时生成二价铁锌的硫酸盐和氯化物。其硫酸盐在空气中进一步风化，失去一部分水，被氧化成三价铁的碱式盐；其氯化物受氧及二氧化碳的影响，在几分钟内就变成二价或三价铁的氢氧化物，时间更长，则生成二价或三价的碱式硫酸盐。碱式硫酸铁是黄褐色的，它与淡红色的无水卤化物mncl2和玫瑰色、与cuso45h2o共晶的mnso45h2o及铁的氧化物的水合物混合，使得天兰色的cuso45h2o溶液逐渐变成绿色，最终变成土黄或土红色。fe3(po4)2+4h+3fe2+2h2po4-mn3(po4)2+4h+3mn2+2h2po4-mn2+so42-+5h2omnso45h2o (玫瑰色)mn2+2cl-mncl2 (淡红色)fe2+2c1-fecl2 (淡绿色)4fe2+o2+2h2o4fe3+4oh-fe3+3h2ofe(oh)3(棕色)+3h+fe2+so42-+7h2ofeso47h2o (绿色)4feso4+2h2o+o24fe(oh)so4 (黄褐色)此外，如果溶液中c1-充足，cu2+和c1-与碱金属的卤化物作用，还能形成四氯络铜酸钠的黄色络合物，使上述土黄色加深。即，cu2+2c1-+2naclna2cucl4 (黄色)b）硫酸铜点滴液的配制0.5 mol/l的cuso45h2o溶液 40 ml10 %的nacl溶液 20 ml0.1 mol/l的hcl溶液 0.8 ml将这三种溶液充分混合，并以其主要成分命名为cuso45h2o溶液，成天兰色，透明、稳定。c）检验方法用脱脂棉蘸上酒精，在冷却至16 25 的磷化膜表面擦拭，以除去杂质、尘埃。待酒精挥发后，即在磷化膜表面滴上数滴cuso45h2o，同时记下溶液由天兰变成土黄或土红色的时间。d）技术要求点滴实验时间大于30 s为合格。2.5.3 磷化膜的重量按gb 6807 - 2001中3.2的方法进行试验。a）退膜液的配制naoh 100 gedta四钠盐 90 g三乙醇胺 4 g 将所需成分溶于少量水中，然后用水稀释至1 l。b）检验方法取有磷酸盐转化膜的干燥试片（总表面积为a），用分析天平称量，精确到0.1 mg，记录质量m1，g；然后将试片分别浸到退膜液中，并在65 75 的操作条件下进行退膜，时间5 min。退膜后，立刻用清洁的流动水清洗，再用蒸馏水清洗。然后迅速多次干燥，称量，直至稳定值，记录质量m2，g单位面积上的膜层质量ma，按下式计算： ma=（m1m2）/a*100式中：ma单位面积上的膜层质量，g/m2； m1又转化膜时试片的质量，g； m2退除转化膜后试片的质量，g； a试片总表面面积，dm2。结果表示：取三块平行实验试片测定结果的平均值。本测定方法的精确度取决于试片总表面面积测量和质量称量的准确度，在最佳条件下，本测定方法的精确度在5 %以内。c）技术要求根据表3可知，本实验磷化膜属轻量级，膜重1.1 g/m24.5 g/m2。表3 磷化膜分类分类膜重(g/m2)膜的组成用途次轻量级0.21.0主要由磷酸铁、磷酸钙或其他金属的磷酸盐所组成用作较大形变钢铁工件的涂装底层或耐蚀性要求较低的涂装底层轻量级1.14.5主要由磷酸锌和（或）其他金属的磷酸盐所组成用作涂装底层次重量级4.67.5主要由磷酸锌和（或）其他金属的磷酸盐所组成可用作基本不发生形变钢铁工件的涂装底层重量级7.5主要由磷酸锌、磷酸锰和（或）其他金属的磷酸盐所组成不宜作涂装底层2.6 磷化液的性能参数2.6.1 磷化液的ph值锌系磷化液的ph值一般控制在23之间，当ph3时，基片表面易生成粉末。而当ph1.5时难以成膜。2.6.2 磷化液的游离酸度游离酸度指游离的磷酸。其作用是促使铁的溶解，已形成较多的晶核，使膜结晶致密。游离酸度过高，则与铁作用加快，会大量析出氢，令界面层磷酸盐不易饱和，导致晶核形成困难，膜层结构疏松，多孔，耐蚀性下降，令磷化时间延长。