钢铁件磷化处理技术的应用及发展趋势

钢铁的磷化处理-概述1、钢铁磷化概念在含有锌、铁、锰的磷酸盐溶液中，由于金属和溶液的界面上发生化学反应，生成难溶于水的磷酸盐，使钢铁表面形成一层附着良好的保护膜，这种方法称为钢铁磷化。

磷化膜具有微孔结构，在通常大气条件下比较稳定，具有一定的防锈能力，作用漆膜的底层，可以显著地提高涂层的附着力和耐蚀性能。

磷化膜还具有良好的润滑性能，对熔融金属无附着力，并有较高的电绝缘性能，磷化处理对钢制品的抗拉强度、伸长率、弹性、磁化等均无影响，仅疲劳强度略有下降。

磷化膜形成过程中相应地伴随铁的溶解，因而磷化后钢制品的尺寸变化甚微，由于磷化具有这些良好的特性，在工业生产中被广泛地采用。

2、磷化膜的分类①假转化膜是靠磷化液中本身含有的阳离子来成膜的，其膜是结晶型的，如RYY-8838#、RYY-6602#等。

②转化膜是靠铁基体有限的腐蚀产生的铁离子来成膜的，加入碱金属离子不参与成膜，其膜为无定型的，如RYY-5501#。

3、磷化膜的组成和性质①组成分类：②性质A、提高钢铁表面和耐蚀性，吸附性，耐磨性；B、磷化膜的化学稳定性差单独使用必须经后处理；C、磷化后其基体金属的硬度，磁性等均保持不变，但对于高强度钢（强度≥1000N/mm2）磷化后必须进行除氢处理（130-200℃下处理1-4小时）。

D、不粘附熔融金属（Sn、Al、Zn）E、电绝缘性厚10微米，电阻约为5×109ΩF、脆性③磷酸铁与磷酸锌系比较系列优点缺点反应类型磷酸铁系单液使用，用量小，沉淀少,操作简单膜薄，防锈期短，使用寿命短沉积型磷酸锌系防锈期长，皮膜均匀细腻，使用寿命长需加B剂，表调过程，有沉淀置换型④、磷化膜的用途；A、作防护装饰涂底层；B、作防腐蚀涂油底层；C、作冷加工润滑用磷化膜；D、减磨润滑用磷化膜；E、电绝缘用。

⑤、磷化处理分类：磷化处理有许多分类方法，工业生产上较通用的有如下几种：1）按磷化液组成，以阳离子为主可分为：锌系、铁系和锰系三大类：2）按处理温度可分为①高温磷化(90-98℃)；②中温磷化(50-70℃)；③低温磷化(20-35℃)。

钢铁常温磷化处理工艺分析作者：段成林来源：《科学与财富》2019年第13期摘要：磷化是加强金属抗蚀性能最为常用的一种方式。

钢铁件通常会经过涂装以实现防腐、防锈的目标，在涂装以前均需实施除锈、除油、钝化以及磷化等相关处理，以增强漆膜的附着力与耐蚀性。

本文就钢铁常温磷化处理工艺进行深入地分析。

关键词：钢铁；常温；磷化；工艺1.引言钢铁常温磷化依托降低能耗、操作便利、沉渣较少以及成本低等优势逐渐引起了各个企业的高度关注。

然而，在日常生产环节，常温磷化与中、高温磷化相似，往往会由于各种原因而出现磷化后返锈、磷化膜不均匀等问题。

此便需要表面处理技术工作者积累大量经验，可以及时、妥善地解决上述问题。

2.磷化简介磷化是最为常见的前处理技术，原理层面应归属化学转换膜处理，大都运用于钢铁表面磷化，有色金属（比如：锌、铝）件同样可以进行磷化。

磷化是经过电化学又或是化学反应产生磷酸盐化学转化膜的环节，所产生的磷酸盐转化膜便是“磷化膜。

磷化的最终目标是为基体金属提供相应的保护，避免金属发生腐蚀；主要运用于涂漆前打底，增强漆膜的附着力与耐蚀性；在金属冷加工过程中发挥着降低摩擦的效用。

3.磷化处理技术发展历程磷化处理技术运用于工业中已经有了100多年的历史，主要有以下三个发展阶段：第一，磷化技术奠基阶段。

将磷化膜运用于钢铁件的保护膜，最早可追溯至英国Charles Ross在1869年所取得的专利。

在此以后，磷化技术逐渐运用于工业制度。

在经历了100多年的发展后，磷化处理工艺累积了大量的有益经验。

第二，磷化技术快速发展阶段。

在1909年，美国T.W.Coslet将氧化锌、锌又或是磷酸锌盐溶于磷酸当中生产出了全球首个锌系磷化液。

此研究成果在较大程度上推动了磷化技术的发展，丰富了磷化技术的发展空间。

由Parker防锈公司开发的Parco Power配制磷化液，弥补了很多不足，将磷化处理时间缩减到1h以内。

在1929年，Bonderizing磷化技术将磷化时间缩减到10min内。

不锈钢磷化处理的作用
一、什么是磷化？
磷化是常用的前处理技术，原理上应属于化学转换膜处理，主要应用于钢铁表面磷化，有色金属（如铝、锌）件也可应用磷化。

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，所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化膜。

