金属表面前处理-除油、除锈、磷化工艺设计

磷化的基本原理——磷化前的预处理一般情况下，磷化处理要求工件表面应是洁净的金属表面（二合一、三合一、四合一例外）。

工件在磷化前必须进行除油脂、锈蚀物、氧化皮以及表面调整等预处理。

特别是涂漆前打底用磷化还要求作表面调整，使金属表面具备一定的“活性”，才能获得均匀、细致、密实的磷化膜，达到提高漆膜附着力和耐腐蚀性的要求。

因此，磷化前处理是获得高质量磷化膜的基础。

1 除油脂除油脂的目的在于清除掉工件表面的油脂、油污。

包括机械法、化学法两类。

机械法主要是：手工擦刷、喷砂抛丸、火焰灼烧等。

化学法主要：溶剂清洗、酸性清洗剂清洗、强碱液清洗，低碱性清洗剂清洗。

以下介绍化学法除油脂工艺。

1.1 溶剂清洗溶剂法除油脂，一般是用非易燃的卤代烃蒸气法或乳化法。

最常见的是采用三氯乙烷、三氯乙烯、全氯乙烯蒸汽除油脂。

蒸汽脱脂速度快，效率高，脱脂干净彻底，对各类油及脂的去除效果都非常好。

在氯代烃中加入一定的乳化液，不管是浸泡还是喷淋效果都很好。

由于氯代卤都有一定的毒性，汽化温度也较高，再者由于新型水基低碱性清洗剂的出现，溶剂蒸汽和乳液除油脂方法现在已经很少使用了。

1.2 酸性清洗剂清洗酸性清洗剂除油脂是一种应用非常广泛的方法。

它利用表面活性剂的乳化、润湿、渗透原理，并借助于酸腐蚀金属产生氢气的机械剥离作用，达到除油脂的目的。

酸性清洗剂可在低温和中温下使用。

低温一般只能除掉液态油，中温就可除掉油和脂，一般只适合于浸泡处理方式。

酸性清洗剂主要由表面活性剂、普通无机酸、缓蚀剂三大部分组成。

由于它兼备有除锈与除油脂双重功能，人们习惯称之为“二合一”处理液。

盐酸、硫酸酸基的清洗剂应用最为广泛，成本低，效率较高。

但如果酸洗后水洗不彻底残留的Cl-、SO42-对工件的后腐蚀危害很大。

而磷酸酸基没有腐蚀物残留的隐患，但磷酸成本较高，清洗效率低些。

对于锌件，铝件一般不采用酸性清洗剂清洗，特别锌件在酸中的腐蚀极快。

1.3强碱液清洗强碱液除油脂是一种传统的有效方法。

磷化工艺及技巧深圳雷邦磷化液工程部编辑摘要：磷化虽然只是一种单级工艺，但在磷化之前，需要对工件表面进行前处理，磷化之后需要进行水洗、钝化和干燥等处理，其整体工艺过程是否合理，对所形成磷化膜的性能有着至关重要的作用。

一、磷化工艺磷化工艺设计是磷化的基础和先决条件，磷化处理工艺一般为:除油→热水洗→冷水洗→酸洗→冷水洗→磷化→冷水洗→钝化→冷水洗→去离子水洗→烘干具体工艺流程根据使用目的和磷化方法不同要求不一，见表1。

