吳雙成

(甘肅省皋蘭縣勝利機(jī)械廠,甘肅皋蘭 730200）

對(duì)幾點(diǎn)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的問題的探討

吳雙成

(甘肅省皋蘭縣勝利機(jī)械廠,甘肅皋蘭 730200）

0 前言

化學(xué)轉(zhuǎn)化膜技術(shù)和傳統(tǒng)的電鍍技術(shù)一樣歷史久遠(yuǎn)?；瘜W(xué)轉(zhuǎn)化膜技術(shù)方面的專著較少,有關(guān)化學(xué)轉(zhuǎn)化膜技術(shù)的內(nèi)容,往往以章節(jié)的形式出現(xiàn)在金屬表面技術(shù)、電鍍技術(shù)、金屬加工技術(shù)的書籍中。本文對(duì)書刊中兩個(gè)常見的疑問進(jìn)行探討。

1 鋁陽極氧化時(shí)的熱效應(yīng)

電鍍期刊、專著[1-3]認(rèn)為:鋁及鋁合金陽極氧化時(shí),陽極的電極反應(yīng)是水放電析出原子氧,原子氧有很強(qiáng)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(shí)還伴有溶液溫度上升及陽極上有氧氣析出等現(xiàn)象。

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

首先,1 669 J這個(gè)數(shù)據(jù)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(jù)1840年俄國(guó)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(gè)過程的熱效應(yīng)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(shí)的熱化學(xué)效應(yīng)應(yīng)該是相同的。查熱化學(xué)數(shù)據(jù)[4]可知:穩(wěn)定單質(zhì)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(yīng)應(yīng)該是:

其次,這一表達(dá)方法前后矛盾,第二個(gè)反應(yīng)放出了1 669 J,總反應(yīng)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(jì)算總反應(yīng)的熱效應(yīng),水的標(biāo)準(zhǔn)生成熱為-285.84 kJ/mol[4],因此,總反應(yīng)的放熱應(yīng)該是1 675.7 kJ-3×(285.84 kJ）=818.18 kJ

1 669 J與1 675.7 kJ數(shù)據(jù)相差很大,約3個(gè)數(shù)量級(jí)。所有書刊介紹為1 669 J,這可能是由于撰寫時(shí)疏忽所致,應(yīng)予以糾正。

2 常低溫磷化時(shí)選擇促進(jìn)劑的理論依據(jù)

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(qū)動(dòng)力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。日本學(xué)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(jìn)劑的電極電位。例如:磷化液p H值為2.3～2.7時(shí),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(yīng)的內(nèi)動(dòng)力,即:氧化劑的電位必須大于鋼鐵表面的混合電位。

這個(gè)理論為選擇常低溫磷化促進(jìn)劑提供了理論依據(jù),被眾多學(xué)者廣泛引用。然而,當(dāng)p H值2.3～2.7時(shí),氫電極電位究竟等于多少?筆者按以下方法推導(dǎo)驗(yàn)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(fù)號(hào)丟掉所致,應(yīng)予以糾正。

[1] 屠振密,韓書梅,楊哲龍,等.防護(hù)裝飾性鍍層[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004:436.

[2] 李鑫慶,陳迪勤,余靜琴.化學(xué)轉(zhuǎn)化膜技術(shù)與應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005:90,193.

[3] 安茂忠.電鍍理論與技術(shù)[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2004:280.

[4] 張永安.無機(jī)化學(xué)[M].北京:北京師范大學(xué)出版社,1998:479.

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

[6] 張?jiān)收\(chéng),胡如南,向榮.電鍍手冊(cè)[M].第2版,北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2003:872,894.

TG 174

B

1000-4742(2010）06-0047-02

2010-03-20

·經(jīng) 驗(yàn)·