磷化处理影响因素及常见问题
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磷化质量影响因素及其提高途径引言磷化是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程。
早在1869年W. A. Ross 就申请了磷化专利技术 [ 2 ] ,随着科技的不断进步,金属磷化处理作为传统的表面处理技术在金属防护、减磨耐磨及涂层打底等方面得到广泛的发展和应用。
磷化处理有多种分类方法:按成膜体系可分为锌系、锌锰系、锰系、铁系、锌钙系及非晶相铁系等六大类;按磷化处理温度可分为常温(不加温)、低温(30~45℃)、中温(60~70℃)、高温(大于80℃)四类;按材质可分为钢铁件、铝件、锌件以及混合件磷化;其它的还有按磷化膜厚度或促进剂类型等分类。
用于防锈磷化的主要有铁系磷化、锌系磷化、锰系磷化三种;用于耐磨减磨磷化的种类有锌系磷化和锰系磷化;而锌锰系和锌钙系主要用于漆前磷化。
一磷化基本原理磷化成膜是一个化学动态平衡,目前,大多数学者认同的磷化原理由以下四个步骤组成:首先是金属的溶解过程。
当金属浸入磷化液中时,先与磷化液中的磷酸作用,生成一代磷酸铁,并有大量的氢气析出。
其化学反应为;Fe –2e→Fe2+2H+ + 2e→H2上式表明,磷化开始时,仅有金属的溶解,而无膜生成。
第二是促进剂加速形成磷化膜。
其化学反应式为:[O]+[H] → [R]+H2OFe2++[O] → Fe3++[R]式中[O]为促进剂(氧化剂),[R]为还原产物,由于促进剂氧化掉第一步反应所产生的氢原子,加快了反应(1)的速度,进一步导致金属表面H+浓度急剧下降。
同时也将溶液中的Fe2+氧化成为Fe3+。
第三是磷酸根的多级离解。
H3PO4→H2PO4-+H+→HPO42-+2H+→PO43-+3H+由于金属表面的H+浓度急剧下降,导致磷酸根各级离解平衡向右移动,最终离解为PO43-。
最后磷酸盐沉淀结晶成为磷化膜当金属表面离解出的PO43-与溶液中(金属界面)的金属离子(如Zn2+、Mn2+、Ca2+、Fe2+)达到溶度积常数Ksp时,就会形成磷酸盐沉淀Zn2++ Fe2++ PO43-+H2O→Zn2Fe(PO4)2·4H2O↓ (4)3Zn2++2PO43-+4H2O=Zn3(PO4)2·4H2O↓ (5)磷酸盐沉淀与水分子一起形成磷化晶核,晶核继续长大成为磷化晶粒,无数个晶粒紧密堆集形而上学成磷化膜。
影响磷化的因素影响磷化的因素影响磷化的因素很多,当磷化膜出现质量问题时,可以从磷化工艺参数、促进剂、磷化工艺(含设备)管理以及被处理钢材表面几大方面考虑。
一、磷化工艺参数的影响1、总酸度————总酸度过低、磷化必受影响,因为总酸度是反映磷化液浓度的一项指标。
控制总酸度的意义在于使磷化液中成膜离子浓度保持在必要的范围内。
2、游离酸度————游离酸度过高、过低均会产生不良影响。
过高不能成膜,易出现黄锈;过低磷化液的稳定性受威胁,生成额外的残渣。
游离酸度反映磷化液中游离H+的含量。
控制游离酸度的意义在于控制磷化液中磷酸二氢盐的离解度,把成膜离子浓度控制在一个必须的范围。
磷化液在使用过程中,游离酸度会有缓慢的升高,这时要用碱来中和调整,注意缓慢加入,充分搅拌,否则碱液局部过浓会产生不必要的残渣,出现越加碱,游离酸度越高的现象。
单看游离酸度和总酸度是没有实际意义的,必须一起考虑。
3、酸比————酸比即指总酸度与游离酸度的比值。
一般的说酸比都在5~30的范围内。
酸比较小的配方,游离酸度高,成膜速度慢,磷化时间长,所需温度高。
酸比较大的配方,成膜速度快,磷化时间短,所需温度低。
因此必须控制好酸比。
4、温度————磷化处理温度与酸比一样,也是成膜的关键因素。
不同的配方都有不同的温度范围,实际上,他在控制着磷化液中的成膜离子的浓度。
温度高,磷酸二氢盐的离解度大,成膜离子浓度相应高些,因此可以利用此种关系在降低温度的同时提高酸比,同样可达到成膜,其关系如下:70℃60℃50℃40℃30℃20℃1/5 1/7 1/10 1/15 1/20 1/25生产单位确定了某一配方后,就应该严格控制好温度,温度过高要产生大量沉渣,磷化液失去原有平衡。
温度过低,成膜离子浓度总达不到浓度积,不能生成完整磷化膜。
温度过高,磷化液中可溶性磷酸盐的离解度加大,成膜离子浓度大幅度提高,产生不必要的沉渣,白白浪费了磷化液中的有效成分,原有的平衡被迫坏,形成一个新的温度下的平衡,如,低温磷化液在温度失控而升高时,H2PO4→H++PO43-的离解反应向右进行,从而使磷酸根浓度升高,产生磷酸锌沉淀,使磷化液的酸比自动升高。