①为了使磷化膜结晶更细、更均匀致密，进行金属表面调整(简称表调)是行之有效的方法，其主要方法有轻度喷砂和抛丸等机械处理，酸洗和能产生表面吸附作用的表面调整剂。

其中前两种是经济的常用方法。

其主要作用是为了增加表面粗糙度，增强附着力，从而达到提高磷化膜质量的目的。

②由于磷化膜薄且多孔，耐蚀能力有限，所以利用钝化技进行弥补，常用的方法是在空气中进行氧化，质量更好的方法是用铬酸盐进行浸泡处理。

③磷化后水洗的作用是去掉磷化膜表面吸附的可溶性盐，防止涂膜起泡，提高耐蚀性。

要用千净的水进行冲洗，尤其是最后一道冲洗工序必须用去离子水。

喷淋的方法水洗效果最好。

④水洗后的于燥不但为下道涂装做好准备，而且可尽快去除磷化膜中的结晶水，提高磷化膜的耐蚀性。

最好采用烘干的方式，对于结构简单、要求不严的场合也可采用简单的自然于燥方式。

表1 磷化工艺流程注：1. "√"表示需要，“△”表示选用。

2. 钝化处理在70 – 90C的重铬酸钾溶液（50 - 90g/L)中进行，处理时间10 - 15min。

3. 补充处理为磷化后24h内涂漆或涂防锈油。

⑤在磷化中，温度高，磷化膜厚，但温度过高，加大沉淀量，药液不稳定;磷酸浓度过高膜层疏松，过低难以成膜;溶液中Fe2+飞作用是提高磷化膜厚度和耐蚀性，但含量过高会导致膜层疏松，Zn2+的作用是加快磷化速度，提高致密性，但含量过高会导致脆性大，晶粒粗;Mn2+的作用是提高硬度、结合力和耐蚀性，但含量过高，磷化膜影响膜的形成;NO3-的作用是加快磷化速度，降低磷化温度，但含量过高会导致磷化膜粗而薄，易出现白点;NO3-的作用是加快磷化速度，减少空隙，提高耐蚀性，但含量过高易出现白点。

磷化实验方法1．磷化工艺流程脱脂—水洗-除锈—水洗—表调—磷化—水洗-干燥（1）脱脂除油脂的目的在于清除掉试样表面的油脂、油污、脏物，使磷化液与金属表面有良好的接触,从而得到质量良好的磷化膜.目前低碱液除油逐渐被广泛应用，它是一种有效的除油方法，而且不损伤试样表面,它能把试样表面上的杂质彻底清洗干净，使磷化液与金属表面有良好的接触，充分润湿金属表面.脱脂液的配制先将250 ml的水加入到烧杯中,慢慢加入三聚磷酸钠3克、硅酸钠2克、碳酸钠3克、磷酸钠2克、草酸1克，搅拌均匀，加水稀释至500ml，配制成低碱脱脂液。

处理条件在室温下浸泡2—5分钟。

（2）除锈采用磷酸与柠檬酸混合液酸洗除锈。

磷酸酸洗除锈有特殊的作用，在酸洗过程中可以在金属表面形成不溶性的磷酸亚铁.磷酸亚铁在磷化处理过程中可起晶核作用，但是过多会妨碍磷化，加入有机阻蚀剂可以防止清洁的金属表面进一步受到磷酸酸液的侵蚀，同时又不妨碍磷酸对剩余氧化物起作用。

除锈处理液的配制将85％的磷酸5ml与3克柠檬酸，混合均匀,加水配制成250 ml的溶液。

处理条件将试样浸入该溶液中2—5分钟.（3）水洗水洗的目的是去除试样表面残留的酸和碱。

经过脱脂和除锈的试样表面残留一定的碱和酸.如果把这样的试样浸入磷化液中势必会影响磷化液的成分，进而影响磷化液膜的质量.此外，磷化后的试样如不经过水洗,残留在磷化膜上的酸会降低磷化膜的耐蚀性能。

水洗液采用自来水为水洗液。

处理条件在室温浸泡5—10分钟。

（4）表调本实验采用酸性表调剂(草酸）对试样进行表面调整。

经过表面调整的试样，可以直接进行磷化处理，无需再经过水洗。

表面调整液的配制先将清水加入烧杯中至400ML，温度升至35摄氏度左右，将3克表调剂(草酸）加入烧杯中进行搅拌，待草酸完全溶解，加水至500ML彻底搅拌均匀。

表面调整的处理条件温度20—30摄氏度，时间30—150秒，处理方式为浸泡。

（5）磷化磷化液的配制(1）取适量的水放入500 ml的烧杯中,加热到25—35摄氏度。

磷化处理工艺流程|表面处理黑色磷化工艺磷化处理工艺流程磷化（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：1）给基体金属提供保护，在一定程度上防止金属被腐蚀；2）用于涂漆前打底，提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力；3）在金属冷加工工艺中起减摩润滑使用。

施工方法（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。

（3）刷涂磷化上述两种方法无法实施时，采用本法，在常温下操作，易涂刷，可除锈蚀，磷化后工件自然干燥，防锈性能好，但磷化效果不如前两种。

磷化处理工艺流程除油→水洗→水洗→表调→磷化处理→水洗→水洗→烘干→涂装磷化处理工艺是整个前处理工艺相当为重要的一个环节，其反应机理复杂且影响因素较多，因此磷化处理工艺槽液相对于其它槽液的生产过程控制要复杂得多。

（1）酸比(总酸度与游离酸度的比值)提高酸比可加快磷化处理工艺反应速度，使磷化处理工艺膜薄而细致，但酸比过高会使膜层过薄，易引起磷化处理工艺工件挂灰；酸比过低，磷化处理工艺反应速度缓慢，磷化处理工艺晶体粗大多孔，耐蚀性低，磷化处理工艺工件易生黄锈。

