磷化膜厚度或膜重

磷化分类与用途1、按磷化处理温度分类（1）高温型80—98℃处理时间为10-20分钟，形成磷化膜厚达10-30g/m2,溶液游离酸度与总酸度的比值为1：（7-8）优点：膜抗蚀力强，结合力好。

缺点：加温时间长，溶液挥发量大，能耗大，磷化沉积多，游离酸度不稳定，结晶粗细不均匀，已较少应用。

（2）中温型50-75℃，处理时间5-15分钟，磷化膜厚度为1-7 g/m2，溶液游离酸度与总酸度的比值为1：（10-15）优点：游离酸度稳定，易掌握，磷化时间短，生产效率高，耐蚀性与高温磷化膜基本相同，应用较多。

（3）低温型30-50℃节省能源，使用方便。

（4）常温型10-40℃常（低）温磷化（除加氧化剂外，还加促进剂），时间10-40分钟，溶液游离酸度与总酸度比值为1：（20-30），膜厚为0.2-7 g/m2。

优点：不需加热，药品消耗少，溶液稳定。

缺点：处理时间长，溶液配制较繁。

2、按磷化液成分分类（1）锌系磷化（2）锌钙系磷化（3）铁系磷化（4）锰系磷化（5）复合磷化磷化液由锌、铁、钙、镍、锰等元素组成。

3、按磷化处理方法分类（1）化学磷化将工件浸入磷化液中，依靠化学反应来实现磷化，应用广泛。

（2）电化学磷化在磷化液中，工件接正极，钢铁接负极进行磷化。

4、按磷化膜质量分类（1）重量级（厚膜磷化）膜重7.5 g/m2以上。

（2）次重量级（中膜磷化）膜重4.6-7.5 g/m2。

（3）轻量级（薄膜磷化）膜重1.1-4.5 g/m2。

（4）次轻量级（特薄膜磷化）膜重0.2-1.0 g/m2。

5、按施工方法分类（1）浸渍磷化适用于高、中、低温磷化特点：设备简单，仅需加热槽和相应加热设备，最好用不锈钢或橡胶衬里的槽子，不锈钢加热管道应放在槽两侧。

（2）喷淋磷化适用于中、低温磷化工艺，可处理大面积工件，如汽车、冰箱、洗衣机壳体。

特点：处理时间短，成膜反应速度快，生产效率高，且这种方法获得的磷化膜结晶致密、均匀、膜薄、耐蚀性好。

金属磷化处理在各类制造业中对钢、镀锌钢、锌和铝等金属作磷化处理是表面处理中的重要步骤。

在油漆前的金属表面预处理中作磷化处理的目的是为了增强材料的抗腐蚀能力、帮助冷成形、改善部件在滑动接触时的摩擦性能。

本文将用实例来加以说明。

磷酸锌是一种在金属基材上生成的晶型转化膜,这种膜是利用了那些先让溶于酸的金属离子起反应然後经水稀释而成的磷化液来处理生成的。

传统的电镀法是利用电流在金属上生成镀膜,磷化则是让金属与磷化液接触发生酸蚀反应而生成磷化膜的。

硝酸和磷酸是常用的用于溶解金属的无机矿物酸。

依照工艺要求可以在磷化液中添加锌、镍和锰等金属离子。

为了得到特殊的效果,也可加一些其它金属离子,磷化液中加镍能提高材料的抗腐力 加快磷化反应。

近年来所发展的无镍工艺的效果已经也可在各方面与含镍工艺相竞争。

在磷化液中加入促进剂可以提高磷化反应速度、消除氢气的影响和控制磷化渣的生成。

促进剂可以是单一的物质、也可以为取得最佳效果而将几种物质混合一起使用。

可以选用的促进剂有亚硝酸盐/硝酸盐、氯酸盐、溴酸盐、过氧化物和一些有机物(如:硝基苯磺酸钠)。

在对热浸镀锌板或铝板作磷化处理时还常添加游离或络合的氟化物。

图1是使用不同的磷化工艺所生成的各种磷酸盐晶体。

一,磷化反应机理:1. 酸蚀反应金属表面与磷化液发生的第一个反应是将某些金属从表面溶解下来的酸蚀反应。

不同的磷化液对钢的酸蚀速度约1-3 g/m2;作厚膜磷化时,酸蚀反应速度还要求高许多。

酸蚀反应对形成涂膜是非常重要的,因为它既可净化金属表面、又能提高漆膜的附著力。

在酸蚀反应发生时,由于金属表面的溶解,所以紧靠表面的磷化液中的游离酸被消耗,金属离子进入磷化液,所溶入的金属离子类型与所处理的基材有关。

在磷化液中添加氧化促进剂可减少酸蚀反应时所生成的氢气:钢表面: Fe + 2H+1 + 2Ox →Fe+2 + 2HOx镀锌钢表面: Zn + 2H+1 + 2Ox →Zn+2 + 2HOx铝表面: Al + 3H+1 + 3Ox →Al+3 + 3HOx2. 磷化反应:在磷化液中所发生的第二个反应是磷化。