钢铁零件磷化缺陷原因分析及解决方案【摘要】钢铁零件磷化是一种常见的表面处理方式,但在磷化过程中常常出现各种缺陷。
本文对钢铁零件磷化涂层的缺陷进行了分类并进行了原因分析。
探讨了针对这些缺陷的解决方案,包括修复方法和预防措施。
通过对磷化涂层缺陷进行深入研究和分析,可以找到更有效的解决方案,提高磷化涂层的质量和稳定性。
文章指出了针对钢铁零件磷化缺陷的解决方案,并展望了磷化涂层在未来的发展趋势。
通过这篇文章的阐述,读者可以更好地了解钢铁零件磷化缺陷的原因和解决方法,从而为相关行业的工作者提供参考和借鉴。
【关键词】钢铁零件、磷化缺陷、分类、原因分析、解决方案、预防措施、修复方法、结论、未来发展。
1. 引言1.1 钢铁零件磷化缺陷原因分析及解决方案钢铁零件磷化是一种常见的表面处理方法,可以提高零件的表面硬度和耐腐蚀性能。
在磷化过程中,往往会出现各种缺陷,影响零件的质量和使用寿命。
本文将针对钢铁零件磷化缺陷进行深入分析,探讨其原因和解决方案。
磷化涂层缺陷主要包括脱层、气泡、结晶不良、不均匀和杂质等问题。
这些缺陷往往是由磷化工艺不当、金属表面处理不彻底、工艺参数控制不准确等因素导致的。
需要对磷化涂层缺陷的原因进行深入分析,找出根本问题所在。
在解决磷化涂层缺陷时,可以采取调整工艺参数、改进金属表面处理方法、优化磷化液配方等措施。
还可以通过添加表面活性剂、提高磷化涂层的厚度、增加磷化涂层的结晶性等方式来改善磷化涂层的质量。
为了预防磷化涂层缺陷的发生,需要严格控制每个环节的工艺参数,确保磷化工艺的稳定性和一致性。
定期对设备和工艺进行维护保养,及时清理磷化槽和更换磷化液,也是预防缺陷的有效方法。
针对钢铁零件磷化缺陷,我们可以通过分析原因、探讨解决方案,制定预防措施和修复方法,从而提高磷化涂层的质量和稳定性,确保零件具有更长的使用寿命和更好的性能。
希望通过本文的讨论,能够为相关行业提供一些参考和借鉴,推动磷化涂层技术的进步和发展。
钢铁零件磷化缺陷原因分析及解决方案
钢铁零件磷化缺陷是指在磷化处理过程中,出现了一些不符合要求的情况,比如磷化层不均匀、磷化层厚度不够或者磷化层存在缺陷等。
以下是针对这一问题的原因分析以及相应的解决方案。
原因分析:
1. 清洗不彻底:在进行磷化处理之前,钢铁零件需要经过清洗过程。
如果清洗不彻底,会导致零件表面残留有油脂、污垢等杂质,影响磷化液对零件表面的附着性,从而出现磷化层不均匀或者磷化层薄厚不一的情况。
解决方案:加强清洗过程,采用适当的清洗剂和清洗工艺,确保零件表面干净、无杂质。
2. 磷化液浓度不合适:磷化液的浓度对于磷化层的形成很重要,浓度过高或者过低都可能导致磷化层出现缺陷。
解决方案:根据具体情况调整磷化液的浓度,确保浓度在合适的范围内。
4. 磷化时间不足:磷化时间过短,可能导致磷化层厚度不够。
解决方案:根据具体情况调整磷化时间,确保磷化时间足够长。
5. 磷化液中杂质含量过高:磷化液中存在杂质会影响磷化层的形成,使其出现缺陷。
解决方案:加强磷化液的维护和管理,定期清理磷化槽,控制磷化液中杂质的含量。
6. 磷化工艺参数不合理:如果磷化液的pH值、浸泡时间等工艺参数设置不合理,也可能导致磷化层出现缺陷。
解决方案:根据具体情况调整磷化液的pH值、浸泡时间等工艺参数,确保参数设置合理。
钢铁零件磷化缺陷的原因可以是多方面的,需要综合考虑。
通过加强清洗过程、调整磷化液的浓度和温度、控制磷化时间、管理磷化液中的杂质、调整磷化工艺参数等措施,即可解决钢铁零件磷化缺陷的问题,确保磷化层质量达到要求。
磷化处理工艺磷化处理是一种金属表面处理技术,广泛应用于钢铁、铝、镁等金属的防腐和装饰。
本文将详细介绍磷化处理工艺的原理、流程和影响因素。
一、磷化处理原理磷化处理是指在金属表面形成一层磷酸盐薄膜的过程。
该薄膜主要由金属磷酸盐组成,具有较高的耐腐蚀性和装饰性。
磷化处理过程中,金属表面与磷化液中的磷酸、氧化剂等发生化学反应,生成一层致密的磷酸盐薄膜。
二、磷化处理流程1.预处理:去除金属表面的油污、锈蚀等杂质,以提高磷化的效果。
2.酸洗:用酸洗液清洗金属表面,去除氧化层和锈蚀,为磷化处理做准备。
3.磷化:将金属表面浸泡在磷化液中,形成一层磷酸盐薄膜。
4.清洗:用清水冲洗金属表面,去除残留的磷化液和杂质。
5.干燥:将金属表面烘干,以防止生锈和影响后续加工。