一般来说磷化处理工艺yao液体系或配方不同其酸比大小要求也不同。

（2）温度槽液温度适当提高，成膜速度加快，但温度过高，会影响酸比的变化，进而影响槽液的稳定性，同时膜层晶核粗大，槽液出渣量增大。

（3）沉渣量随着磷化处理工艺反应的不断进行，槽液内的沉渣量会逐渐增多，过量的沉渣会影响工件表面的界面反应，导致磷化处理工艺膜发花、挂灰严重，甚至不成膜，因此槽液必须根据处理的工件量和使用时间适时进行倒槽，进行清渣除淤。

常用表面处理工艺流程常用表面处理工艺流程(1)钢铁件电镀锌工艺流程H酸性镀锌除油-除锈-I T纯化T干燥4碱性镀锌(2)钢铁件常温发黑工艺流程厂浸脱水防锈油I烘干除油-除锈-常温发黑-I浸肥皂液-浸锭子油或机油4浸封闭剂(3)钢铁件磷化工艺流程除油—除锈—表调—磷化—涂装(4)ABS/PC塑料电镀工艺流程除油-亲水-预粗化(PC ＞50%) ＞粗化-中和-整面-活化-解胶＞化学沉镍—镀焦铜—镀酸铜—镀半亮镍-镀高硫镍-镀亮镍-镀封＞镀铬(5)PCB电镀工艺流程除油-粗化T预浸T活化-解胶T化学沉铜T镀铜T酸性除油T 微蚀T镀低应力镍T镀亮镍T镀金T干燥(6)钢铁件多层电镀工艺流程除油T除锈T镀氰化铜T镀酸铜T镀半亮镍T 镀高硫镍T镀亮镍T镍封T镀铬(7)钢铁件前处理(打磨件、非打磨件) 工艺流程1、打磨件T除蜡T热浸除油T电解除油T酸蚀T非它电镀2、非打磨件T热浸除油T电解除油T酸蚀T其它电镀(8 )锌合金件镀前处理工艺流程除蜡T热浸除油T电解除油T酸蚀T镀碱铜T镀酸铜或焦磷酸铜T其它电镀(9 )铝及其合金镀前处理工艺流程除蜡T热浸除油T电解除油T酸蚀除垢T化学沉锌T浸酸T二次沉新T镀碱铜或镍T其它电镀除蜡T热浸除油T电解除油T酸蚀除垢—铝铬化—干燥—喷沫或喷粉—烘干或粗化—成品除蜡—热浸除油—电解除油—酸蚀除垢—阳极氧化—染色—封闭—干燥—成品（10 ）铁件镀铬工艺流程：除蜡—热浸除油—阴极—阳极—电解除油—弱酸浸蚀—预镀碱铜—酸性光亮铜（选择）—光亮镍—镀铬或其它除蜡—热浸除油—阴极—阳极—电解除油—弱酸浸蚀—半光亮镍—高硫镍—光亮镍—镍圭寸（选择）—镀铬（11 ）锌合金镀铬工艺流程除蜡—热浸除油—阴极电解除油—浸酸—碱性光亮铜—焦磷酸铜（选择性）—酸性光亮铜（选择性）—光亮镍T镀铬（12）电叻架及染色工艺流程前处理或电镀T纯水洗（2-3次）T预浸T电叻架T回收7纯水洗（2-3次） -烘干T成品不锈钢镀光亮镍工艺流程：有机溶剂除油T化学除油T水洗T阴极电解活化T闪镀镍T 水洗T活化T水洗T镀光亮镍T水洗T钝化T 水洗T水洗T热水洗T甩干T烘干T验收。

脱脂、酸洗、表调、磷化表面处理的技术介绍一. 脱脂、酸洗、表调、磷化常作为表面处理的预处理或中间处理工序二. 脱脂定义工件在进行化学成膜之前，必须先除去表面的油脂及附着在表面的灰尘、锈迹、金属细铁屑等污物，才能保证转化膜化学反应的顺利进行，使转化膜与金属基体牢固结合，获得质量优良的转化膜。