二、磷化处理的作用？
磷化处理工艺主要用在金属表面，目的也是为金属表面提供一层保护膜，让金属与空气隔绝，防止其被腐蚀；还会用于一些产品涂漆之前的打底，有了这层磷化膜能够提高漆层的附着力和防腐蚀能力，提高装饰性让金属表面看起来更漂亮，并且还能够在部分金属冷加工过程中起到润滑的作用。

经过磷化处理后能让工件在很长时间内不会氧化生锈，所以磷化处理的应用非常广泛，也是常用的一种金属表面处理工艺，在汽车，船舶，机械制造等行业中应用越来越多。

另外磷化膜除了和基体有很好的结合性，它与油漆涂层有良好的结合力，这就是说磷化后再喷漆，漆膜不容易脱落。

钢铁的锌系磷化介绍钢铁的锌系磷化是一种常用的防腐涂层技术。

通过在钢铁表面形成一层锌系磷化膜，可以有效地提高钢铁的耐腐蚀性能。

本文将介绍钢铁的锌系磷化的原理、应用场景以及制备方法。

原理钢铁的锌系磷化是一种化学转化涂层技术，通过在钢铁表面形成一层磷酸盐的膜，可以降低钢铁表面的电极电位，形成一种阴极保护的效果。

同时，在磷化膜的表面还可形成一层锌层，进一步提高防腐性能。

钢铁的锌系磷化的防腐机理主要有以下几个方面：1.阴极保护：磷酸盐膜具有一定的电阻性，可以降低钢铁表面的电极电位，从而形成一种阴极保护的效果，延缓钢铁表面的腐蚀速度。

2.锌层保护：在磷化膜的表面形成一层锌层，可以进一步提高防腐性能。

锌具有较高的阳极溶解电位，可以起到防腐的作用。

3.磷酸盐膜的吸附能力：磷酸盐膜具有良好的吸附能力，可以与钢铁表面的氧化铁发生反应，形成一个致密的磷酸盐膜。

这种膜具有很好的附着力和耐腐蚀性能。

应用场景钢铁的锌系磷化技术广泛应用于钢结构、汽车零部件、船舶、建筑材料等领域。

主要用于提高钢铁材料的耐腐蚀性能，延长使用寿命。

具体应用场景包括：1.钢结构：钢结构在室内外环境下易受到腐蚀，通过施加锌系磷化涂层可以有效延缓腐蚀速度，提高钢结构的耐久性。

2.汽车零部件：汽车零部件常暴露在潮湿、多灰尘的环境中，易受到腐蚀影响。

通过施加锌系磷化涂层可以提高零部件的耐腐蚀性能，延长使用寿命。

3.船舶：船舶在海洋环境中容易受到海水腐蚀。

通过施加锌系磷化涂层可以提高船舶的耐腐蚀性能，延长使用寿命。

4.建筑材料：建筑材料在室外环境下易受到大气环境和酸雨的腐蚀。

通过施加锌系磷化涂层可以提高建筑材料的耐腐蚀性能，延长使用寿命。

制备方法钢铁的锌系磷化有多种制备方法，常用的方法包括酸洗法、电化学法和浸泡法等。

1.酸洗法：将钢铁表面经过酸洗处理，去除表面的氧化铁和杂质，然后放入磷酸盐溶液中进行磷化反应。

这种方法制备的锌系磷化膜结构致密，耐腐蚀性能较好。

磷化处理在实际生产中的应用磷化是大幅度提高金属表面耐腐蚀性的一个简单可靠、费用低廉、操作方便的工艺方法，因此被广泛的应用在实际生产中。

现代磷化工艺流程一般为：脱脂→水洗→除锈→表调→磷化→水洗→烘干。

1、脱脂钢材及其零件在储运过程中要用防锈油脂保护，一般合金在压力加工时要用到拉延油，林件在切削加工时要接触乳化液，热处理时可能接触冷却油，零件上还经常有操作者手上的油迹和汗迹，零件上的油脂还总是和灰尘等杂质掺和在一起的。