三、磷化处理影响因素1.金属材质:不同材质的金属对磷化的反应不同,如钢铁、铝、镁等金属的磷化处理效果存在差异。
2.磷化液成分:磷化液的成分对磷化效果有重要影响,包括磷酸、氧化剂、促进剂等成分的选择和配比。
3.处理温度和时间:处理温度和时间对磷化效果也有重要影响,温度过高或过低、时间过长或过短都可能影响磷化效果。
4.表面预处理:金属表面的预处理对磷化效果也有很大影响,如油污、锈蚀等杂质的去除程度直接影响磷化效果。
5.环境湿度:环境湿度对磷化效果也有一定影响,湿度过高可能导致磷化膜质量下降。
四、磷化处理的应用1.防腐:磷化膜具有较高的耐腐蚀性,可用于钢铁、铝、镁等金属的防腐处理。
例如,在建筑、船舶、汽车等领域,磷化处理被广泛应用于金属结构的防腐保护。
2.装饰:磷化膜具有较好的装饰性,可用于金属表面的美化处理。
例如,在电子产品、家具等领域,磷化处理被广泛应用于产品的外观装饰。
3.耐磨:磷化膜还具有较好的耐磨性,可用于提高金属表面的耐磨性能。
例如,在机械零件、工具等领域,磷化处理被广泛应用于提高产品的耐磨性能。
4.粘合:磷化膜还可以作为粘合剂使用,将不同金属材料粘合在一起。
磷化处理工艺流程| 磷化的影响因素及用途磷化是什么意思?磷化(phosphorization)是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程,所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化膜。
磷化的目的主要是给基体金属提供保护,在一定程度上防止金属被腐蚀;用于涂漆前打底,提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力;在金属冷加工工艺中起减摩润滑使用。
磷化处理工艺应用于工业已有90多年的历史,大致可以分为三个时期:奠定磷化技术基础时期、磷化技术迅速发展时期和广泛应用时期。
磷化处理工艺流程:预脱脂→脱脂→除锈→水洗→(表调)→磷化→水洗→磷化后处理(如电泳或粉末涂装)。
磷化的影响因素:1、温度温度愈高,磷化层愈厚,结晶愈粗大。
温度愈低,磷化层愈薄,结晶愈细。
但温度不宜过高,否则Fe2+易被氧化成Fe3+,加大沉淀物量,溶液不稳定。
2、游离酸度游离酸度指游离的磷酸。
其作用是促使铁的溶解,已形成较多的晶核,使膜结晶致密。
游离酸度过高,则与铁作用加快,会大量析出氢,令界面层磷酸盐不易饱和,导致晶核形成困难,膜层结构疏松,多孔,耐蚀性下降,令磷化时间延长。
游离酸度过低,磷化膜变薄,甚至无膜。
3、总酸度总酸度指磷酸盐、硝酸盐和酸的总和。
总酸度一般以控制在规定范围上限为好,有利于加速磷化反应,使膜层晶粒细,磷化过程中,总酸度不断下降,反映缓慢。
总酸度过高,膜层变薄,可加水稀释。
总酸度过低,膜层疏松粗糙。
4、PH值锰系磷化液一般控制在2-3之间,当PH﹥3时,工件表面易生成粉末。
当PH‹1.5时难以成膜。
铁系一般控制在3-5.5之间。
5、溶液中离子浓度①溶液中Fe2+极易氧化成Fe3+,导致不易成膜。
但溶液中Fe2+浓度不能过高,否则,形成的膜晶粒粗大,膜表面有白色浮灰,耐蚀性及耐热性下降。
②Zn2+的影响,当Zn2+浓度过高,磷化膜晶粒粗大,脆性增大,表面呈白色浮灰;当Zn2+浓度过低,膜层疏松变暗。
磷化用途:(1)耐蚀防护用磷化膜①防护用磷化膜用于钢铁件耐蚀防护处理。
钢铁零件磷化缺陷原因分析及解决方案钢铁零件磷化是一种表面处理技术,主要是通过在钢铁表面形成一层磷化膜,提高零件的耐腐蚀性和润滑性。
然而,在实际应用中,磷化过程中常常会出现一些缺陷,如脱层、裂纹、孔洞等,影响磷化层的质量。
本文通过对钢铁零件磷化缺陷的原因进行分析,并提出一些解决方案。
一、磷酸浓度过高磷酸在磷化过程中起着重要作用,但磷酸浓度如果过高,会对零件表面产生强烈的腐蚀作用,导致磷化层出现脱落、孔洞等问题。
解决方案是在磷化前仔细核算磷酸的浓度,并根据不同的磷化要求进行合适的调整。
二、清洗不彻底或清洗液去除不干净在磷化前需要对零件进行清洗,以保证磷化涂层的附着性。
如果清洗不彻底或清洗液去除不干净,会导致磷化层与零件表面粘附不良,甚至出现脱层。
解决方案是使用高品质的清洗液,并确保清洗液能够彻底覆盖所有零件表面,避免漏洗的情况发生。
三、磷化液温度过高或过低磷化液温度是影响磷化质量的一个重要因素。
如果磷化液温度过高或过低,都会对磷化层的质量产生不良影响。
过高的温度会导致磷化膜的厚度不均匀,而过低则会使磷化速度变慢,导致磷化层不够结实。