游离酸度过低，磷化膜变薄，甚至无膜。游离酸度的测定：用移液管吸取10 ml磷化液于250 ml的锥形瓶中，加入50 ml蒸馏水，再加两滴到三滴甲基橙指示剂（或溴酚蓝指示剂）。用0.1 mol/l氢氧化钠标准液滴定至溶液呈橙色（或用溴酚蓝指示剂滴定至由黄变蓝紫色）即为终点，记下的耗氢氧化钠标准液毫升数即为滴定的游离酸度点数。2.6.3 磷化液的总酸度总酸度指磷酸盐、硝酸盐和酸的总和。总酸度一般以控制在规定范围上限为好，有利于加速磷化反应，使膜层晶粒细，磷化过程中，总酸度不断下降，反映缓慢。总酸度过高，膜层变薄，可加水稀释。总酸度过低，膜层疏松粗糙。总酸度的测定：用移液管吸取10 ml磷化液于250 ml的锥形瓶中，加入50 ml蒸馏水，再加两滴到三滴酚酞指示剂。用0.1 mol/l氢氧化钠标准液滴定至粉红色即为终点，记下的耗氢氧化钠标准液毫升数即为滴定的总酸度点数。3 实验结果与讨论3.1 磷化液各组分含量的确定磷化液由磷化基础液、促进剂组成。基础液中含有基本的成膜物质，促进剂主要起降低磷化温度和加快磷化速度的作用。磷化液中各组分的含量会影响磷化膜质量和磷化时间。本实验在所选配方的基础上只改变单一组分的含量，来确定其较适宜的用量范围。3.1.1 氧化锌含量的确定氧化锌是成膜的基础组分之一，在基础配方的条件下只改变氧化锌的用量，酸比和硫酸铜点滴时间的变化如图1-1和图1-2。图1-1 氧化锌含量与酸比的关系加入0.5 g/l的zno可使游离酸度降低约1 点，所以随着氧化锌含量的增加游离酸度降低，酸比升高。图1-2 氧化锌含量与硫酸铜点滴时间的关系根据文献，锌离子含量少时成膜不完全；当锌离子达到成膜所需要的含量时，成膜完全；当锌离子含量大于成膜的需要时，会造成浪费。所以随着氧化锌用量增加，磷化膜的耐蚀性上升，硫酸铜点滴时间上升，达到一定量时，氧化锌的用量再增加，硫酸铜点滴时间应基本不变。但图1-2呈现出上下波动趋势，其原因可能是基片本身不达标。根据图1-1和图1-2可知，氧化锌的含量范围为14 g/l18 g/l时为宜。3.1.2 磷酸二氢锌含量的确定磷酸二氢锌是成膜基础组分之一，而且它可以保证磷化液体系ph的稳定，在基础配方的条件下只改变磷酸二氢锌的用量，酸比和硫酸铜点滴时间的变化如图2-1和图2-2。图2-1 磷酸二氢锌含量与酸比的关系磷酸二氢锌主要起到调节总酸度的作用，随着磷酸二氢锌含量增加，酸比升高。但是达到一定量时酸比大，水解方程式zn(h2po4)2+h2ozn3(po4)2+h3po4有利于水解平衡向右移动，使游离酸度升高，酸比降低。图2-2 磷酸二氢锌含量与硫酸铜点滴时间的关系磷酸二氢锌含量过低时，溶液成份变化快，调整困难，且磷化能力较弱，膜薄甚至不成膜；含量过高时，成膜速度快，膜层粗糙、疏松、附着力差、表面有浮灰。所以随着磷酸二氢锌的用量增加，硫酸铜点滴时间增加，达到一定量时，硫酸铜点滴时间反而随磷酸二氢锌用量的增加而下降。根据图2-1和图2-2可知，磷酸二氢锌的含量选为12 g/l16 g/l时为宜。3.1.3 磷酸含量的确定磷酸是成膜的基础组分之一，而且它提供了一定的酸性环境，保证磷化的顺利进行。在基础配方的条件下只改变磷酸的用量，酸比和硫酸铜点滴时间的变化如图3-1和图3-2。图3-1 磷酸含量与酸比的关系游离酸度指游离的磷酸，所以随着磷酸含量增加，游离酸度升高，酸比降低。图3-2 磷酸含量与硫酸铜点滴时间的关系溶液中的磷酸根离子有加快磷化速度，促使磷化膜致密的作用。当磷酸加入量过多时，磷化液不稳定，膜的质量下降；磷酸加入量少时，反应不充分，磷化膜不完整，耐蚀性降低。根据图3-2和图3-2可知，磷酸的含量选为25 ml/l32 ml/l时为宜。