零件上的油脂不仅阻碍了磷化膜的形成，而且在磷化后进行涂装时会影响涂层的结合力、干燥性能、装饰性能和耐蚀性。

要脱去金属表面的油脂，首先就要了解油脂的有关性质：1、油污的性质和组成在选择脱脂方法和脱脂剂时，首先要了解金属表面所带的油污的性质和组成，只有这样，才能进行正确的选择，达到满意去油效果。

1、1、油污的组成(1)、矿物油、凡士林他们是防锈油、防锈脂、润滑油、润滑脂及乳化液的主要成分。

（2）皂类动植物油脂、脂肪酸等他们是拉延油的主要成分。

（3）防锈添加剂他们是防锈油和防锈脂的主要成分。

此外，金属屑、灰尘及汗渍等污物也会混杂在上述的油污中。

1、2油污的性质（1）化学性质根据油污能否与脱脂剂发生化学反应而分为可皂化油污和不可皂化油污。

植物油脂和动物油脂是可皂化的，他们可以依靠皂化、乳化和溶解的作用脱除。

矿物油和凡士林是不可皂化的，他们只能依靠乳化或溶解的作用来脱除。

（2）物理性质根据油污黏度或滴落点的不同，其形态有液体和半固体。

黏度越大或滴落点越高，清洗越困难。

根据油污对基体金属的吸附作用，可分为极性油污和非极性油污。

极性油污，如含有脂肪酸和极性添加剂的油污，有强烈的吸附在基体金属上的倾向，清洗较困难，要靠化学作用或较强的机械作用力来脱除。

此外，某些油污，如含有不饱和脂肪酸的拉延油，长期存放后，氧化聚集形成薄膜，含有固体粉料的拉延油，细微的粉料吸附在基体金属表面上，还有当油污和金属腐蚀物等混合在一起，都会极大的增加清洗的难度。

浅析金属常温磷化及其发展趋势摘要：磷化技术是当前采用较多的金属表面处理技术，在涂装工业中，由于锌盐磷化能够显著增加复合涂层的耐久性和使用寿命而被广泛应用。

但是一般的磷化温度都比较高，开发常温节能、无毒低污染的磷化工艺己成为当今磷化工艺的主要研究方向。

关键词：金属常温磷化；优点；影响因素；发展趋势随着现代工业对能源的需求量日益增加、能源危机的出现，节能受到了人们的高度重视。

而常温磷化不仅易于控制，能改善工作环境，而且结晶细，节省能源，因此常温磷化工艺备受关注。

尤其近几年来，国外大型表面处理商纷纷涌入中国市场，而国内常温磷化产品比较单一。

因此对我们来讲，常温磷化不仅是一个趋势，而且我们还将面临着很大的挑战。

随着磷化技术的发展，常温锌系磷化将成为应用非常广泛的一种磷化工艺，特别是在家用电器行业，低温常温锌系磷化完全占有统治地位，甚至在汽车行业低温常温磷化也占有一定的比重。

1 磷化技术的发展英国人Charles Ross于19世纪60年代发现磷化技术，其将烧红的钢铁放入磷酸中，从而在钢表面形成磷化膜，起到防锈效果。

1906年Coslett ThomasWatts申请了第一份磷化专利GB190608667 A，其发明了一种磷化浴，该磷化浴由1份铁屑、4份磷酸和160份水组成，是世界上最早的可实用的磷化工艺。

美国申请US1873363 A于1929年最早提出，在磷化液中加入铜可使磷化反应加速，具有重要意义。

随后，美国专利US1911726 A公开了在酸性磷酸盐溶液中加入硝酸盐、亚硝酸盐、亚硫酸盐、硝酸、钨酸钠、氯酸盐、溴酸盐、碘酸盐等氧化剂可加速金属的磷化。

之后的几十年间，磷化技术少有突破性进展，之前的磷化技术稳步发展。

20世纪70年代以来，随着工业生产对金属的依赖，磷化工艺发展迅速，越来越受到人们的重视。

2 常温磷化的优点2.1降低能耗，节省能源。

根据资料显示，磷化温度从70℃降到50℃一般可节能50%以上，从55℃降到30℃则可节能30%以上，而常温磷化处理则根本不需要热源。

钢铁件磷化处理技术的应用及发展趋势摘要：本文就钢铁的磷化处理做了较为详细的叙述，包括磷化处理的分类、工艺、磷化液的选取原则，以及钢铁磷化处理发展过程，最后主要从磷化药剂和磷化设备两方面来简述了磷化处理未来的发展趋势。

关键词：钢铁磷化处理；工艺；原理；磷化剂；发展趋势Abstract: In this paper, phosphate processing steel do a more detailed description, including the classification of phosphate processing, process, selection principle phosphate solution, as well as iron and steel phosphate processing development process, the last major pharmaceutical and phosphate from phosphate both devices to briefly phosphating future trends.Key words: Iron phosphate treatment; Principle; Bonderite; Development trends.1、引言目前随着国民经济的快速发展，钢铁已变成现代生产生活中必不可少的金属材料。