解决方案是在磷化前仔细核算磷化液的温度,并进行恰当的调整。
四、金属表面存在缺陷如果金属表面存在缺陷,如裂纹、气泡、毛刺等,会影响磷化层的形成和质量。
解决方案是在磷化前对零件表面进行检查,并在发现缺陷时及时修补。
五、磷化时间过长总之,钢铁零件磷化缺陷的原因有很多,我们需要从多个方面进行分析和解决。
只有充分了解磷化过程中的机理和常见问题,并采取切实可行的解决方案,才能有效提高磷化层的质量和附着性。
钢铁零件磷化缺陷原因分析及解决方案钢铁材料作为工业生产中常用的原材料之一,广泛应用于汽车、机械、航空航天等领域。
而在钢铁材料进行加工过程中,为了提高其表面的防腐性能和使用寿命,通常会进行磷化处理。
磷化过程中出现的缺陷问题一直困扰着生产制造企业。
本文将对钢铁零件磷化缺陷的原因进行分析,并提出解决方案,以期能够解决这一难题,提高产品质量和生产效率。
1. 工艺参数不当:在钢铁零件的磷化处理过程中,如果磷化剂的浓度、温度、PH值等工艺参数控制不当,就会导致磷化层的均匀度不佳,甚至出现斑驳、脱落等缺陷。
2. 钢铁材料质量不良:钢铁材料的表面质量不良,如存在氧化皮、油污等杂质,会影响磷化剂与基体金属的反应,导致磷化层的质量不达标,出现缺陷。
3. 磷化剂配方问题:磷化液的配方中,磷化剂、促进剂、缓蚀剂等成分比例不合理,或者使用的磷化液质量不合格,都会在磷化过程中引起问题,导致磷化层质量不佳。
4. 磷化处理工艺控制不严:在磷化处理过程中,处理时间、温度、浸泡性等工艺控制不严,会导致磷化层的厚度、致密性、结晶度等不达标,形成磷化缺陷。
5. 配件形状设计不当:有些钢铁零件的形状复杂、结构特殊,不易达到均匀的磷化处理,容易形成磷化缺陷。
1. 严格控制磷化工艺参数:制定科学合理的磷化工艺流程,严格控制磷化液的浓度、温度、PH值等参数,确保每一道工序都按照标准操作,避免出现磷化缺陷。
2. 提高钢铁材料表面质量:在进行磷化处理前,对钢铁材料的表面进行清洗、脱脂、除锈等处理,确保表面质量良好,避免表面杂质影响磷化效果。
5. 针对特殊零件设计特殊处理方案:对于形状复杂的钢铁零件,可以采用特殊的固液分离设备,或者采用局部涂覆、喷涂等方式进行磷化处理,以保证磷化的均匀性和质量。
钢铁零件磷化缺陷问题的解决需要全面考虑原材料质量、工艺参数控制、磷化处理方法等方方面面的因素。
只有在生产制造过程中严格控制每一个环节,优化工艺流程和磷化液配方,才能够有效地解决钢铁零件磷化缺陷问题,提高产品质量和生产效率。
磷化工艺的影响因素磷化膜的质量直接影响与有机膜、涂层的附着力和防护性,影响磷化工件的耐磨、耐微动力磨损和抗擦伤性,以及磷化膜能否成为润滑剂的载体。
磷化膜质量的高低,取决于磷化所采用的工艺是否恰当,磷化过程是否符合工艺要求,因此要十分注意影响磷化工艺的因素。
影响磷化工艺的主要因素有:材质及表面状态、磷化前处理、磷化后处理、磷化液的化学成分等。
下面试就影响磷化工艺的主要因素作一分析。
(一)材质及表面状态。
同是钢铁工件,受含有的其它元素不同,表面晶格是否遭受腐蚀等因素的影响,形成的磷化膜颜色、均匀性、抗腐蚀能力不一样。
低碳钢容易磷化,膜的结晶致密,颜色较浅;中、高碳钢和低合金钢比较容易磷化,结晶有变粗的倾向,磷化膜颜色深;含有较多铬、钼、钨、钒、硅等元素的钢材不容易磷化。
磷化膜随钢材中碳化物含量和分布的不同存在差异,因此,不同钢材应选用不同的磷化工艺和相应的磷化产品。
(二)前处理。
磷化前的表面处理程度是影响磷化质量的重要因素。
因此,要求除净所有的锈迹、油污。
具体要求是,脱脂后的工件,不应有油脂、乳浊液等污物,其表面应能被水完全湿润;酸洗后的工件,不应有目视可见的氧化物、锈及过腐蚀现象.为防止过腐蚀,减轻氢脆,应在酸洗液中加入缓蚀剂.为防止酸雾,酸洗液中可加入酸雾抑制剂;喷抛丸清理后的工件,不应有漏喷、磨料粘附、锈蚀及油污,其表面应露出金属本色.从除油后到磷化前这一过程,工件不允许直接接触手或有油的污物。
经强酸、强碱处理后的钢铁件,一般会增大结晶粒度,增加膜的重量。
水洗是将工件表面从前道处理工序中带出来的残留化学成分除去,防止对下道处理工序的影响。
除油后的不良水洗会使油污再沉积,更多地消耗酸,造成不均匀的酸洗,形成不均匀的磷化膜;酸洗后的不良水洗,导致磷化槽液游离酸度升高,形成稀疏、不均匀的磷化膜,甚至磷化后的工件生锈。
要保证水洗质量,应保持清水的特定pH值或更有效的导电率,延长清洗时间和次数。
(三)后处理。
