MnO2和Zn是制造干電池的重要原料，工業上用軟錳礦（主要成分MnO2）和閃鋅礦（主要成分ZnS）聯合生產MnO2

工業上用軟錳礦（主要成分MnO2）和閃鋅礦（主要成分ZnS）聯合生產MnO2和Zn的工藝流程：軟錳礦（主要成分MnO2）和閃鋅礦（主要成分ZnS）在酸溶后MnO2+ZnS+2H2SO4═MnSO4+ZnSO4+S↓+2H2O，過濾，濾渣A為硫單質，濾液為：MnSO4和ZnSO4，通電電解在陽極e59b9ee7ad生成二氧化錳，陰極生成鋅．

（1）分離不溶于水的固體和液體，用過濾的方法，濾渣A為硫單質，濾液為：MnSO4和ZnSO4，過濾操作用到的玻璃儀器：漏斗、燒杯、玻璃棒，屬于硅酸鹽材質，

故答案為：漏斗；

（2）稀硫酸浸泡時反應為MnO2+ZnS+2H2SO4═MnSO4+ZnSO4+S↓+2H2O，MnO2、ZnS難溶于水，MnSO4、ZnSO4，易溶于水易電離，所以離子反應為：MnO2+ZnS+4H+═Mn2++Zn2++S↓+2H2O，19.2g單質A為S，反應中S元素由-2價升高為0，則每析出19.2gS沉淀共轉移

19.2g

32g/mol ×（2-0）=1.2mol電子，

a．將礦石粉碎，增大反應物的接觸面，化學反應速率提高，故不選；

b．提高浸泡溫度，溫度升高，反應速率增大，故不選；

c．適當增大硫酸濃度，增大了反應物的濃度，化學反應速率提高，故不選；

d．改變軟錳礦與閃鋅礦的比例，不能改變反應速率，故選；

故答案為：MnO2+ZnS+4H+═Mn2++Zn2++S↓+2H2O；1.2mol；d；

（3）2MnO（s）+O2（g）═2MnO2（s）△H1=akJ?mol-1①

MnCO3（s）═MnO（s）+CO2（g）△H2=bkJ?mol-1②將①+②×2可得：2MnCO3（S）+O2（g）═2MnO2（S）+2CO2（g）△H=（a+2b）KJ?mol-1；

故答案為：2MnCO3（S）+O2（g）═2MnO2（S）+2CO2（g）△H=（a+2b）KJ?mol-1；

（4）①用惰性電極電解硫酸酸化的硫酸錳溶液制備MnO2，陽極上錳離子失電子生成二氧化錳，電極反應式為Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+；，所以a是正極，

故答案為：正；

②電解過程中氫離子的作用是參與陰極反應和通過交換膜定向移動形成電流，電解酸化的MnSO4溶液時，根據離子的放電順序，陰極上首先放電的是H+，電極反應式為：2H++2e-=H2↑，陽極反應式為：MnSO4-2e-+2H2O═MnO2+SO42-+4H+，若轉移的電子數為6.02×1023個，根據氫離子和轉移電子之間的關系式2H+～2e-，則左室溶液中n（H+）=1mol，