由于铁的物理化学性质决定了它极易受环境的影响，与周围的介质发生化学反应生成锈蚀，使后处理的质量无法保证，从而减少使用寿命。

为解决这个问题，研究金属的防护措施，采用磷化处理技术。

钢铁表面磷化处理，是用化学的方法对要涂装的金属制品进行的必要的预处理。

将金属表面与含磷酸二氢盐的酸性溶液接触，通过化学与电化学反应形成一种稳定的、不溶性的无机化合物膜层[]1。

其主要作用是：通过对金属表面的磷化预处理。

钢铁磷化工艺摘要:磷化技术是当前采用较多的钢铁表面处理技术。

文章介绍了磷化膜的特点、工艺流程、成膜的基本条件和相关的膜层结构。

给出了一种新型磷化工艺，而且得到了彩色磷化的结果，。

提出了常温磷化的工艺条件对成膜质量的影响。

关键词:磷化工艺;磷化着色;常温1 引言磷化处理是在磷酸或磷酸盐的稀溶液中, 通过化学反应在金属表面形成不溶性磷酸盐膜的过程。

磷化膜具有微孔结构。

经填充等处理后, 在大气条件中具有较好的抗蚀性; 由于膜层有良好的吸附能力, 被广泛用作涂料的底层; 膜层还有良好的润滑性能, 用作零件的润滑层, 能降低磨擦, 减少表面产生拉伤或裂纹。

十多年以来, 磷化技术的应用领域不断扩大, 工艺不断完善, 特别是性能比较优异的磷化膜层被陆续开发出来。

2基本成膜物质基本成膜物质包括Zn2+ 、Fe2+ 等金属离子,磷酸根离子及一定浓度的游5 ——10 g/ L ( 铁离子不直接添加到磷化液中, 由基材离酸。

一般Zn2++ 1,溶解获得) 。

PO43- 10——25 g/ L,喷淋浓度偏低, 浸渍浓度偏高, pH 值为2.5——3.5, 酸比20——50。

严格控制酸比, 才能获得结晶细密、膜层完整的优质磷化膜。

3磷化工艺流程除油?水洗?表面活化(除锈) ?水洗?干燥?磷化?水洗?皂化?干燥?涂油(1) 除油:有汽油煤油除油和碱性除油，本实验采用碱性除(用碱石灰) ,以消除汽油煤油除油时除油液。

进入工件沙眼中难以清洗干净(易在磷化膜中产生白色或黄色斑点) 的缺点，但碱性除油可使工件表面钝化。

(2) 表面除锈及活化:用1?4 的HCL 除锈并活化,消除碱性除油对工件表面的钝化,以利于成膜。

(3) 磷化:采用浸入式,有利于工件表面成膜均匀致密。

(4) 皂化:磷化后工件表面呈酸性,经皂化(肥皂液) 后,可消除酸性影响,加固磷化膜牢度。

(5) 涂油:用70 # 机油,常温浸渍5min 左右,磷化膜颜色会进一步加深,由原来黑灰色变为黑亮色,外观效果好,对膜层质量起到保护作用。

钢丝的磷化处理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，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己有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。

磷化膜用作钢铁的防腐蚀保护膜，最早的可靠记载是英国Charles Ross于1869年获得的专利(B.P.No.3119)。

从此，磷化工艺应用于工业生产。

在近一个世纪的漫长岁月中，磷化处理技术积累了丰富的经验，有了许多重大的发现。

一战期间，磷化技术的发展中心由英国转移至美国。

1909年美国T.W.Coslet将锌、氧化锌或磷酸锌盐溶于磷酸中制成了第一个锌系磷化液。

这一研究成果大大促进了磷化工艺的发展，拓宽了磷化工艺的发展前途。

Parker 防锈公司研究开发的Parco Power配制磷化液，克服T许多缺点，将磷化处理时间提高到lho 1929年Bonderizing磷化工艺将磷化时间缩短至10min, 1934年磷化处理技术在工业上取得了革命性的发展，即采用了将磷化液喷射到工件上的方法。

二战结束以后，磷化技术很少有突破性进展，只是稳步的发展和完善。

磷化广泛应用于防蚀技术，金属冷变形加工工业。

这个时期磷化处理技术重要改进主要有:低温磷化、各种控制磷化膜膜重的方法、连续钢带高速磷化。

当前，磷化技术领域的研究方向主要是围绕提高质量、减少环境污染、节省能源进行。

（二）磷化是常用的前处理技术，原理上应属于化学转换膜处理，主要应用于钢铁表面磷化，有色金属（如铝、锌）件也可应用磷化。

（三）磷化基础知识磷化原理1、磷化工件（钢铁或铝、锌件）浸入磷化液（某些酸式磷酸盐为主的溶液），在表面沉积形成一层不溶于水的结晶型磷酸盐转换膜的过程，称之为磷化。