磷化分类磷化的分类方法很多，但一般是按磷化成膜体系、磷化膜厚度、磷化使用温度、促进剂类型进行分类。

2.1 按磷化膜体系分类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。

锌系磷化槽液主体成他是：Zn2+、H2PO3-、NO3-、H3PO4、促进剂等。

形成的磷化膜主体组成（钢铁件）：Zn3(po4)2·4H2O 、Zn2Fe(PO4)2·4H2O。

磷化晶粒呈树枝状、针状、孔隙较多。

广泛应用于涂漆前打底、防腐蚀和冷加工减摩润滑。

锌钙系磷化槽液主体成分是：Zn2+、Ca2+、NO3-、H2PO4-、H3PO4以及其它添加物等。

形成磷化膜的主体组成（钢铁件）：Zn2Ca(PO4)2·4H2O、Zn2Fe(PO4)2·4H2O、Zn3(PO4)2·4H2O。

磷化晶粒呈紧密颗粒状（有时有大的针状晶粒），孔隙较少。

应用于涂装前打底及防腐蚀。

锌锰系磷化槽液主体组成：Zn2+、Mn2+、NO3-、H2PO4-、H3PO4以及其它一些添加物。

磷化膜主体组成：Zn2Fe(PO4)2·4H2O、Zn3(PO4)2·4H2O、(Mn,Fe)5H2(PO4)4·4H2O，磷化晶粒呈颗粒-针状-树枝状混合晶型，孔隙较少。