故答案為：1mol；

鋼材上如何磷化

鋼鐵的磷化處理

一、概 述

鋼鐵零件在含有錳、鐵鋅、鈣的磷酸鹽溶液中，進行化學處理，使其表面生成一層難溶于水的磷酸鹽保護膜的方法，叫做磷化處理（或稱磷酸鹽處理）。

二、磷化膜的外觀及組成

1、 外觀：由于基體材料及磷化工藝的不同可由深灰到黑灰色，特殊工藝可實現

純黑色、紅色及彩色。

2、組成：磷酸鹽[Me3(PO4)2]或磷酸氫鹽(MeHPO4)晶體組成。

三、特 點

1、 大氣條件下穩定，與鋼鐵氧化處理相比，其耐腐蝕性較高，約高2-10倍，

再進行重鉻酸鹽填充，浸油或涂漆處理，能進一步提高其耐腐蝕性。

2、具有微孔隙結構，對油類、漆類有良好的吸附能力。

3、對熔融金屬無附著力。

4、磷化膜有教高的電絕緣性能。

5、厚度一般為10-20μm，因為磷化膜在形成過程中相應地伴隨著鐵進行溶解，

所以尺寸改變較小。

四、用 途

1、防腐。

2、 涂裝底層，潤滑性，再冷變形加工工藝中，能氧化摩擦，減少加工裂紋和表

面拉傷。

3、要用來防止粘附低熔點的熔融金屬。

4、變壓器、電機的轉子、定子及其他電磁裝置的硅鋼片均用磷化處理，而原金

屬的機械性能、強度、磁性等基本不變。

五、小 結

所需用的設備簡單，操作方便，成本低，生產效率高，保護膜又有不少優點，因此在汽車、船舶、機器制造及航空工業都得到廣泛的應用。

六、磷 化 種 類

用于生產的磷化處理方法有：高溫、中溫、低溫的磷化處理，四合一磷化處理及黑色磷化處理等。

1、 高溫磷化處理：在90-98℃的溫度下進行，溶液的游離酸度于總酸度的比值

為1∶6-9，處理時間為15-20分鐘。

特點：耐腐蝕性、結合力、硬度和耐熱性都比較高，速度快，磷化膜粗細均

勻。溶液加熱時間長，揮發量大，成分變化快，磷化膜易夾雜沉淀，沉淀物

難清理。

2、 中溫磷化處理：在60-70℃的溫度下進行。溶液游離酸度與總酸度比值為1∶（10-15），處理時間為7-15分鐘。

特點：溶液穩定，磷化速度快，生產效率高，容易成分復雜，難配制。

3、 常溫磷化處理：在室溫下進行，溶液的游離酸度與總酸度的比值為1∶（20-30），處理時間為10-15分鐘。

特點：不需加熱，消耗少、成本低、穩定、耐腐蝕性差、結合力低、耐熱性

低。

七、各 種 因 素 的 影 響

1、 總酸度和游離酸度的影響：

1） 總酸度：提高總酸能加速磷化反應，使膜層薄而細致。過高，常常使膜層過

薄。過低，磷化速度緩慢，膜層厚而粗糙。

2） 游離酸度：過高會使磷化反應時間延長，磷化膜晶粒粗大多孔，耐腐蝕性降

低，亞鐵離子含量容易上升，溶液里的沉淀容易增多。過低，磷化膜薄甚至

沒有磷化膜。

3） 酸度調整：

當游離度過底時，可加入磷酸錳鐵鹽和磷酸二氫鋅，約5-6g/升，升高1“點”，

同時總酸升高5“點”左右，過高用ZnO、ZnCO3、MnCO3或Zn(OH)2中和，0.5-1g/

升，降低1“點”，加入后如果游離酸沒有顯著下降，表明溶液中磷酸鋅鹽

含量較高，這時應加水沖淡調整溶液。

當總酸過低時，可加入硝酸鋅，20-22g/升或硝酸錳大約在40-45g/升，可

升高10個“點”，高時可用水稀釋來降低。

2、 Zn+2離子：加快磷化速度，使磷化膜致密，結晶閃碩有光。低時，磷化膜

疏松發暗。過高（特別是在Fe+2和P2O3較高時），晶粒粗大，排列紊亂，脆

弱且其中白灰較多。

3、 Mn+2離子：可以提高磷化膜的硬度，附著力和耐腐蝕性，顏色加深，結晶

均勻，過高，膜不易生成。

4、 Fe+2離子：在高溫磷化中Fe+2很不穩定，易被氧化為Fe+3離子轉變為磷