磷化处理所谓磷化处理是指金属表面与含磷酸二氢盐的酸性溶液接触,发生化学反应而在金属表面生成稳定的不溶性的无机化合物膜层的一种表面的化学处理方法。
所形成的膜称为磷化膜。
它的成膜机理为:(以锌系为例)a)金属的溶解过程当金属浸入磷化液中时,先与磷化液中的磷酸作用,生成一代磷酸铁,并有大量的氢气析出。
其化学反应为;Fe+2H3PO4=Fe (H2PO4)2+H2•↑ (1)上式表明,磷化开始时,仅有金属的溶解,而无膜生成。
b)促进剂的加速上步反应释放出的氢气被吸附在金属工件表面上,进而阻止磷化膜的形成。
因此加入氧化型促进剂以去除氢气。
其化学反应式为:3Zn(H2PO4)2+Fe+2NaNO2=Zn3(PO4)2+2FePO4+N2↑+2NaH2PO4+4H2O (2)上式是以亚硝酸钠为促进剂的作用机理。
c)水解反应与磷酸的三级离解磷化槽液中基本成分是一种或多种重金属的酸式磷酸盐,其分子式Me(H2PO4)2,这些酸式磷酸盐溶于水,在一定浓度及PH值下发生水解泛音法,产生游离磷酸:Me(H2PO4)2=MeHPO4+H3PO4 ( 3 )3MeHPO4=Me3(PO4)2+H3PO4 ( 4 )H3PO3=H2PO4-+H+=HPO42-+2H+=PO43-+3H+ ( 5 )由于金属工件表面的氢离子浓度急剧下降,导致磷酸根各级离解平衡向右移动,最终成为磷酸根。
d)磷化膜的形成当金属表面离解出的三价磷酸根与磷化槽液中的(工件表面)的金属离子(如锌离子、钙离子、锰离子、二价铁离子)达到饱和时,即结晶沉积在金属工件表面上,晶粒持续增长,直至在金属工件表面上生成连续的不溶于水的黏结牢固的磷化膜。
2Zn2++Fe2++2PO43-+4H2O→Zn2Fe (PO4)2•4H2O↓ ( 6 )3Zn2++2PO42-+4H2O=Zn3 (PO4)2•4H2O ↓ ( 7 )金属工件溶解出的二价铁离子一部分作为磷化膜的组成部分被消耗掉,而残留在磷化槽液中的二价铁离子,则氧化成三价铁离子,发生(2)式的化学反应,形成的磷化沉渣其主要成分是磷酸亚铁,也有少量的Me3(PO4)2。
钢铁零件磷化缺陷原因分析及解决方案钢铁零件磷化是一种表面处理方法,可提高零件的耐腐蚀性和润滑性。
在磷化过程中可能出现一些缺陷,如脱落、不均匀、颜色不良等问题。
本文将分析磷化缺陷的原因,并提出相应的解决方案。
钢铁零件磷化缺陷的原因主要有以下几个方面:1. 锌粉的选择和质量问题:磷化过程中常常使用锌粉作为催化剂,但如果选择的锌粉质量不好或者添加量不合适,会导致磷化不良。
解决方案是选择质量可靠的锌粉,并根据具体情况进行调整。
2. 磷化液的配制问题:磷化液的配制过程中,如配方比例不准确、温度控制不当等因素都可能导致磷化缺陷。
解决方案是仔细控制磷化液的配制过程,并根据实际情况进行相应调整。
3. 表面预处理问题:钢铁零件在磷化前需要进行表面预处理,如酸洗、碱洗等。
如果预处理不彻底或者不合适,会影响磷化效果。
解决方案是确保表面预处理工作正确进行,并根据具体情况进行调整。
4. 磷化过程中的操作问题:磷化过程中的操作不当也会导致磷化缺陷,如温度控制不稳定、时间控制不准确等。
解决方案是加强操作人员的培训和技术指导,确保操作工作正确进行。
1. 提升工艺水平:加强对磷化过程的研究和了解,掌握磷化的基本原理和要求,不断提高工艺水平,减少磷化缺陷的发生。
2. 优化磷化液配方:根据具体材料和要求,优化磷化液的配方,确保磷化效果稳定、均匀。
3. 控制加工参数:准确控制磷化过程中的加工参数,如温度、时间等,确保磷化效果的稳定和一致性。
4. 加强质量检验:在磷化过程中建立完善的质量检验体系,对每批次的磷化零件进行检验,及时发现并解决问题。
5. 完善操作规范:制定和完善磷化操作规范,确保每个环节都按照规范进行操作,提高磷化质量。
解决钢铁零件磷化缺陷主要需要加强工艺水平、优化磷化液配方、控制加工参数、加强质量检验和完善操作规范等方面的工作。
只有在各个方面都做好了,才能有效地解决钢铁零件磷化缺陷,提高磷化质量。
低温磷化工艺中常见的问题与对策
低温磷化是一种常见的表面处理工艺,它可以提高金属件的耐蚀性和耐磨性。
在实际应用中,低温磷化过程中常会出现一些问题,需要及时采取对策。
本文将介绍低温磷化过程中常见的问题及其对策。
一、低温磷化过程中常见的问题
1. 磷化膜质量不稳定
2. 磷化膜厚度不均匀
3. 磷化膜成分不均匀
4. 磷化膜附着力不强
5. 磷化膜存在缺陷
1. 优化工艺参数,提高磷化膜质量稳定性