广泛用于漆前打底、防腐蚀及冷加工减摩润滑。

锰系磷化槽液主体组成：Mn2+、NO3-、H2PO4、H3PO4以及其它一些添加物。

在钢铁件上形成磷化膜主体组成：(Mn,Fe)5H2(PO4)4·4H2O。

磷化膜厚度大、孔隙少，磷化晶粒呈密集颗状。

广泛应用于防腐蚀及冷加工减摩润滑。

铁系磷化槽液主体组成：Fe2+、H2PO4、H3PO4以及其它一些添加物。

磷化膜主体组成（钢铁工件）：Fe5H2(PO4)4·4H2O,磷化膜厚度大，磷化温度高，处理时间长，膜孔隙较多，磷化晶粒呈颗粒状。

应用于防腐蚀以及冷加工减摩润滑。

磷化膜检测标准一、膜厚检测1.膜厚是指磷化膜在基材表面形成的保护层的厚度。

2.膜厚的检测方法可以采用重量法或者仪器测量法。

3.重量法是通过称量磷化处理前后的基材重量，计算出膜的厚度。

4.仪器测量法是使用膜厚测量仪进行测量，一般采用非接触式测量方式。

5.膜厚应符合产品要求或者工艺规定。

二、外观检测1.外观检测主要是对磷化膜的表面状态进行检查。

2.观察磷化膜表面是否光滑、平整、无气泡、无针孔、无杂质等缺陷。

3.磷化膜的颜色应均匀一致，符合产品要求或者工艺规定。

三、硬度检测1.硬度检测是评价磷化膜硬度的重要指标之一。

2.常用的硬度检测方法有洛氏硬度计法和维氏硬度计法。

3.洛氏硬度计法是通过在磷化膜表面施加一定重量的压头，测量压痕深度来评价硬度。

4.维氏硬度计法是通过在磷化膜表面施加较小负荷，测量压痕面积来评价硬度。

5.硬度应符合产品要求或者工艺规定。

四、耐蚀性检测1.耐蚀性检测是评价磷化膜防腐蚀性能的重要指标之一。

2.常用的耐蚀性检测方法有盐雾试验和湿热试验等。

3.盐雾试验是在一定温度和湿度的环境下，向磷化膜表面喷洒一定浓度的盐溶液，根据耐蚀性表现进行评价。

4.湿热试验是在一定温度和湿度的环境下，对磷化膜进行恒温恒湿处理，根据耐蚀性表现进行评价。

5.耐蚀性应符合产品要求或者工艺规定。

五、附着力检测1.附着力检测是评价磷化膜与基材之间的粘合强度的重要指标之一。

2.常用的附着力检测方法有划痕法和剥离试验法等。

3.划痕法是通过在磷化膜表面施加一定重量的划痕，观察划痕周围是否有剥离现象来判断附着力。

4.剥离试验法是通过在磷化膜和基材之间施加一定力量，观察剥离现象来判断附着力。

5.附着力应符合产品要求或者工艺规定。

六、耐温性检测1.耐温性检测是评价磷化膜在不同温度下的性能表现的重要指标之一。

2.常用的耐温性检测方法有热冲击试验和高温试验等。

3.热冲击试验是在短时间内将磷化膜暴露在高温和低温环境下，观察其变化情况来判断耐温性。

磷化膜质量的评定磷化膜质量的评定1外观目视法好的磷化膜外观均匀完整细密、无金属亮点、无白灰。

锌系磷化膜为灰色膜，铁系磷化为彩虹色膜。

而铝及铝合金则为无色或彩色铝皮膜。

2微观结构显微镜法以金相显微镜或电子显微镜将磷化膜放大到100〜1000倍，观察结晶形状、尺寸大小及排部情况。

结晶形状以柱状晶为好。

结晶尺寸小些为好，一般控制在儿十微米以下，排部越均匀, 孔隙率越小越好。

3厚度（或重量法）测定法对于钢板的磷化膜方法是将磷化板浸在75度，质量分数喂％的铭酸溶液中（10~15） min以去除磷化膜，然后除去膜层前后的重量差求的膜重。

3腐蚀性能测定法最常用的是硫酸铜点滴实验法。

现在常与下道工序进行后根据用户要求进行盐雾试验、耐温热试验或循环周期试验等。

4抗冲击试验常常是进行涂装后一起测定，当用49Ncm对涂装后的磷化板进行冲击试验时，当冲击后的样板的反面冲击点不产生放射性裂纹时，即可确定该磷化膜的质量较好。

5二次附着力测定磷化膜涂装后测定的附着力为一次附着力。

在一定条件下进行耐温水实验后测定的附着力称为二次附着力。

一般是在耐水试验后的样板上用划格法作附着力的测定，以胶带剥离后观察涂膜脱落等级，一般均为平行比较实验。

6磷化膜孔隙率的测定取14%的NaCL和3%的铁氧化钾溶液，表面活性剂的质量分数为0.1%的蒸储水溶液，保存在褐色瓶中24小时，用滤纸过滤。

使用时将滤纸切成长、宽均为2.5厘米的纸片，用塑料镇子将纸片浸入上述溶液中，提出滴净多余试液，将他覆盖在戴测的磷化膜表面，经过一段时间（1分钟）后将试纸拿掉，观察膜层表面，有兰色斑点处表示有孔隙部分。

7磷化膜的耐碱性比较磷化膜在浸碱液0.1 mol/L的氢氧化钠，25度，5分钟前后的质量差，可以得到磷化膜在碱液中的溶解量。

8磷化膜的耐酸性比较磷化膜在PH值位为2的酸液中的溶解量来评价磷化膜的耐酸性。

9磷化膜P比P比最初定义为P/（P+H）,其中P为磷酸二锌铁，H为磷酸锌，因此P比的高低表示磷化膜中磷酸二锌铁所占比率的高低。

磷化前处理技术在实际生产中的应用一、磷化膜质量评定项目与方法1、外观目视法好的磷化膜外观均匀完整细密、无金属亮点、无白灰。

锌系磷化膜为灰色膜，铁系磷化为彩虹色膜。

而铝及铝合金则为无色或彩色铝皮膜。

2、微观结构显微镜法以金相显微镜或电子显微镜将磷化膜放大到100~1000倍，观察结晶形状、尺寸大小及排部情况。

结晶形状以柱状晶为好。

结晶尺寸小些为好，一般控制在几十微米以下，排部越均匀，孔隙率越小越好。

3、厚度（或重量法）测定法对于钢板的磷化膜方法是将磷化板浸在75度，质量分数喂%的铬酸溶液中（10~15）min以去除磷化膜，然后除去膜层前后的重量差求的膜重。

3、腐蚀性能测定法最常用的是硫酸铜点滴实验法。

现在常与下道工序进行后根据用户要求进行盐雾试验、耐温热试验或循环周期试验等。

4、抗冲击试验常常是进行涂装后一起测定，当用49N•cm对涂装后的磷化板进行冲击试验时，当冲击后的样板的反面冲击点不产生放射性裂纹时，即可确定该磷化膜的质量较好。

