由上述“四合一”处理液作用机理可知，常温“四合一”处理液的主要成分是磷酸、氧化锌、络合剂、促进剂、缓蚀剂和表面活性剂等。......
2023-06-23
除锈作用机理及处理液成分分析
【摘要】：2.除锈铁锈的主要成分是FeO、Fe2O3、Fe3O4等，“四合一”处理液含有较高浓度的磷酸，其总酸度和游离酸度比普通磷化液要高得多，这些铁锈在游离酸的作用下被除去，反应式为FeO+2H3PO4→Fe2+H2O （5-9）Fe2O3+6H3PO4→2Fe3+3H2O Fe3O4+8H3PO4→Fe2+2Fe 3+4H2O 由于除锈能力强的盐酸和硫酸不能成膜，还会对磷酸盐膜产生破坏作用，所以处理液中不含盐酸和硫酸，只含磷酸，而磷酸除锈能力不太强，对于重锈所需的除锈时间太长，不利于后续处理。
1.除油
电力设备上沾染的油污主要来自空气中飘浮的油滴或设备本身渗漏出来的油污，这些基本上是动植物油和矿物油等非极性物质。油污在钢铁表面形成油膜使得普通处理液无法与钢铁表面充分接触，因而无法正常进行表面处理，这层油污必须首先去除。在“四合一”处理液中加入合适的表面活性剂能显著降低处理液的表面张力，再加上多种表面活性剂的协同作用，使处理液具有良好的润湿、分散、乳化、增溶等效果，将钢铁表面的油污乳化成小油滴分散在处理液中，不再吸附在钢铁表面，使钢铁表面可以正常进行后续的表面处理。
2.除锈
铁锈的主要成分是FeO、Fe2O3、Fe3O4等，“四合一”处理液含有较高浓度的磷酸，其总酸度和游离酸度比普通磷化液要高得多，这些铁锈在游离酸的作用下被除去，反应式为
FeO+2H3PO4→Fe（H2PO4）2+H2O （5-9）
Fe2O3+6H3PO4→2Fe（H2PO4）3+3H2O （5-10）
Fe3O4+8H3PO4→Fe（H2PO4）2+2Fe（H2PO4） 3+4H2O （5-11）
由于除锈能力强的盐酸和硫酸不能成膜，还会对磷酸盐膜产生破坏作用，所以处理液中不含盐酸和硫酸，只含磷酸，而磷酸除锈能力不太强，对于重锈所需的除锈时间太长，不利于后续处理。为了加快除锈速度，通常在处理液中加入络合剂，使磷酸的除锈能力得到加强，即使在常温下也有很好的除锈能力。
3.磷化
“四合一”处理液中含有ZnO，它与磷酸作用生成可溶性的Zn（H2PO4）2：
ZnO+2H3PO4→Zn（H2PO4）2+H2O （5-12）
当处理液与锈蚀的钢铁表面接触时，磷酸与铁锈[式（5-1）、式（5-2）、式（5-3）]及铁基体发生化学反应：
Fe+2H3PO4→Fe（H2PO4）2+H2↑ （5-13）
随着磷酸被消耗，钢铁表面与处理液的界面酸度降低，这些可溶性的金属磷酸二氢盐发生解析释放出磷酸变成磷酸正盐，而这些金属的磷酸正盐溶度积很小，从液相中沉积出来形成磷化膜：
3Zn（H2PO4）2→Zn3（PO4）2↓+4H3PO4 （5-14）
3Fe（H2PO4）2→Fe3（PO4）2↓+4H3PO4（ 5-15）
Fe（H2PO4）3→FePO4↓+2H3PO4 （5-16）
铁基体也直接与磷酸二氢锌发生反应释放出磷酸，同时生成不溶于水的ZnFe（PO4）2：
Fe+5Zn（H2PO4）2→Zn3（PO4）2↓+Zn2Fe（PO4）2↓+6H3PO4+H2↑ （5-17）
这些不溶于水的磷酸盐不断从液相中析出，沉积在钢铁表面，形成致密的磷化膜。由于在常温下操作，磷化反应速度慢，晶粒粗大，为了加快磷化速度并得到表面光滑细腻的磷化膜，在处理液中还必须加入促进剂，起到细化晶粒、促进成膜的作用。
4.钝化
为增加钢铁磷化处理后的防锈效果，解决磷化返锈问题，一般在磷化后都要进行钝化处理。常规的钝化处理多采用重铬酸盐或亚硝酸盐，会对环境造成污染。而“四合一”处理液则采用兼具缓蚀和钝化双重功能的钼酸盐或钨酸盐，它们参与成膜反应，改变了磷化膜的结晶状态，生成致密的磷化膜，使保护的基体不至于发生过腐蚀现象，还提高了磷化膜的性能，使钢铁磷化后不再返锈。
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