通过调整磷化温度、时间和添加剂的种类和用量,可以改善磷化膜的质量稳定性,降低磷化膜的变化率和表面粗糙度,提高磷化膜的光滑性和致密性。
2. 控制磷化液的流动状态,提高磷化膜厚度均匀性
采取适当的搅拌和循环措施,避免磷化液在磷化过程中的混合不均匀,从而保证磷化膜的厚度均匀性。
3. 采用多段磷化工艺,改善磷化膜成分均匀性
采用多段磷化工艺,可以使磷化膜的成分分布更加均匀,从而提高磷化膜的耐蚀性和耐磨性。
4. 在磷化前对金属表面进行预处理,增强磷化膜的附着力
通过去油、脱垢、酸洗和除锈等预处理工艺,可以去除金属表面的污垢和氧化物,增加磷化膜与金属基材的结合力。
5. 完善磷化膜检测手段,及时发现并修复磷化膜缺陷
建立完善的磷化膜检测手段,包括金相显微镜、扫描电镜、电化学测试等,及时发现并修复磷化膜的缺陷,保证磷化膜的完整性和稳定性。
低温磷化工艺中常见的问题可以通过优化工艺参数、控制磷化液的流动状态、采用多段磷化工艺、在磷化前对金属表面进行预处理以及完善磷化膜检测手段等措施来解决。
希望本文对大家有所帮助,谢谢阅读。
游离酸度和总酸度的影响(一)游离酸度所谓游离酸度是指磷化液中游离态氢离子的浓度,它主要由磷酸和其它酸电离产生。
随着反应的进行,氢离子浓度逐渐降低,PH值上升。
当磷化液中的游离酸度过高时,钢铁件表面腐蚀反应过快,反应产生的气泡过多,阻碍磷化膜的形成,使磷化膜结晶粗大、疏松、易泛黄、抗腐蚀能力差。
溶液中酸度过低时,腐蚀反应进行缓慢,磷化膜难以形成,溶液中沉淀物多,膜呈浮粉状,产生挂灰。
(二)总酸度总酸度也称为全酸度,是指磷化液中化合酸(H2PO4-)和游离酸浓度的总和。
化合酸起着离解出游离态的H+维持溶液中的酸比,保持溶液酸度平衡的作用。
同时化合酸的酸根又是参与成膜的主要成分。
提高总酸度可以增加磷化膜的生成速度,而且成膜细致、均匀。
增加总酸度还可适当降低磷化液的温度。
但总酸度过高,游离酸度太低,也会降低腐蚀速度,成膜也易产生浮粉物;总酸度过低、则反应速度缓慢,磷化膜生成困难。
(三)酸比酸比是保证处理液相对平衡的一个数值,酸比的计算方法为:溶液的酸比=游离酸度/总酸度不同品种磷化液的酸比比值不同。
一般,酸比比值越高,磷化膜越细、越薄,但酸比过高时,不易成膜,皮膜易产生腐蚀现象,磷化液中沉淀多;酸比比值过低时,皮膜结晶粗大、疏松。
七、温度的影响磷化处理随着温度的升高,其反应加快。
磷化液配制后,溶液中的酸比随温度的变化而变化,温度升高,酸比升高,如果再降低温度时,酸比并不随之降低,这个反应是不可逆的。
这是因为磷化液中的主要成分磷酸二氢锌在温度升高时分解产生H+,增加了游离酸浓度,并产生磷酸锌沉淀的缘故。
3Zn(H2PO4)2→ Zn3(PO4)↓+4H3PO4在游离酸度增加的同时,磷化锌的大量沉淀使磷化液损失很大,因此,在实际操作过程中,一定要根据工艺规定的温度进行磷化处理。
否则,会大量浪费原材料,破坏液体的内部平衡。
对于同一配方的磷化液,温度越高,磷化膜形成越快,磷化膜加厚,防腐蚀性能提高;但温度过高时,工件表面磷化膜质量降低并易附着灰尘和微粒,影响工件涂装后涂膜的附着力。
一、磷化工艺参数的影响1、总酸度————总酸度过低、磷化必受影响,因为总酸度是反映磷化液浓度的一项指标。
控制总酸度的意义在于使磷化液中成膜离子浓度保持在必要的范围内。
2、游离酸度————游离酸度过高、过低均会产生不良影响。
过高不能成膜,易出现黄锈;过低磷化液的稳定性受威胁,生成额外的残渣。
游离酸度反映磷化液中游离H+的含量。
控制游离酸度的意义在于控制磷化液中磷酸二氢盐的离解度,把成膜离子浓度控制在一个必须的范围。
磷化液在使用过程中,游离酸度会有缓慢的升高,这时要用碱来中和调整,注意缓慢加入,充分搅拌,否则碱液局部过浓会产生不必要的残渣,出现越加碱,游离酸度越高的现象。
单看游离酸度和总酸度是没有实际意义的,必须一起考虑。
3、酸比————酸比即指总酸度与游离酸度的比值。
一般的说酸比都在5~30的范围内。
酸比较小的配方,游离酸度高,成膜速度慢,磷化时间长,所需温度高。
酸比较大的配方,成膜速度快,磷化时间短,所需温度低。
因此必须控制好酸比。
4、温度————磷化处理温度与酸比一样,也是成膜的关键因素。
不同的配方都有不同的温度范围,实际上,他在控制着磷化液中的成膜离子的浓度。
温度高,磷酸二氢盐的离解度大,成膜离子浓度相应高些,因此可以利用此种关系在降低温度的同时提高酸比,同样可达到成膜,其关系如下:70℃ 60℃ 50℃ 40℃ 30℃ 20℃1/5 1/7 1/10 1/15 1/20 1/25生产单位确定了某一配方后,就应该严格控制好温度,温度过高要产生大量沉渣,磷化液失去原有平衡。