5、二次附着力测定磷化膜涂装后测定的附着力为一次附着力。

在一定条件下进行耐温水实验后测定的附着力称为二次附着力。

一般是在耐水试验后的样板上用划格法作附着力的测定，以胶带剥离后观察涂膜脱落等级，一般均为平行比较实验。

6、磷化膜孔隙率的测定取14%的NaCL和3%的铁氰化钾溶液，表面活性剂的质量分数为0.1%的蒸馏水溶液，保存在褐色瓶中24小时，用滤纸过滤。

使用时将滤纸切成长、宽均为 2.5厘米的纸片，用塑料镊子将纸片浸入上述溶液中，提出滴净多余试液，将他覆盖在戴测的磷化膜表面，经过一段时间（1分钟）后将试纸拿掉，观察膜层表面，有兰色斑点处表示有孔隙部分。

6、磷化膜的耐碱性比较磷化膜在浸碱液0.1mol/L的氢氧化钠，25度，5分钟前后的质量差，可以得到磷化膜在碱液中的溶解量。

7、磷化膜的耐酸性比较磷化膜在PH值位为2的酸液中的溶解量来评价磷化膜的耐酸性。

耐腐蚀磷化、耐磨磷化、涂覆磷化的标准如下：耐腐蚀磷化：要求磷化膜在盐水浸泡法下的耐蚀性，即在3%NaCl 水溶液中，在15～25℃温度下，浸泡1小时不应出现锈蚀。

此外，对于漆前磷化，要求磷化与油漆配套后的耐蚀性。

磷化后的刹车片还需要进行清洗和干燥处理，以确保刹车片表面的磷化膜质量和均匀度。

耐磨磷化：磷化膜的厚度在
5-15微米之间，过厚或过薄都会影响磷化膜的耐磨性和摩擦性能。

涂覆磷化：磷化后的涂漆用磷化膜重应低于7.5克/m2。

涂漆用磷化膜外观应为结晶致密、连续均匀的浅灰到深灰色膜，允许出现轻微的水迹、铬酸盐痕迹、轻微挂灰现象。

但对于磷化膜出现泛黄生锈、磷化膜疏松、磷化露底局部无膜以及严重挂灰则是被禁止的。

锰系磷化磷化膜厚度范围
锰系磷化膜是一种在金属表面形成的化学膜，具有防腐蚀、保护
基材、提高表面硬度和耐磨性等优点。

它可以用于不同领域，如汽车、航空航天、电子设备等，用途广泛。

锰系磷化膜的厚度范围一般在0.5 - 30um之间。

这个范围是根据
不同应用领域和使用条件来确定的。

在一些特殊的领域中，例如电子
设备中的微细结构，可能需要更薄的膜，一般在0.5 - 5um之间。

而
在一些对耐蚀性和耐磨性要求较高的场合，如汽车部件或机械设备，
通常需要较厚的膜，一般在10 - 30um之间。

锰系磷化膜的厚度可以通过不同的方法控制，例如磷化工艺参数
的调整、预处理工艺的改进等。

一般来说，磷化膜的厚度与磷化时间
和磷化温度有关。

磷化时间长、磷化温度高，通常得到的磷化膜较厚；相反，磷化时间短、磷化温度低，则得到的磷化膜较薄。

锰系磷化膜的厚度对其性能有重要影响。

较薄的膜一般具有较好
的抗腐蚀性能和润滑性能，但硬度和耐磨性较低；较厚的膜虽然硬度
和耐磨性较好，但可能会降低润滑性能。

因此，在实际应用中，需要根据具体要求选择合适的厚度范围。

虽然锰系磷化膜具有优异的性能，但是其形成过程中也存在一些问题。

例如，膜厚度不均匀、脱落等。

为了解决这些问题，可以通过优化磷化工艺参数和改进预处理工艺等方法进行改进。

总之，锰系磷化膜的厚度范围一般在0.5 - 30um之间，根据具体应用领域和使用条件来确定。

通过合适的磷化工艺参数和预处理工艺的选择，可以得到满足要求的磷化膜厚度，以提供良好的防腐蚀、耐磨性和润滑性能。

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。