3.1.4 磷酸锌含量的确定磷酸锌是成膜的基础组分之一，在基础配方的条件下只改变磷酸锌的用量，酸比和硫酸铜点滴时间的变化如图4-1和图4-2。图4-1 磷酸锌含量与酸比的关系从图4-1可以看出，随着磷酸锌含量增加，开始时酸比呈上下波动趋势，之后呈上升趋势，达到一定量时，酸比基本不变。这是因为磷酸锌可调节总酸度，随着磷酸锌含量增加，总酸度升高，酸比升高，但是磷酸锌溶解度较小，过量时将不再影响酸比。图4-2 磷酸锌含量与硫酸铜点滴时间的关系锌离子含量少时成膜不完全；含量过高时，磷化膜晶粒粗大，脆性增大。所以随着磷酸锌用量增加，磷化膜的耐蚀性上升，硫酸铜点滴时间上升，达到一定量时，硫酸铜点滴时间反而随磷酸锌用量增加而减小。根据图4-1和图4-2可知，磷酸锌的含量选为0 g/l5.0 g/l时为宜。3.1.5 硝酸锰含量的确定硝酸锰是金属盐促进剂之一。锰离子电负性较正，易发生置换反应，使钢铁上的微阴极增多，加快电化学腐蚀，从而加快膜的形成。在基础配方的条件下只改变硝酸锰的用量，酸比和硫酸铜点滴时间的变化如图5-1和图5-2。图5-1 硝酸锰含量与酸比的关系硝酸锰的作用是提高总酸度。随着硝酸锰含量增加，总酸度升高，所以酸比总体呈上升趋势。图5-2 硝酸锰含量与硫酸铜点滴时间的关系锰离子参与成膜，可提高磷化膜的耐蚀性，所以随着硝酸锰含量增加，硫酸铜点滴时间增加，但达到一定量时，硫酸铜点滴时间反而随硝酸锰含量的增加而降低。根据图5-1和图5-2可知，硝酸锰的含量范围为2.5 g/l3.5 g/l时为宜。3.1.6 氟化钠含量的确定氟化钠是氧化促进剂之一。氟化钠可以调节磷化液的酸度，保持磷化液的稳定性。在基础配方的条件下，只改变氟化钠的用量，酸比和硫酸铜点滴时间的变化如图6-1和图6-2。图6-1 氟化钠含量与酸比的关系随着氟化钠含量增加，酸比增大，达到一定量时，酸比反而随氟化钠含量增加而降低。图6-2 氟化钠含量与硫酸铜点滴时间的关系氟化钠可改善磷化膜结构的均匀性。f-对铁侵蚀能力很强，能激活基体金属表面微电极反应，加速磷化膜形成，增加膜层厚度，所以氟化钠含量越高，硫酸铜点滴时间越长，但是达到一定量时，硫酸铜点滴时间反而随氟化钠含量增加而降低。根据图6-1和图6-2可知，氟化钠的含量范围为0.4 g/l0.6 g/l时为宜。3.1.7 氯酸钾含量的确定氯酸钾是氧化促进剂之一。在基础配方的条件下只改变氯酸钾的用量，酸比和硫酸铜点滴时间的变化如图7-1和图7-2。图7-1 氯酸钾含量与酸比的关系氯酸钾是磷化液中的氧化促进剂，对酸比影响不大。从图中可以看出虽然酸比随氯酸钾含量不同上下波动，但是幅度不大。图7-2 氯酸钾含量与硫酸铜点滴时间的关系氯酸根离子是一种强氧化剂，可以直接氧化磷化时产生的亚铁离子。随着氯酸钾含量增加，硫酸铜点滴时间增加，达到一定量时，硫酸铜点滴时间反而随着氯酸钾含量的增加而下降。这是因为，加入量过多会使磷化液中毒，铁表面局部被钝化，成膜受阻。根据图7-1和图7-2可知，氯酸钾的含量范围为0.15 g/l0.3 g/l时为宜。3.1.8 柠檬酸含量的确定柠檬酸是络合促进剂之一，在基础配方的条件下只改变氧化锌的用量，酸比和硫酸铜点滴时间的变化如图8-1和图8-2。图8-1 柠檬酸含量与酸比的关系图8-2 柠檬酸含量与硫酸铜点滴时间的关系柠檬酸的加入可以加速铁的溶解。柠檬酸分子中存在-cooh和-oh两种活性基团，它可以与fe2+构成可溶性的络合物，从而加速了反应fefe2+2e向右进行。并且，由于铁的溶解加速，在金属表面达到磷酸铁盐沉积的溶度积，因此柠檬酸的加入还具有加速成膜的作用，但是如果柠檬酸的加入量过大，由于fe2+和zn2+与柠檬酸的络合作用，会降低游离的金属离子的浓度，影响磷化膜的形成。根据图8-1和图8-2可知，柠檬酸的含量选为0.15 g/l0.25 g/l时为宜。