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行業資訊

磷化處理的目的

發布日期:2020/05/18

     磷化(phosphorization)是一種化學與電化學反應形成磷酸鹽化學轉化膜的過程,所形成的磷酸鹽轉化膜稱之為磷化膜。磷化的目的主要是:給基體金屬提供保護,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滑使用。 磷化處理工藝應用于工業已有90多年的歷史,大致可以分為三個時期:奠定磷化技術基礎時期、磷化技術迅速發展時期和廣泛應用時期。

     1、按磷化處理溫度分類

(1)高溫型

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

優點:膜抗蝕力強,結合力好。

缺點:加溫時間長,溶液揮發量大,能耗大,磷化沉積多,游離酸度不穩定,結晶粗細不均勻,已較少應用。

(2)中溫型

50-75℃,處理時間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)

優點:游離酸度穩定,易掌握,磷化時間短,生產效率高,耐蝕性與高溫磷化膜基本相同,應用較多。

(3)低溫型

30-50℃ 節省能源,使用方便。

(4)常溫型

10-40℃ 常(低)溫磷化(除加氧化劑外,還加促進劑),時間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。

優點:不需加熱,藥品消耗少,溶液穩定。

缺點:處理時間長,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)化學磷化

將工件浸入磷化液中,依靠化學反應來實現磷化,應用廣泛。

(2)電化學磷化

在磷化液中,工件接正極,鋼鐵接負極進行磷化。

4、按磷化膜質量分類

(1)重量級(厚膜磷化) 膜重7.5 g/m2以上。

(2)次重量級(中膜磷化)膜重4.6-7.5 g/m2。

(3)輕量級(薄膜磷化)膜重1.1-4.5 g/m2。

(4)次輕量級(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:設備簡單,僅需加熱槽和相應加熱設備,最好用不銹鋼或橡膠襯里的槽子,不銹鋼加熱管道應放在槽兩側。

(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、洗衣機殼體。特點:處理時間短,成膜反應速度快,生產效率高,且這種方法獲得的磷化膜結晶致密、均勻、膜薄、耐蝕性好。

(3)刷涂磷化

上述兩種方法無法實施時,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增強涂裝膜層(如涂料涂層)與工件間結合力。

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令工件在機加工過程中具有潤滑性。

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和油漆用底膜。

(1)耐蝕防護用磷化膜

①防護用磷化膜 用于鋼鐵件耐蝕防護處理。磷化膜類型可用鋅系、錳系。膜單位面積質量為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性。磷化膜類型可用鋅系或鋅鈣系。磷化膜單位面積質量為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(用于不發生形變鋼鐵件油漆底層)。

(2)冷加工潤滑用磷化膜

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。對于有較小動配合間隙工件,磷化膜質量為1-3g/m2;對有較大動配合間隙工件(減速箱齒輪),磷化膜質量為5-20g/m2。

(4)電絕緣用磷化膜

一般用鋅系磷化。用于電機及變電器中的硅片磷化處理 [1]  。

磷化膜性質

1.磷化膜組成

磷化膜為閃爍有光,均勻細致,灰色多孔且附著力強的結晶,結晶大部分為磷酸鋅,小部分為磷酸氫鐵。鋅鐵比例取決于溶液成分、磷化時間和溫度。

2.性質

(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℃時仍具有一定的耐蝕性,當溫度達到450℃時膜層的耐蝕性顯著下降。

(2)特殊性質

如增加附著力,潤滑性,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,結晶愈粗大。

溫度愈低,磷化層愈薄,結晶愈細。

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,使膜結晶致密。

游離酸度過高,則與鐵作用加快,會大量析出氫,令界面層磷酸鹽不易飽和,導致晶核形成困難,膜層結構疏松,多孔,耐蝕性下降,令磷化時間延長。

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幎ǚ秶?上限為好,有利于加速磷化反應,使膜層晶粒細,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PH﹥3時,工件表面易生成粉末。當PH?1.5時難以成膜。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Zn2+濃度過高 ,磷化膜晶粒粗大,脆性增大,表面呈白色浮灰;當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,既浪費藥品又加大清渣工作量,處理不好還影響磷化質量,視為不利。

②磷化中在生成磷化渣的同時還會揮發出磷酸,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,縮短磷化時間。

④提高NO-3 與PO3-4的比值。

磷化膜檢驗

①外觀檢驗

肉眼觀察磷化膜應是均勻、連續、致密的晶體結構。表面不應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,允許出現色澤不一的磷化膜,但不允許出現褐色。

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,經兩小時后取出,表面無銹漬為合格。出現銹漬時間越長,說明磷化膜的耐蝕性越好。

②點滴法

室溫下,將藍點試劑滴在磷化膜上,觀察其變色時間。磷化膜厚度不同,變色時間不同。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(或溴酚藍指示劑)。用0.1mol/l氫氧化鈉標準液滴定至溶液呈橙色(或用溴酚藍指示劑滴定至由黃變藍紫色)即為終點,記下的耗氫氧化鈉標準液毫升數即為滴定的游離酸度點數。

2、總酸度的測定

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氫氧化鈉標準液滴定至粉紅色即為終點,記下的耗氫氧化鈉標準液毫升數即為滴定的總酸度點數。


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