2、磷化原理钢铁件浸入磷化液（由Fe(H2PO4)2 Mn(H2PO4)2 Zn(H2PO4)2组成的酸性稀水溶液，PH值为1-3，溶液相对密度为 1.05-1.10）中，磷化膜的生成反应如下：吸热3Zn(H2PO4)2 Zn3(PO4)2↓+4H3PO4或吸热吸热3Mn(H2PO4)2 Mn3(PO4)2↓+4H3PO4吸热钢铁工件是钢铁合金，在磷酸作用下，Fe和FeC3形成无数原电池，在阳极区，铁开始熔解为Fe2+，同时放出电子。

磷化工艺1 防锈磷化工艺磷化工艺的早期应用是防锈，钢铁件经磷化处理形成一层磷化膜，起到防锈作用。

经过磷化防锈处理的工件防锈期可达几个月甚至几年（对涂油工件而言），广泛用于工序间、运输、包装贮存及使用过程中的防锈，防锈磷化主要有铁系磷化、锌系磷化、锰系磷化三大品种。

铁系磷化的主体槽液成分是磷酸亚铁溶液，不含氧化类促进剂，并且有高游离酸度。

这种铁系磷化处理温度高于95℃，处理时间长达30min以上，磷化膜重大于10g/m2,并且有除锈和磷化双重功能。

这种高温铁系磷化由于磷化速度太慢，现在应用很少。

锰系磷化用作防锈磷化具有最佳性能，磷化膜微观结构呈颗粒密堆集状，是应用最为广泛的防锈磷化。

加与不加促进剂均可，如果加入硝酸盐或硝基胍促进剂可加快磷化成膜速度。

通常处理温度80～100℃，处理时间10～20min，膜重在7.5克/m2以上。

锌系磷化也是广泛应用的一种防锈磷化，通常采用硝酸盐作为促进剂，处理温度80～90℃，处理时间10～15min，磷化膜重大于7.5g/m2,磷化膜微观结构一般是针片紧密堆集型。

防锈磷化一般工艺流程：除油除锈——水清洗——表面调整活化——磷化——水清洗——铬酸盐处理——烘干——涂油脂或染色处理通过强碱强酸处理过的工件会导致磷化膜粗化现象，采用表面调整活化可细化晶粒。

锌系磷化可采用草酸、胶体钛表调。

锰系磷化可采用不溶性磷酸锰悬浮液活化。

铁系磷化一般不需要调整活化处理。

磷化后的工件经铬酸盐封闭可大幅度提高防锈性，如再经过涂油或染色处理可将防锈性提高几位甚至几十倍，见表1。

表1 磷化膜与涂油复合对耐蚀性的影响摘自 Freeman D B.Phosphating and Metal PretreatmentWoodhead-Faukner,1986.2 耐磨减摩润滑磷化工艺对于发动机活塞环、齿轮、制冷压缩机一类工件，它不仅承受一次载荷，而且还有运动摩擦，要求工件能减摩、耐摩。

锰系磷化膜具有较高的硬度和热稳定性，能耐磨损，磷化膜具有较好的减摩润滑作用。

钢铁常温磷化技术冷挤压工艺中，在一定温度的条件下，磷化膜与润滑剂（皂液或乳化剂）发生化学反应，部分脂肪酸皂与磷化膜中磷酸锌Zn3(Po4)2反应，生成润滑性极强的脂肪酸锌Zn(RCOO)2，从而加强了润滑作用。