温度过低,成膜离子浓度总达不到浓度积,不能生成完整磷化膜。
温度过高,磷化液中可溶性磷酸盐的离解度加大,成膜离子浓度大幅度提高,产生不必要的沉渣,白白浪费了磷化液中的有效成分,原有的平衡被迫坏,形成一个新的温度下的平衡,如,低温磷化液在温度失控而升高时,H2PO4→H++PO43- 的离解反应向右进行,从而使磷酸根浓度升高,产生磷酸锌沉淀,使磷化液的酸比自动升高。
当磷化液恢复到原有的温度时,原有的平衡并不能恢复。
因此实际中,当磷化液超过一定温度后,再降低到原来的温度时,如果不进行调整,就有可能磷化不上。
从减少沉渣,稳定槽液,保证质量来看,磷化液的温度变化越小越好。
5、时间————各个配方都有规定的工艺时间。
时间过短,成膜量不足,不能形成致密的磷化膜层。
时间过长,由于结晶在已形成的膜上继续生长,可能产生有疏松表面的粗厚膜。
二、促进剂的影响促进剂是必不可少的成分,如果没有他们,磷化将失去意义。
磷化液中的促进剂,主要指某些氧化剂。
氧化剂是作为阴极去极化剂而在磷化配方中采用的一种化学反应型的加速剂。
他的主要作用是加速氢离子在阴极的放电速度,促使磷化第一阶段的酸蚀速度加快,因此可以称为金属腐蚀的催化剂。
当金属表面接触到磷化液时,首先发生以下反应:Fe+2H+→Fe2++H2↑这个反应能够消耗大量的氢离子,促使固液界面的PH上升,进而促使磷化液中的磷酸二氢盐的三级离解平衡右移,以致使锌离子浓度和磷酸根浓度在界面处达到溶度积而成膜。
如果不添加一些有效物质,阴极析出的氢气的滞留会造成阴极极化,使反应不能继续进行,因而磷酸盐膜的沉积也不能连续下去。
因此凡能加速这个反应的物质,必能加速磷化。
氧化剂正是起着阴极去极化的作用而加速反应。
常用的氧化剂有硝酸盐、亚硝酸盐、双氧水、溴酸盐、碘酸盐、钼酸盐、有机硝基化合物、有机过氧化物等。
最常用的主要是硝酸盐、氯酸盐、亚硝酸盐。
亚硝酸盐的缺点是在酸性磷化液中不稳定,容易分解,需不断补充,否则磷化膜极易发黄。
他分解产生的酸气易使未磷化的湿工件生锈。
氯酸盐虽然不能产生酸性气体,在酸液中也稳定,但是他会还原成氯离子。
氯离子在槽液中积累,若随后的水洗不充分,使氯离子留在工件上,会带来很大的后患。
一方面污染电泳槽液,另一方面留在涂层下,会加快腐蚀速度。
过氧化氢尤其独特的优点,他的还原产物是水,他是工业开发中最强的氧化剂。
使用的浓度很低,大约0.01~0.1g/L,但是他在酸中更不稳定,控制要求很高。
此外还有更巧妙的有机氧化还原剂,比如蒽醌类衍生物。
从原理上看,这上一种不消耗的循环使用的加速剂,他只起氧化载体的作用,利用其氧化性醌先与磷化第一阶段产生的氢气作用,自身被还原成酚,再用强制方法使磷化液与氧气接触,发生还原反应,又恢复成醌,同时给予磷化膜形成反应时必要的氧化电势。
目前工业生产中常用的是硝酸盐、亚硝酸盐、氯酸盐、有机硝基化合物、双氧水的不同组合。
硝酸盐、氯酸盐、有机硝基化合物等在磷化液中都较稳定,除定期抽查外,一般不进行日常检测。
而亚硝酸盐则需随时检测。
浓度不够时,立即反映在磷化膜外观泛黄生锈,因此必须重视。
各种加速剂系统的性能三、被处理钢材表面状态的影响近来的研究发现表明作为磷化膜基底的金属材料的表面状态对磷化质量影响很大。
现归纳如下:1、表面碳的污染钢铁表面碳的污染对磷化处理非常不利,磷化膜质量差。
碳浓度大的钢板耐式性差。
碳浓度高的部位,磷酸锌结晶不能析出,造成磷化膜缺陷,盐雾试验中会早期起泡和剥落。
因此选材时就应注意这一点。
2、钢铁表面氧化膜钢铁表面氧化膜的厚度直接影响磷化及效果。
用偏光分析氧化膜与耐蚀性之间关系后发现:当氧化膜厚度小于16*10-6mm时较好。
氧化膜过厚则耐蚀性差,当出现兰色的氧化膜时,常常磷化不上。
3、钢板表面的结晶方位有报导在改变热处理温度等钢板制造条件时,钢板表面有不同的结晶方位,而结晶方位的不同又影响着磷化性。
实验认为:(111)面反应性高,其在有氧化剂存在时比其他结晶防卫有较大的溶解度,这有利与磷化反应第一步骤——酸蚀,无疑也有利于整个磷化过程。
4、冷轧钢板组成元素在表面浓化对磷化的影响由于热力学和金属物理学方面的原因会使冷轧钢板组成元素在表面浓化,在不同的热处理条件下将出现的锰忽然磷的表面浓化。
当锰浓化高时,磷化反应良好。
另一方面,P的浓化将延迟晶核的形成和生长,劣化反应性,浓化的P的氧化物,推迟了铁的溶解,使磷化性降低。
而表面的锡、铝、钛、铬、铅等会使磷化结晶粗大,造成耐蚀性降低。
