磷化處理的目的

     磷化（phosphorization）是一種化學(xué)與電化學(xué)反應(yīng)形成磷酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的過程，所形成的磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜稱之為磷化膜。磷化的目的主要是：給基體金屬提供保護(hù)，在一定程度上防止金屬被腐蝕；用于涂漆前打底，提高漆膜層的附著力與防腐蝕能力；在金屬冷加工工藝中起減摩潤(rùn)滑使用。 磷化處理工藝應(yīng)用于工業(yè)已有90多年的歷史，大致可以分為三個(gè)時(shí)期：奠定磷化技術(shù)基礎(chǔ)時(shí)期、磷化技術(shù)迅速發(fā)展時(shí)期和廣泛應(yīng)用時(shí)期。

     1、按磷化處理溫度分類

（1）高溫型

80—98℃處理時(shí)間為10-20分鐘，形成磷化膜厚達(dá)10-30g/m2,溶液游離酸度與總酸度的比值為1：（7-8）

優(yōu)點(diǎn)：膜抗蝕力強(qiáng)，結(jié)合力好。

缺點(diǎn)：加溫時(shí)間長(zhǎng)，溶液揮發(fā)量大，能耗大，磷化沉積多，游離酸度不穩(wěn)定，結(jié)晶粗細(xì)不均勻，已較少應(yīng)用。

（2）中溫型

50-75℃，處理時(shí)間5-15分鐘，磷化膜厚度為1-7 g/m2，溶液游離酸度與總酸度的比值為1：（10-15）

優(yōu)點(diǎn)：游離酸度穩(wěn)定，易掌握，磷化時(shí)間短，生產(chǎn)效率高，耐蝕性與高溫磷化膜基本相同，應(yīng)用較多。

（3）低溫型

30-50℃ 節(jié)省能源，使用方便。

（4）常溫型

10-40℃ 常（低）溫磷化（除加氧化劑外，還加促進(jìn)劑），時(shí)間10-40分鐘，溶液游離酸度與總酸度比值為1：（20-30），膜厚為0.2-7g/m2。

優(yōu)點(diǎn)：不需加熱，藥品消耗少，溶液穩(wěn)定。

缺點(diǎn)：處理時(shí)間長(zhǎng)，溶液配制較繁。

2、按磷化液成分分類

（1）鋅系磷化

（2）鋅鈣系磷化

（3）鐵系磷化

（4）錳系磷化

（5）復(fù)合磷化 磷化液由鋅、鐵、鈣、鎳、錳等元素組成。

3、按磷化處理方法分類

（1）化學(xué)磷化

將工件浸入磷化液中，依靠化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)磷化，應(yīng)用廣泛。

（2）電化學(xué)磷化

在磷化液中，工件接正極，鋼鐵接負(fù)極進(jìn)行磷化。

4、按磷化膜質(zhì)量分類

（1）重量級(jí)（厚膜磷化） 膜重7.5 g/m2以上。

（2）次重量級(jí)（中膜磷化）膜重4.6-7.5 g/m2。

（3）輕量級(jí)（薄膜磷化）膜重1.1-4.5 g/m2。

（4）次輕量級(jí)（特薄膜磷化）膜重0.2-1.0 g/m2。

5、按施工方法分類

（1）浸漬磷化

適用于高、中、低溫磷化 特點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，僅需加熱槽和相應(yīng)加熱設(shè)備， *好用不銹鋼或橡膠襯里的槽子，不銹鋼加熱管道應(yīng)放在槽兩側(cè)。

（2）噴淋磷化

適用于中、低溫磷化工藝，可處理大面積工件，如汽車、冰箱、洗衣機(jī)殼體。特點(diǎn)：處理時(shí)間短，成膜反應(yīng)速度快，生產(chǎn)效率高，且這種方法獲得的磷化膜結(jié)晶致密、均勻、膜薄、耐蝕性好。