磷化膜对熔融金属无附着力，可用来防止零件粘附低熔点的熔融金属。

可用于局部渗氮零件防止沾锡，还可用来避免压铸零件与模具的粘结，减少磨擦，避免或减少表面产生拉伤或裂痕纹，从而延长模具的使用寿命。

磷化膜层还具有较高的电绝缘性能，可作为硅钢片的电绝缘层。

经磷化处理后，钢铁的力学性能和磁性等基本保持不变。

磷化膜的特色：与基体金属附着力强，结合牢固，致密多孔，对涂料吸附力强。

因此，可作为常用涂料的基底，使磷化层与涂装层产生极强的结合力与抗腐蚀性能。

在大气环境下，经后处理后，其抗腐蚀性能优于氧化发黑保护层。

一般钢材冷挤压时，由于变形而引起升温可达300℃远在磷化膜的热界以下，因此，磷化膜的抗热粘附着好。

常温磷化技术应用范围：1，常温磷化技术可广泛应用于管道、气瓶和形状复杂的钢铁零件内表面上，以及难以用电化学方法获得防护层的零件表面上得到保护膜层。

如应用于汽车工业、齿轮、散热器、制动瓦片、接头、管腔件、螺杆、螺母等。

石化工业、管道、各种阀门、泵壳、轴套、叶片等。

2，五金、模具、机械制造工业，各种模具、五金装饰件，洗衣机壳、平板、量具、电风扇叶片、自行车零部件、缝纫机零部件等。

3，兵器工业、轴承、枪炮、船上泵体、舰上金属件等。

4，航空航天工业、轴承轴颈、活塞、起落件零件、座架、支柱等。

5，涂装工业，增加有机涂层的结合力。

常温磷化技术的优势：磷化工艺按处理温度不同，有高温、中温、常温三种工艺。

高温磷化一般在90℃～98℃下进行。

溶液在高温下工作，挥发量大，成分变化快，磷化膜容易夹杂沉淀物，结晶粗细不均，而且能源耗费极大。

中温磷化一般在50～70℃温度下进行，溶液成分比较复杂，能源耗费大。

而常温在15～45℃下进行，一般不需加热，节约能源，成本低，溶液稳定。

以强氧化剂使钢材表面形成一层致密的金束氧化层，阻止钢材内部腐蚀，工艺配方如下：一、除油污1、配方：碳酸钠7%，氢氧化钠3%，磷酸钠3%，硅酸钠2%，水85%。

2、工艺：溶液加热至80-90摄氏度，浸泡30分钟左右。

二、酸洗1、配方：10%-15%硫酸溶液2、工艺：溶液加热至70-80摄氏度，浸泡30分钟左右。

三、发黑1、配方：氢氧化钠33%，亚硝酸钠10%，磷酸钠2%，水55%。

2、工艺：溶液加热至130-145摄氏度，处理50-80分钟左右。

四、皂化1、配方：肥皂水溶液（30-50g/L）2、工艺：加热至80-100摄氏度，处理10分钟左右。

注意：每道工序后必须清洗处理物铁的磷化处理金属在含有锰、铁、锌的磷酸盐溶液中进行化学处理，使金属表面生成一层难溶于水的磷酸盐保护膜的方法,叫做金属的磷酸盐处理,简称磷化。

其中磷化膜层为微孔结构，厚度一般在5～20微米，膜的颜色一般由暗灰到黑灰色，与基体结合牢固，具有良好的吸附性、润滑性、耐蚀性、不粘附熔融金属（锡、铝、锌）性及较高的电绝缘性等。

磷化膜主要用作涂料的底层、金属冷加工时的润滑层、金属表面保护层以及用作电机硅钢片的绝缘处理、压铸模具的防粘处理等。

磷化处理所需设备简单，操作方便，成本低，生产效率高，被广泛用于汽车、船舶、航空航天、机械制造及家电等工业生产中。

目前用于生产的磷化工艺按磷化温度可分为:高温磷化，中温磷化，常温磷化。

磷化膜的形成机理磷化处理是在含锰、铁、锌的磷酸二氢盐与磷酸组成的溶液中进行的。

这些磷酸二氢盐可用M(H2PO4)2表示。

处理过程中，二价的锰、铁、锌生成一价、二价和三价磷酸盐，一价磷酸盐可溶，二价磷酸盐稍可溶，三价磷酸盐不溶解，三价磷酸盐在金属表面沉积即形成所谓的磷化膜。

磷化过程中，磷酸盐水解首先发生，即M(H2PO4)2→MHPO4↓+ H3P04，3MHPO4→M3(PO4)2↓+H3P04；然后，待处理的钢铁零件放入溶液后，铁与磷酸相互作用，铁开始溶解，即Fe+2H3P04→Fe(H2P04)2+H2↑，3Fe(H2P04)2→Fe3(PO4)2↓+4H3P04。

防锈作用磷化技术主要工业用途金属制品磷化防锈技术一．前言金属在含有磷酸盐的溶液中进行处理，形成金属磷酸盐化学转化膜，这一工艺过程称之为磷化，所形成的金属磷酸盐转化膜称之为磷化膜。