5、镀锌板钝化与采用不同镀锌方式的镀锌板镀锌板是否经过钝化对磷化效果有很大的影响。
经过钝化处理后的镀锌板磷化性差,所生成的结晶杂乱粗大。
热浸镀锌与电镀锌板相比,前者的磷化性差,后者的磷化性好。
各种合金的镀锌板磷化差别也很大。
综上所述,在进行磷化处理前,应该先对所处理的材质进行详细的了解,只有这样,才能选择好合适的工艺及配方。
四、磷化前表面调整处理的影响所谓磷化表面调整句是采用磷化表面调整剂使需要磷化的金属表面改变微观状态,促使磷化过程中形成结晶细小的、均匀、致密的磷化膜。
磷化前零件的表面处理对磷化膜质量影响极大,尤其是酸洗或高温强碱清洗对薄层磷化影响最明显。
研究结果表明,冷轧钢板表面存在着一层厚度为(50~150)*10-10m的四氧化三铁和三氧化二铁的完整氧化层,磷酸盐结晶就在此基础上生成,得到完整致密的磷化膜。
如果经过酸洗,则只剩下30*10-10m以下的三氧化二铁氧化层,过于薄且不完整,所以很难得到良好均匀的磷化膜,还因为酸洗表面产生析碳,也影响磷化膜的形成。
对于高温或强碱清洗,由于钢板表面上的活性点转变成氧化物或氢氧化物,使构成磷化膜的结晶晶核减少,因而促使生成稀疏粗大的结晶,影响磷化质量,尤其是低温薄层里边化及低锌磷化对预处理特别敏感,不进行表面调整处理,就难形成磷化膜。
最初采用的是3~5%的草酸水溶液做磷化表面调整剂,现在采用效果更好的磷酸钛胶体溶液处理,由于胶粒表面能很高,对物体表面有极强的吸附作用,胶体微粒吸附在零件表面上形成均匀的吸附层,在磷化时,这层极薄的吸附层就是一层分布均匀,数量极多的磷酸盐结晶晶核,因而促进结晶均匀快速形成,限制了大晶体的生长,结果就促使了磷化膜的细化和致密,提高了成膜性,缩短了磷化时间,降低膜厚,同时也能消除钢铁表面状态的差异对磷化质量的影响。
在工艺生产中,表面调整剂的用量约为0.5g/m2,在生产中应注意保持槽液的良好,避免沉淀。
另外应防止碱酸及磷化液进入表面调整工作液,以防止工作液因污染而失效。
五、磷化工艺(含设备)管理方面的影响除了磷化处理剂及被处理钢材的影响外,很多影响因素存在于磷化工艺及管理方面。
1、磷化工艺的设计应合理磷化工艺包括脱脂、除锈、表面调整、磷化、钝化及各工序间的水洗,有的还包括水洗后的烘干。
一般希望除锈工序不安排在前处理生产线上,他会造成很大的弊端。
酸雾对生产线环境的污染易造成零件再度生锈,零件焊缝处很难洗净,造成耐蚀性大幅度下降。
因此要加强防锈,让冷轧板不通过酸洗,非酸洗的在成型前先进行酸洗。
2、前处理的结构是否满足工艺与材料的要求生产实践中,由于窜水、加热系统、除渣系统、加料系统等方面的原因,造成许多磷化质量问题。
这就要求对设备结构进行管理和要求:3、工艺管理月测一次脱脂液含油量(要求<4g/L)。
此外,设备维护也很重要,要做到及时换槽。
除磷化液外,一般槽液更换期均不超过三个月。
磷化换热器应定期用硝酸清洗一次,以保证管道畅通。
喷嘴、喷管也要进行疏通,保证畅通。
4、材料间配套及其他相关项目的影响磷化剂与其前后处理材料间有一定相关性。
如酸洗及高碱度的脱脂处理后,钢材表面发生变化,不利于磷化,必须配合表面调整剂才能进行低锌薄膜磷化。
配槽用的工业水质也有较大的影响,某些地区的水质很硬,电导率高达800 μS/cm。
用他们配制磷化液会出现沉渣异常多,用他来配制表面调整剂,可使某些表面调整剂失效导致磷化不上或质量极差。
5、磷化后的钝化处理磷化后的钝化处理均指对磷化膜采用含铬的酸性水溶液补充处理。
这样可以进一步提高磷化膜的耐蚀性。
钝化的作用有以下俩方面:一是使磷化膜空隙中的暴露的金属进一步氧化,或生成铬化层,填补磷化膜孔隙,使其稳定于大气之中,以便提高磷化膜单层的防锈能力,也称为封闭处理。
二是通过含铬的酸性处理液处理,可以去掉磷化膜表层疏松结构及包含在其中的各种水溶性残留物,降低磷化膜在电泳时的溶解量,以提高涂抹的耐蚀性。
6、磷化膜的干燥磷化膜水洗后烘干有俩个目的。
一是为后面溶剂型涂料施工做准备,以去除表面水分。
二是进一步提高涂装后膜的耐蚀性。
作为提高性能的磷化后的烘烤,其温度应在(130~150)度,否则,只起去除水分、表干的作用。
7、磷化方式的影响最先采用的是浸渍法,由于其处理时间长,后来采用了喷射法,同时对磷化液进行了改良,是处理时间缩短至(1~3)分钟。
单在有些时候,由于工件的复杂性,就需采用浸渍法,而喷淋则会使有的地区磷化不上。
此外,浸渍法比喷淋法处理后的磷化膜性能好的多,故现在仍然广泛应用在实际生产中。