酸鐵沉淀，從而導致磷化液渾濁，游離酸升高。在常溫磷化溶液中，保持一

定數量的Fe+2，能大大提高磷化層的后度，機械強度和防護能力，工作范

圍也比較寬。但Fe+2易被氧化成Fe+3離子而沉淀出來，轉變為磷酸高鐵，

溶液呈乳白色時，結晶幾乎不能生成，質量十分低劣。當磷化液中含有少量

（0.01-0.03g/L）一氧化氫時，Fe+2即相對穩定，這時，溶液中因有少量

Fe(NO)+2絡離子，而呈棕綠色。穩定Fe(NO)+2的條件：

1）溶液溫度不超過70℃

較高的硝酸根含量和錳含量。亞鐵離子過高時，中溫磷化膜晶粒粗大，表面

有白色浮灰，防護能力降低，耐熱性也有所降低。中溫磷化Fe+2(1-3.5g/L)，

常溫0.5-2g/L。

2）過多的亞鐵離子可以用雙氧水除去，每降低1g，約需30%H2O21ml和ZnO0.5g。

5、 P2O5: 能加速磷化速度，使膜疏密，晶粒閃爍發光。低時，膜致密性和耐腐

蝕性均差，甚至會磷化不上。過高時，膜結晶排列絮亂，附著力降低表面灰

白較多。

6、 NO3根離子：硝酸根可以加快磷化速度，提高磷化膜的致密性，并且可降低

磷化槽溫度的條件下進行處理。在適當條件下，硝酸根與鋼鐵作用生成少量

的NO,促使亞鐵離子穩定。含量高時，高溫磷化膜變薄使中溫磷化溶液中亞

鐵離子聚積過多，使常溫磷化膜易出現黃色銹跡。

7、 F離子：是一種有效活化劑，加速磷化速度，使晶粒致密，耐腐蝕性增強。

過多中溫磷化零件表面易出現白色浮灰，常溫壽命將會縮短。

8、 NO2根離子：常穩溶液中大大加快磷化速度，減少膜孔隙使結晶細致，提高

膜的耐腐蝕性。含量過多時，膜表面容易出現白點。

9、 溫度的影響：溫度高加快磷化速度，提高附著力，硬度、耐腐蝕性，但在高

溫下，Fe易被氧化Fe沉淀出來，溶液不夠穩定。

10、零件的材料和表面狀態的影響

高、中碳鋼和低合金鋼較容易磷化，磷化膜黑而厚實，但是具有磷化膜結

晶粒多粗的傾向，低碳鋼零件膜顏色較淺，結晶致密，如果在磷化前進行

適當的浸蝕，可顯著提高磷化膜的質量。冷加工零件表面有硬化層，在磷

化前應進行強度浸蝕，活化零件表面，否則磷化膜薄而不均勻，耐蝕性較

低。

磷化零件在浸蝕后，進行一次皂化處理或鈦鹽處理，可提高磷化膜的致密

性和耐蝕性。

皂化處理的工藝規范：

肥皂：10-30g/L

Na2CO3:15-30g/L

溫度：50-60℃

時間：2-5分鐘

11、SO4 根離子：使磷化過程延長，膜多孔易銹≤0.5g/升，過高SO4用硝酸鋇

沉淀，，1gSO4須用2.72gBaNO3，鋇鹽不宜過量，否則，磷化結晶粗大，反

映時

12、間延長，而且零件表面白灰較多。

13、CL-1：危害性與SO4相似，≤0.5g/L，過多用硝酸銀沉淀，然后用鐵屑或鐵

板置換殘條的銀離子。

14、Cu+2:浸蝕或磷化溶液中含有銅離子時，膜表面發紅，抗蝕能力降低，Cu+2

用鐵屑置換除去。

八、常見故障原因分析

1、磷化膜結晶粗糙多孔：

原因：1）游離酸過高。

2）硝酸根不足。

3）零件表面有殘酸，加強中和及清洗。

4）Fe+2過高，用雙氧水調整。

5）零件表面過腐蝕，控制酸洗濃度和時間。

2、膜層過薄，無明顯結晶：

原因：1）總酸度過高，加水稀釋或加磷酸鹽調整酸的比值。

2）零件表面有硬化層，用強酸腐蝕或噴砂處理。

3）亞鐵含量過低，補充磷酸二氫鐵。

4）溫度低。

3、磷化膜耐腐蝕性差和生銹

原因：1）磷化晶粒過粗或過細，調整游離酸和總酸度比值。

2）游離酸含量過高。

3）金屬過腐蝕。

4）溶液中磷酸鹽含量不足。

5）零件表面有殘酸。

6）金屬表面銹沒有出盡。

標簽：磷化鋼材如何