磷化技术的发展己有一百多年历史，广泛应用于汽车、军工、电器、机械等各个工业领域。

其主要工业用途：防锈作用。

钢铁磷化后其表面覆盖一层磷化膜，起到保护钢铁防止生锈的目的，主要是工序间和库存等室内防锈，一般不用于户外防锈。

耐磨、减摩、润滑作用。

磷化膜的特殊晶粒结构和硬度用于齿轮、压缩机、活塞环等运动承载件，起到耐磨、减少摩擦力作用。

磷化膜具有的润滑功能，在拉丝、拉管等冷加工行业广泛应用，用以提高拉丝拉管速度、减少模具损伤。

用于涂漆底层。

作为涂漆底层是磷化的最大工业应用，约占磷化总的工业应用的60-70%。

磷化膜作为涂漆前的底层，提高漆膜附着力和涂漆层的耐腐蚀能力。

选用适当的磷化甚至可使漆膜附着力提高2-3倍，耐腐蚀性提高1-2倍。

在世界范围内金属的表面装饰与保护手段约有三分之二是通过涂装实现的，只要生产条件许可，涂装前都要进行磷化处理。

其它应用。

磷化还可作为其它用途如电绝缘、表面装饰等。

二．磷化基本原理磷化过程包含了化学与电化学反应。

不同磷化体系、不同基材的磷化反应机理较复杂。

虽然科学家在这方面已做过大量的研究，但至今未完全弄清楚。

在很早以前，曾以一个化学反应方程式简单表述磷化成膜机理：8Fe+5Me(H 2PO 4)2+8H 2O+H 3PO 4→Me 2Fe(PO 4)2·4H 2O(膜)+Me 3(PO 4)·4H 2O(膜)+7FeHPO 4(沉渣)+8H 2↑Me 为Mn 、Zn 、Fe 等。

钢铁在含有磷酸及磷酸二氢盐的高温溶液中浸泡，将形成以磷酸盐沉淀物组成的晶粒状磷化膜，并产生磷酸一氢铁沉渣和氢气。

这个机理解释比较粗糙，不能完整地解释成膜过程。

随着对磷化研究逐步深入，当今，各学者比较赞同的观点是磷化成膜过程主要是由四个步聚组成：a.酸的浸蚀使基体金属表面H+浓度降低Fe – 2e→Fe2+2H++2e→2[H] →H2↑ (1)b.促进剂（氧化剂）加速界面的H+浓度进一步快速降低[氧化剂]+[H] →[还原产物]+H2OFe2++[氧化剂] →Fe3++[还原产物] (2)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。

磷化工艺在工业上的重要应用无论以消耗前处理和磷化化学药品的数量还是以处理钢材的吨位计算，磷化膜的最大用途是作为现代涂装底层。

此外，磷化膜还广泛用于以下方面:(1)作为油或其他防蚀材料的底层。

·(2)作为零件在有油或无油存在下接触面摩擦运动的润滑层，防止零件磨损和擦伤。

(3)与拉延润滑剂结合用作冷变形加工的润滑层。

(4)暂时的或短期的防锈。

(5)作为塑料或橡胶与金属粘结的底层。

涂装前的磷化处理磷化膜提高涂装涂层抗蚀性能的作用很久以前，人们便发现磷化膜能提高钢铁类金属的防护性能。

不过，如果不加后处理，磷化膜的防护性能是有限的。

因此，通常金属表面经磷化处理后，还需根据实际使用情况进行钝化处理、涂油或涂漆以满足防蚀的要求。

任何涂漆金属制品的使用寿命主要决定于涂料层本身的耐久性能和漆膜与制品表面的附着性能。

漆膜的主要作用是防止基体金属在其使用环境内发生腐蚀。

为了达到这个目标，制备金属表面处理的方法应能降低金属表面的活性，从而防止在漆膜与金属界面的膜下腐蚀。

磷化膜用作涂装底层可提高漆膜的附着性能，提高漆膜的耐潮湿和耐浸水性能，可以基本上阻止可能发生的腐蚀扩散。

金属表面的金属或非金属覆膜损坏了之后，便会暴露出基体金属。

由于基体金属的导电性和覆膜与基体之间的毛细管作用，在覆膜损坏的地方便构成微电池，基体便从这里开始腐蚀并向四面八方扩散出去。

覆膜与基体之间的毛细管吸引电解液至覆膜下面，由此产生的膜下腐蚀导致覆膜起泡。

金属表面磷化处理后，腐蚀过程便会被限制在覆膜损坏的地方，因为金属基体的其余部分为非导体的磷化膜所绝缘。

磷化膜还与基体金属牢固地粘结在一起，因而可以防止电解液向水平方向扩散，从而抑制了膜下腐蚀。

涂装预处理中最基本的问题是磷化膜必须与底漆有良好的配套性，而磷化膜本身的防锈性是次要的。

这一点是许多磷化液使用厂家最容易忽略的问题。

在生产实践中，往往碰到厂家对磷化膜的性能要求不科学，片面要求磷化膜的防腐性能，他们要求越高越好，而对与漆膜配套性几乎不关心。

钢铁的磷化处理一、磷化与磷化膜金属在含有锰、铁、锌的磷酸盐溶液中进行化学处理，使金属表面生成一层难溶于水的结晶型磷酸盐保护膜方法，称为磷酸盐处理，也称磷化处理。

磷化膜主要成分是Fe 3（PO 4）2、Mn 3（PO 4）2、Zn 3（PO 4）2，厚度一般为1～50μm ，具有微孔结构，膜的颜色一般由浅灰到黑灰色，有时也可呈彩虹色。

