对几点化学转化膜的问题的探讨

2010-12-28吴双成

电镀与环保 2010年6期

关键词：膜技术磷化促进剂

吴双成

(甘肃省皋兰县胜利机械厂,甘肃皋兰 730200）

对几点化学转化膜的问题的探讨

吴双成

(甘肃省皋兰县胜利机械厂,甘肃皋兰 730200）

0 前言

化学转化膜技术和传统的电镀技术一样历史久远。化学转化膜技术方面的专著较少,有关化学转化膜技术的内容,往往以章节的形式出现在金属表面技术、电镀技术、金属加工技术的书籍中。本文对书刊中两个常见的疑问进行探讨。

1 铝阳极氧化时的热效应

电镀期刊、专著[1-3]认为:铝及铝合金阳极氧化时,阳极的电极反应是水放电析出原子氧,原子氧有很强的氧化能力,它与阳极上的铝作用生成氧化物,放出大量热,同时还伴有溶液温度上升及阳极上有氧气析出等现象。

文献[6]采用了非法定计量单位“卡”,换算为法定计量单位就是399卡×4.184 J/卡=1 669.42 J

首先,1 669 J这个数据值得推敲。目前,铝阳极氧化理论还不完善,形成铝氧化膜的具体步骤还不是十分清楚。但是,根据1840年俄国人提出的盖斯定律:不论过程是一步完成或是分几步完成,这个过程的热效应是相同的。也就是说,不管铝阳极氧化过程是一步完成,还是分几步完成,铝阳极氧化时的热化学效应应该是相同的。查热化学数据[4]可知:稳定单质的生成焓为零,α-Al2O3固体的生成焓ΔH=-1 675.7 kJ/mol。因此,铝阳极氧化反应应该是:

其次,这一表达方法前后矛盾,第二个反应放出了1 669 J,总反应也放出了1 669 J,显然没有考虑水的离解热。

按照1 675.7 kJ计算总反应的热效应,水的标准生成热为-285.84 kJ/mol[4],因此,总反应的放热应该是1 675.7 kJ-3×(285.84 kJ）=818.18 kJ

1 669 J与1 675.7 kJ数据相差很大,约3个数量级。所有书刊介绍为1 669 J,这可能是由于撰写时疏忽所致,应予以纠正。

2 常低温磷化时选择促进剂的理论依据

在常温、低浓度、低酸度下,金属的还原能力弱,磷化靠铁溶解放出的热量作驱动力是远远不够的。日本学者横井茂树提出了低温磷化的新见解[5-6]:要控制钢铁表面的混合电位低于氧化促进剂的电极电位。例如:磷化液p H值为2.3～2.7时,氢电极电位为0.14～0.16 V,H+的氧化能力弱,所以磷化困难。必须有足够多的氧化剂来提供低温磷化反应的内动力,即:氧化剂的电位必须大于钢铁表面的混合电位。

这个理论为选择常低温磷化促进剂提供了理论依据,被众多学者广泛引用。然而,当p H值2.3～2.7时,氢电极电位究竟等于多少?笔者按以下方法推导验证: