對幾點化學轉化膜的問題的探討

吳雙成

(甘肅省皋蘭縣勝利機械廠,甘肅皋蘭 730200）

對幾點化學轉化膜的問題的探討

吳雙成

(甘肅省皋蘭縣勝利機械廠,甘肅皋蘭 730200）

0 前言

化學轉化膜技術和傳統的電鍍技術一樣歷史久遠。化學轉化膜技術方面的專著較少,有關化學轉化膜技術的內容,往往以章節的形式出現在金屬表面技術、電鍍技術、金屬加工技術的書籍中。本文對書刊中兩個常見的疑問進行探討。

1 鋁陽極氧化時的熱效應

電鍍期刊、專著[1-3]認為:鋁及鋁合金陽極氧化時,陽極的電極反應是水放電析出原子氧,原子氧有很強的氧化能力,它與陽極上的鋁作用生成氧化物,放出大量熱,同時還伴有溶液溫度上升及陽極上有氧氣析出等現象。

文獻[6]采用了非法定計量單位“卡”,換算為法定計量單位就是399卡×4.184 J/卡=1 669.42 J

首先,1 669 J這個數據值得推敲。目前,鋁陽極氧化理論還不完善,形成鋁氧化膜的具體步驟還不是十分清楚。但是,根據1840年俄國人提出的蓋斯定律:不論過程是一步完成或是分幾步完成,這個過程的熱效應是相同的。也就是說,不管鋁陽極氧化過程是一步完成,還是分幾步完成,鋁陽極氧化時的熱化學效應應該是相同的。查熱化學數據[4]可知:穩定單質的生成焓為零,α-Al2O3固體的生成焓ΔH=-1 675.7 kJ/mol。因此,鋁陽極氧化反應應該是:

其次,這一表達方法前后矛盾,第二個反應放出了1 669 J,總反應也放出了1 669 J,顯然沒有考慮水的離解熱。

按照1 675.7 kJ計算總反應的熱效應,水的標準生成熱為-285.84 kJ/mol[4],因此,總反應的放熱應該是1 675.7 kJ-3×(285.84 kJ）=818.18 kJ

1 669 J與1 675.7 kJ數據相差很大,約3個數量級。所有書刊介紹為1 669 J,這可能是由于撰寫時疏忽所致,應予以糾正。

2 常低溫磷化時選擇促進劑的理論依據

在常溫、低濃度、低酸度下,金屬的還原能力弱,磷化靠鐵溶解放出的熱量作驅動力是遠遠不夠的。日本學者橫井茂樹提出了低溫磷化的新見解[5-6]:要控制鋼鐵表面的混合電位低于氧化促進劑的電極電位。例如:磷化液p H值為2.3～2.7時,氫電極電位為0.14～0.16 V,H+的氧化能力弱,所以磷化困難。必須有足夠多的氧化劑來提供低溫磷化反應的內動力,即:氧化劑的電位必須大于鋼鐵表面的混合電位。

這個理論為選擇常低溫磷化促進劑提供了理論依據,被眾多學者廣泛引用。然而,當p H值2.3～2.7時,氫電極電位究竟等于多少?筆者按以下方法推導驗證:

所以氧化劑的電位必須大于-0.136 V(近似為-0.14 V）,不是0.14 V。而期刊專著都寫成0.14 V。這可能是原作者將負號丟掉所致,應予以糾正。

[1] 屠振密,韓書梅,楊哲龍,等.防護裝飾性鍍層[M].北京:化學工業出版社,2004:436.

[2] 李鑫慶,陳迪勤,余靜琴.化學轉化膜技術與應用[M].北京:機械工業出版社,2005:90,193.

[3] 安茂忠.電鍍理論與技術[M].哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社,2004:280.

[4] 張永安.無機化學[M].北京:北京師范大學出版社,1998:479.

[5] 暨調和,鄭輝,劉亞軍,等.現代磷化[J].電鍍與涂飾,1991,10(4）:20.

[6] 張允誠,胡如南,向榮.電鍍手冊[M].第2版,北京:國防工業出版社,2003:872,894.

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1000-4742(2010）06-0047-02

2010-03-20

·經 驗·