（3）刷涂磷化

上述兩種方法無法實(shí)施時(shí)，采用本法，在常溫下操作，易涂刷，可除銹蝕，磷化后工件自然干燥，防銹性能好，但磷化效果不如前兩種 [1]  。

磷化用途

1、磷化作用

（1）涂裝前磷化的作用

①增強(qiáng)涂裝膜層（如涂料涂層）與工件間結(jié)合力。

②提高涂裝后工件表面涂層的耐蝕性。

③提高裝飾性。

（2）非涂裝磷化的作用

①提高工件的耐磨性。

②令工件在機(jī)加工過程中具有潤(rùn)滑性。

③提高工件的耐蝕性。

2、磷化用途

鋼鐵磷化主要用于耐蝕防護(hù)和油漆用底膜。

（1）耐蝕防護(hù)用磷化膜

①防護(hù)用磷化膜 用于鋼鐵件耐蝕防護(hù)處理。磷化膜類型可用鋅系、錳系。膜單位面積質(zhì)量為10-40g/m2。磷化后涂防銹油、防銹脂、防銹蠟等。

②油漆底層用磷化膜

增加漆膜與鋼鐵工件附著力及防護(hù)性。磷化膜類型可用鋅系或鋅鈣系。磷化膜單位面積質(zhì)量為0.2-1.0g/m2（用于較大形變鋼鐵件油漆底層）；1-5g/m2（用于一般鋼鐵件油漆底層）；5-10g/m2（用于不發(fā)生形變鋼鐵件油漆底層）。

（2）冷加工潤(rùn)滑用磷化膜

鋼絲、焊接鋼管拉拔 單位面積上膜重1-10g/m2；精密鋼管拉拔 單位面積上膜重4-10g/m2；鋼鐵件冷擠壓成型 單位面積上膜重大于10g/m2。

（3）減摩用磷化膜

磷化膜可起減摩作用。一般用錳系磷化，也可用鋅系磷化。對(duì)于有較小動(dòng)配合間隙工件，磷化膜質(zhì)量為1-3g/m2；對(duì)有較大動(dòng)配合間隙工件（減速箱齒輪），磷化膜質(zhì)量為5-20g/m2。

（4）電絕緣用磷化膜

一般用鋅系磷化。用于電機(jī)及變電器中的硅片磷化處理 [1]  。

磷化膜性質(zhì)

1.磷化膜組成

磷化膜為閃爍有光，均勻細(xì)致，灰色多孔且附著力強(qiáng)的結(jié)晶，結(jié)晶大部分為磷酸鋅，小部分為磷酸氫鐵。鋅鐵比例取決于溶液成分、磷化時(shí)間和溫度。

2.性質(zhì)

（1）耐蝕性

在大氣、礦物油、植物油、苯、甲苯中均有很好的耐蝕性，但在堿、酸、水蒸氣中耐蝕性較差。在200-300℃時(shí)仍具有一定的耐蝕性，當(dāng)溫度達(dá)到450℃時(shí)膜層的耐蝕性顯著下降。

（2）特殊性質(zhì)

如增加附著力，潤(rùn)滑性，減摩耐磨作用。

磷化流程

除油除銹→水洗→磷化→水洗→磷化后處理。

影響因素

1、溫度

溫度愈高，磷化層愈厚，結(jié)晶愈粗大。

溫度愈低，磷化層愈薄，結(jié)晶愈細(xì)。

但溫度不宜過高，否則Fe2+易被氧化成Fe3+，加大沉淀物量，溶液不穩(wěn)定。

2、游離酸度

游離酸度指游離的磷酸。其作用是促使鐵的溶解，已形成較多的晶核，使膜結(jié)晶致密。

游離酸度過高，則與鐵作用加快，會(huì)大量析出氫，令界面層磷酸鹽不易飽和，導(dǎo)致晶核形成困難，膜層結(jié)構(gòu)疏松，多孔，耐蝕性下降，令磷化時(shí)間延長(zhǎng)。

