中温磷化液中稀土阳离子的作用机理研究(3)
1.2.3稀土在磷化处理中的应用：
除了金属前处理中的表调应用，稀土离子在磷化过程中也起着非凡的作用，随着对稀土离子的深入研究，许多实验员在磷化时，都将稀土离子作为添加剂加入磷化液中，取得了不错的效果。
有实验员在磷化过程中，做了一组对比试验[16]：将进行过相同前处理的两块金属基体在普通磷化液和加入了稀土离子的磷化液中，在相同温度相同时间内对其进行磷化，他们发现，加入了稀土离子的磷化体系中，金属溶解的时间比未加稀土离子的体系中要来的快，磷化膜形成的时间也变快。并且由于稀土离子的特性，具有较大的离子半径，所以在磷化过程中，更加容易吸附在基体表面，磷化膜致密性更好，从而使得磷化膜的耐蚀性增强，得到质量性能良好的磷化膜。同时，微观谱图对磷化膜的成分进行分析结果显示，加入稀土硝酸盐后磷化膜内P元素含量增大，Zn元素含量减小；由电镜扫描形貌分析可获知，添加稀土硝酸盐后无定形复合磷酸盐晶体(即P膜)在磷化膜表面覆盖率有较大幅度提高，从而使得膜的P／(P+H)比率增大，磷化膜的致密度提高，可见使得磷化膜耐腐蚀性增高的是磷元素的贡献较大[17-19]。也有学者[20]在实验中发现在磷化液中，添加了稀土离子（硝酸铈）对提高不锈钢基的磷化速度与耐磨性能的有很明显的效果。同时，也有学者在电化学磷化过程中，也添加了稀土阳离子。在锌钙系磷化液中添加硝酸铈0.3g/L对金属基体进行电化学磷化，结果发现加入稀土阳离子的磷化液中得到的磷化膜，成膜速率明显增大，耐腐蚀性能也很卓越；但是磷化后的磷化膜在进行一系列的磨损试验中，得出了结合力并没有太大的进步，该学者认为，稀土离子有一定的优化磷化膜的功效，但不是绝对的，稀土离子的添加还需要进一步的探索[21-22]。
1.2.4稀土在磷化后处理中的应用
磷化后，虽然基体表面成膜，但这层膜是一种多孔膜，所以他的耐腐耐蚀防锈性能还需要进一步的加强，以便于运用到高需求的产品中。那么此时还需要一个磷化后处理工序，我们一般使用的后处理方法为钝化处理。钝化处理化学清洗中最后一个工艺步骤，是关键一步，其目的是为了材料的防腐蚀。有人曾经将稀土离子添加到后处理工序的工艺中，得到的磷化膜经过电镜扫描之后发现，经过稀土离子溶液的封闭处理，原本的磷化膜的空隙得到较好的封闭，得到了完整的连续的复合膜。[23-24]使用稀土离子作为后处理工序中的添加剂，摒弃了有毒性的铬酸盐，也能得到较好的磷化膜，可见该工艺无毒无害，有利于可持续发展。
2 实验原理
2.1磷化的定义
磷化是在含有磷酸、磷酸盐或者其他金属盐溶液中使金属表面通过化学与电化学反应，产生一层完整的、具有一定的防腐蚀作用的磷化膜的过程。所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化膜。
2.2磷化的目的
（1）涂装前磷化的作用
①增强涂装膜层（如涂料涂层）与工件之间存在的相互作用力。
②提高涂装后工件表面涂层的耐蚀性、耐磨性、防腐性以及一定的防锈能力。
③可以美化工件，具有一定的装饰性。
（2）非涂装磷化的作用
①提高工件的耐磨性、耐蚀性。
②提高工件在机加工过程中的润滑性。
2.3磷化的组成及成膜机理
磷化液的组成：磷酸、磷酸二氢盐（一般为碱金属或重金属的磷酸二氢盐），氧化性促进剂、少量添加剂。pH控制在1-5.5的酸性溶液。
成膜过程（钢铁锌磷化）：
① 基体的溶解（原电池反应）