3.1.9 乌洛托品含量的确定乌洛托品是络合促进剂之一，它可以使磷化膜的品粒细化。同时络合剂还阻止了亚铁离子被氧化成铁离子，从而阻止了磷化泥渣磷酸铁的生成。在基础配方的条件下只改变乌洛托品的用量，酸比和硫酸铜点滴时间的变化如图9-1和图9-2。图9-1 乌洛托品含量与酸比的关系图9-2 乌洛托品含量与硫酸铜点滴时间的关系从图9-2可以看出，随着乌洛托品含量增加，开始时硫酸铜点滴时间呈上下波动趋势，之后呈下降趋势，达到一定量时，硫酸铜点滴时间反而随着乌洛托品含量的增加而上升。根据图9-1和图9-2可知，乌洛托品的含量选为0.16 g/l0.5 g/l时为宜。3.1.10 钼酸钠含量的确定钼酸钠是金属盐促进剂之一，钼酸盐在酸性介质中能以聚合钼酸根或异聚钼酸根形式存在，如(ho)4omoomoo(oh)42-，当与磷化液中的正磷酸盐反应时，就会生成氧化能力很强的杂多钼酸盐，进一步加速磷化膜形成。在基础配方的条件下只改变钼酸钠的用量，酸比和硫酸铜点滴时间的变化如图10-1和图10-2。图10-1 钼酸钠含量与酸比的关系钼酸钠是促进剂，理应对酸比影响不大。实验结果如图10-1所示，虽然酸比有变化，但波动不大。图10-2 钼酸钠含量与硫酸铜点滴时间的关系钼酸钠促使形成磷化膜和钝化膜相互交联的转化膜，改善磷化膜的质量。但是钼酸钠的含量并非越多越好。加入过量，磷化反应会形成大量的“钼蓝”，降低磷化膜质量。根据图10-1和图10-2可知，钼酸钠的含量选为0.1 g/l0.3 g/l时为宜。3.1.11 十二烷基苯磺酸钠含量的确定十二烷基苯磺酸钠是表面活性剂，增加基片表面的活化中心，有利于磷化反应的进行。在基础配方的条件下只改变十二烷基苯磺酸钠的用量，酸比和硫酸铜点滴时间的变化如图11-1和图11-2。图11-1 十二烷基苯磺酸钠含量与酸比的关系十二烷基苯磺酸钠是表面活性剂，理应对酸比影响不大。但实验结果如图11-1所示，可能是因为测游离酸度和总酸度时存在较大误差。图11-2 十二烷基苯磺酸钠含量与硫酸铜点滴时间的关系十二烷基苯磺酸钠是表面活性剂，通过改变金属表面的微观状态，以加速磷化，提高磷化质量。但是十二烷基苯磺酸钠的含量并非越多越好。达到一定量时，硫酸铜点滴时间反而随十二烷基苯磺酸钠含量增加而降低。根据图11-1和图11-2可知，十二烷基苯磺酸钠的含量选为0.1 g/l0.25 g/l时为宜。3.2 磷化工艺条件3.2.1 磷化温度温度也是决定能否成膜的关键因素之一。温度过低，磷化膜不完整或泛黄，甚至难以成膜。升高温度，可加快磷化速度，缩短磷化时间，并能提高膜层的结合力、硬度及耐蚀性。但过高时，磷化液中的可溶性盐的电离度增大，当成膜离子的浓度超过其离子积常数时会产生大量的磷化渣，加大了磷化液中有效成份的消耗，同时破坏了磷化液的平衡，而在新的温度下形成了新的平衡。而且还要考虑能耗。根据资料显示，磷化温度从70 降到50 可以节能50 %以上，从55 降到30 则可节能30 %以上，而常温磷化处理则根本不需要热源。所以本实验研究常温（10 40 ）磷化工艺，选取20 40 温度范围进行考察（温度再高或再低都会增加成本）。3.2.2 磷化时间磷化时间不够，则成膜量不足，从而不能形成均匀致密的磷化膜，其厚度也达不到要求；时间过长，形成的膜层较为疏松。适当的时间应为在工件停止析氢后继续浸泡为5 min10 min。在基础配方的条件下，考察了磷化温度与磷化时间的关系，结果如下表所示：表4 磷化温度和时间的关系磷化温度（）磷化时间（min）203030254021实验中按上表的工艺条件控制磷化温度和时间。3.3 正交实验分析3.3.1 正交实验在基础配方的条件下通过以上实验，探索得到了磷化液中各组分含量的的较适宜范围。每个因素在其较适宜的范围内选取三个水平，如下表所示：表5