磷化膜层与基体结合牢固，经钝化或封闭后具有良好的吸附性、润滑性、耐蚀性及较高的绝缘性等，广泛应用于汽车、船舶、航空航天、机械制造及家电等工业生产中，如用作涂料涂装的底层、金属冷加工时的润滑层、金属表面保护层以及硅钢片的绝缘处理、压铸模具的防粘处理等。

图6-19所示为经过磷化处理的零部件。

图6-19 经过磷化处理后的零部件涂装底层是磷化的最大用途所在，占磷化总工业用途的60%～70%，如汽车行业的电泳涂装。

磷化膜作为涂漆前的底层，能提高漆膜附着力和整个涂层体系的耐蚀能力。

磷化处理得当，可使漆膜附着力提高2～3倍，整体耐蚀性提高1～2倍。

图6-20所示为涂装底层的汽车磷化处理。

二、钢铁的磷化工艺目前用于生产的钢铁磷化工艺按磷化温度可分为高温磷化、中温磷化和常温磷化三种，膜厚度一般为5～20μm ，且朝着中低温磷化方向发展。

按磷化成膜体系主要分为：锌系、锌钙系、锌锰系、锰系、铁系、非晶相铁系六大类。

（1）钢铁磷化种类 钢铁磷化分为高温磷化、中温磷化和常（低）温磷化。

图6-20 涂装底层的汽车磷化处理1）高温磷化的工作温度为90～98℃，处理时间为10～20min。

其优点是磷化速度快，膜层较厚；膜层的耐蚀性、结合力、硬度和耐热性都比较好；缺点是工作温度高，能耗大，溶液蒸发量大，成分变化快，常需调整；膜层容易夹杂沉淀物且结晶粗细不均匀。

高温磷化主要用于要求防锈、耐磨和减摩的零件，如螺钉、螺母、活塞环、轴承座等。

2）中温磷化的工作温度为50～70℃，处理时间为10～15min。

其优点是磷化速度较快，膜层的耐蚀性接近高温磷化膜，溶液稳定，磷化速度快，生产效率高，目前应用较多；缺点是溶液成分较复杂，调整麻烦。

金幞表面处理技术　近年来，金幞表面处理技术获得了迅速发幕，已广滛应用于众多领域。

在表面处理技术及工程中，前处理占有极为重要的地位，他不仅作为表面处理前的一种"预处理工序"不可或缺，而且与后续表面处理的成败密切相关。

除溹、除锈、磷化、防锈等基体前处理是为金幞涂幂技术、金幞防护技术做准备的，基体前处理质量对此后涂幂制备和金幞的使用有很大的影响。

例如，对有磷化和无磷化处理的同一涂幂进行盐雾试验，其结果是防腐蚀能力相差大约一倍。

可见除溹、除锈、防锈、磷化等前处理对涂幂的防锈能力和金幞的防护能力起着至关重要的作用。

基体前处理的目的：一是增加涂幂与基体的结合强度既加大附着力，二是增加涂幂的功能如防腐蚀、防磨损及润滑等特殊功能。

随着金幞加工业、铁路制造业、湽车行业的飞速发幕，对生产各种金幞制品及铁路、湽车零部件产品的质量有了更高要湂，通过长期的实践证明，一些简单、简易的前处理方式，已经不能满足金幞加工及涂装的基本要湂。

只有采用标准的前处理生产工艺，才能使钢铁表面形成一幂标准的磷酸盐膜和防护膜，以满足金幞加工和涂装处理的质量要湂。

因此，选用低成本、低能耗、高品质的金幞前处理产品，是企业保证涂装质量和防护质量稳定与否的重要因素。

1、钢铁表面前处理工艺的必然： 钢铁表面在轧制或应用过程中，其表面有不同程度的溹脂、渧化皮或铁锈等杂质的存在，在进行加工和涂装处理前，需对其进行清除处理，然后才能作为商品进行销售。

如果不这样做帱会严重地影响产品的外观质量和使用寿命，失去产品的竞争能力。

如果钢铁表面未经处理帱进行涂装，其涂幂内的渧化皮、铁锈或溹脂被涂幂所掩盖，不久帱会出现涂幂脱落等现蹡，使所销售的产品呈现出锈迹斑斑的外观，失去了产品在市场上的竞争能力，因此钢铁表面进行前处理的必然性已引起广大企业的极大重视。

1、钢铁表面的除溹处理： 我们了解到常用的除溹方滕有：溶剂除溹、电化学除溹、化学除溹及表面活性剂除溹和手工除溹及机械除溹等。