游離酸度過低，磷化膜變薄，甚至無膜。

3、總酸度

總酸度指磷酸鹽、硝酸鹽和酸的總和?？偹岫纫话阋钥刂圃谝?guī)定范圍 上限為好，有利于加速磷化反應(yīng)，使膜層晶粒細(xì)，磷化過程中，總酸度不斷下降，反映緩慢。

總酸度過高，膜層變薄，可加水稀釋。

總酸度過低，膜層疏松粗糙。

4、PH值

錳系磷化液一般控制在2-3之間，當(dāng)PH﹥3時(shí)，工件表面易生成粉末。當(dāng)PH?1.5時(shí)難以成膜。鐵系一般控制在3-5.5之間。

5、溶液中離子濃度

①溶液中Fe2+極易氧化成 Fe3+，導(dǎo)致不易成膜。但溶液中Fe2+濃度不能過高，否則，形成的膜晶粒粗大，膜表面有白色浮灰，耐蝕性及耐熱性下降。

②Zn2+的影響，當(dāng)Zn2+濃度過高 ，磷化膜晶粒粗大，脆性增大，表面呈白色浮灰；當(dāng)Zn2+濃度過低，膜層疏松變暗。

磷化后處理

目的：增加磷化膜的抗蝕性、防銹性。

方法：噴塑、噴粉、噴漆、電泳、上防銹油等。

磷化渣

1、磷化渣的影響

①磷化中生成的磷化渣，既浪費(fèi)藥品又加大清渣工作量，處理不好還影響磷化質(zhì)量，視為不利。

②磷化中在生成磷化渣的同時(shí)還會(huì)揮發(fā)出磷酸，有助于維持磷化液的游離酸度，保持磷化液的平衡，視為有利。

2、磷化渣生成的控制

①降低磷化溫度。

②降低磷化液的游離酸度。

③提高磷化速度，縮短磷化時(shí)間。

④提高NO-3 與PO3-4的比值。

磷化膜檢驗(yàn)

①外觀檢驗(yàn)

肉眼觀察磷化膜應(yīng)是均勻、連續(xù)、致密的晶體結(jié)構(gòu)。表面不應(yīng)有未磷化的殘余空白或銹漬。由于前處理的方法及效果的不同，允許出現(xiàn)色澤不一的磷化膜，但不允許出現(xiàn)褐色。

②耐蝕性檢查

⑴浸入法

將磷化后的樣板浸入3﹪的氯化鈉溶液中，經(jīng)兩小時(shí)后取出，表面無銹漬為合格。出現(xiàn)銹漬時(shí)間越長(zhǎng)，說明磷化膜的耐蝕性越好。

②點(diǎn)滴法

室溫下，將藍(lán)點(diǎn)試劑滴在磷化膜上，觀察其變色時(shí)間。磷化膜厚度不同，變色時(shí)間不同。厚膜﹥5分鐘，中等膜﹥2分鐘，薄膜﹥1分鐘。

酸度

1、游離酸度的測(cè)定

用移液管吸取10 ml試液于250ml錐形瓶中，加50ml蒸餾水，加2—3滴甲基橙指示劑（或溴酚藍(lán)指示劑）。用0.1mol/l氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)液滴定至溶液呈橙色（或用溴酚藍(lán)指示劑滴定至由黃變藍(lán)紫色）即為終點(diǎn)，記下的耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)液毫升數(shù)即為滴定的游離酸度點(diǎn)數(shù)。

2、總酸度的測(cè)定

用移液管吸取10 ml試液于250ml錐形瓶中，加50ml蒸餾水，加2—3滴酚酞指示劑。用0.1mol/l氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)液滴定至粉紅色即為終點(diǎn)，記下的耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)液毫升數(shù)即為滴定的總酸度點(diǎn)數(shù)。