金属磷化处理技术
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1-3g/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
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5×109Ω
F、 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；
金属表面磷化处理技术
磷化是大幅度提高金属外表耐腐蚀性的一个复杂牢靠、费用昂贵、操作方便的工艺方
法，因此被普遍的运用在实践消费中。
现代磷化工艺流程普通为：
脱脂→水洗→除锈→表调→磷化→水洗→烘干。
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1、 脱脂
钢材及其零件在储运进程中要用防锈油脂维护，普通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，热处置时能够接触冷却油，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同的。零件上的油脂不只阻碍
了磷化膜的构成，而且在磷化后停止涂装时会影响涂层的结合力、枯燥功用、装饰功用和
耐蚀性。
要脱去金属外表的油脂，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，首先要了解金属外表所带的油污的性质和组成，只要这
样，才干停止正确的选择，到达满意去油效果。
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 依据油污能否与脱脂剂发作化学反响而分为可皂化油污和不可皂化油污。
植物油脂和植物油脂是可皂化的，他们可以依托皂化、乳化和溶解的作用脱除。矿物油和
凡士林是不可皂化的，他们只能依托乳化或溶解的作用来脱除。
〔2〕物理性质 依据油污黏度或滴落点的不同，其形状有液体和半固体。黏度越大或滴
落点越高，清洗越困难。依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，有剧烈的吸附在基体金属上的倾向，清洗
金属磷化处理方面的知识
金属(主要是钢铁)磷化处理后,表面质量和耐蚀性均优于表面氧化处理.但其颜色因处理工艺和处理液的成分变化会产生差异,且污染较大.由于表面是不溶性的磷酸盐,不宜焊接.焊接不仅破坏磷化膜,且在焊缝中磷的增加,易产生裂纹和增加焊缝的脆性.
磷化是指磷酸盐转化膜,金属表面磷化后具有一定的防锈等耐蚀性,也有的磷化处理是用于漆前打底,为了增加漆膜的结合力.
“四合一”金属磷化处理液
金属表面因大气的污染和腐蚀会沉积各种污物并生锈。这种锈大都是金属的氧化物及氢氧化物，它们疏松而具有吸湿性，使金属更易被继续腐蚀。此外，金属在制造加工过程中，其表面也会留下各种液体或固体的残留物。因此，金属制品及零件在防锈处理之前，必须进行表面处理，使其外表洁净，从而才能获得完整的覆层和理想的保护效果。采用常规的处理方法不但工序繁杂，劳动强度大，而且易污染环境。现广泛采用工序简单、能源消耗小的“四合一”工艺，即除油、除锈、磷化、钝化一次完成。下面介绍这种金属处理液的制备方法。
一、原料
（1）磷酸（H3PO4）又名正磷酸。纯品是无色斜方晶体，相对密度1.834（18℃），熔点42.35℃。一般商品是含有83～93%H3PO4的稠厚液体。溶于水和乙醇，213℃失去一部分水而转变成焦磷酸，进一步转变为偏磷酸。对皮肤有腐蚀性，能吸收空气中的水分，酸性介于强酸和弱酸之间。注意不要直接接触皮肤。这里作除油剂和除锈剂，并能形成磷化膜。选用工业品。生产厂：成都化工研究所、贵阳黄磷厂、云南昆阳磷肥厂、银川农药厂、武汉无机盐化工厂、广西柳城磷肥厂、上海红卫农药厂、连云港锦屏化工厂、浙江建德县化肥厂、蚌埠上游化工厂、江西樟树磷肥厂、青岛自力化工厂、北京红星化工厂、石家庄黄磷厂、大连金光化工厂、哈尔滨化工总厂等。
（2）氧化锌（ZnO）又称锌氧粉或锌白。金色粉末或六角晶体，无臭无味、无砂性。受热时变成黄色，冷却后又恢复白色。相对密度为5.606，熔点1975℃，溶于酸、碱、氯化铵和氨水，不溶于水和醇，吸收空气中的二氧化碳时性质发生变化。这里用于形成锌系磷化膜。选用工业品。生产厂：贵阳化工原料厂、昆明化工厂、湖南水口山二厂、上海冶炼厂、无锡大众化工厂、温州颜料化工厂、山东潍坊化工厂、沈阳市助剂厂和吉林染料厂等。