除油的方法包括机械法、化学法两类。

机械法主要是：手工擦刷、喷砂抛丸、火焰灼烧等。

化学法主要是：溶剂清洗、强碱液清洗、低碱性清洗剂清洗、酸性清洗剂清洗。

三.酸洗定义1.指清洁金属表面的一种方法。

通常与预膜（pre-passiviting treatment）一起进行。

一般将制件浸入硫酸等的水溶液，以除去金属表面的氧化物等薄膜。

是电镀、搪瓷、轧制等工艺的前处理或中间处理。

2. 方法说明1）.利用酸溶液去除钢铁表面上的氧化皮和锈蚀物的方法称为酸洗。

氧化皮、铁锈等铁的氧化物(Fe3O4，Fe2O3，FeO等)与酸溶液发生化学反应，形成盐类溶于酸溶液中而被除去。

2）.酸洗用酸有硫酸、盐酸、磷酸、硝酸、铬酸、氢氟酸和混合酸等。

最常用的是硫酸和盐酸。

在酸洗时务必加入酸洗缓蚀剂，防止酸对金属的腐蚀。

3）.酸洗工艺主要有浸渍酸洗法、喷射酸洗法和酸膏除锈法。

一般多用浸渍酸洗法，大批量生产中可采用喷射法。

钢铁零件一般在10%～20%(体积)硫酸溶液中酸洗，温度为40℃。

当溶液中含铁量超过80g/L，硫酸亚铁超过215g/L时，应更换酸洗液。

常温下，用20%～80%(体积)的盐酸溶液对钢铁进行酸洗，不易发生过腐蚀和氢脆现象。

由于酸对金属的腐蚀作用很大，需要添加缓蚀剂。

清洗后金属表面成银白色，同时钝化表面，提高不锈钢抗腐蚀能力。

采用浓度为5%~20%的硫酸水溶液，清除工件表面氧化皮和粘附盐类的工艺称为硫酸酸洗法。

四．表调定义1.表调就是表面调整，是把工件放入装有表调液的槽子里进行表面调整处理的过程。

有人说我们的磷化液不需要表调，也可以做的很好，其实这种说法是完全错误的。

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。

涂装前处理基本工艺流程涂装前处理包括除油、除锈、磷化三个部分。

磷化是中心环节，除油和除锈是磷化之前的准备工序，因此，在生产实践中，既要把磷化工作作为重点，又要从磷化质量的要求出发，抓好除油和除锈工作，尤其要注意他们之间的相互影响。

1、除油除锈优质的磷化膜只有在彻底去除了油物、锈、氧化皮等异物的工件表面上形成。

因为残留在工件表面的油污、锈蚀、氧化皮等会严重阻碍磷化膜的生长。

此外，还会影响涂层的附着力，干燥性能、装饰性能和耐蚀性能，彻底去除这些异物是磷化的必要条件。

除油和除锈是磷化之前的两个基本工序，相对而言，油比锈的危害性大，而且有油的工件直接影响除锈速度，所以，除锈应在除油的基础上进行，但对于油少锈多的工件也可以将除油与除锈两个基本工序合二为一，在一个槽中同时完成除油除锈工序，可缩短生产线，降低设备和厂房投资费用，但处理质量不如分槽好，对要求不高的场合可采用。

采用此工序后，除油剂也应选择酸性药剂和除锈剂配套使用。

除锈仍采用盐酸，盐酸除锈速度快，除锈干净彻底，对氧化皮也有很好的去除功能，且又是常温使用，弊病是盐酸除锈酸雾较大，有害健康，环境污染严重。

随着工业的发展，环境保护和劳动条件的改善已成为人们共同关心的问题。

因此，在选择药剂时应考虑环境保护的需要。

所以选择除油剂时要求配制简单，去污能力强，不含常温下难清洗的氢氧化钠，硅酸盐，OP乳化剂等成分，常温下易水洗，不含毒性物质，不产生有害气体，劳动条件好；选择除锈剂时要求含促进剂，缓蚀剂和抑制剂，能提高除锈速度，防止工件产生过腐蚀和氢脆，能较好的抑制酸雾。

尤其值得重视的是酸雾抑制，酸洗除锈过程中产生的酸雾，不仅腐蚀设备和厂房，污染环境，而且可引起人们牙齿腐蚀，牙结膜发红，流泪，疼痛，咽喉干燥，咳嗽等症状，所以，有效抑制酸雾，不但是环保的需要，还是本单位自身的需要。

考虑上述要求，经筛选，除油和除锈剂我们采用了祥和磷化公司的XH-16C除油除锈添加剂与验算配制而成，常温下使用，处理时间10-30min，它能提高除锈速度，防止工件产生过腐蚀和氢脆，能较好的抑制酸雾。

磷化处理工艺关于磷化处理工艺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9 5℃，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出现锈蚀时间（h）（盐雾你发的这个词被禁止发行B117-64）材料 出现锈蚀时间（0.5 裸钢 0.5 15.0 钢+涂油 15.0 4.0 钢+16g/m2锌磷化 4.0 550.0 钢+锌磷化+涂油 550.0 摘自Freeman D B.Phosphating and Metal Pretreatment Woodhead-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。