磷化表面处理(课堂PPT)

09:48:49
09:48:49
09:48:49
磷化处理
金属的磷酸盐处理简称磷化，把金属放入含有磷酸盐的溶液中进行
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。 磷化膜主要用作涂料的底层，金属冷加工时润滑剂的吸附层，经过 封闭处理的磷化膜，可以作为金属表面的保护层。
一、磷化膜的形成机理 用含有锰、铁、锌的磷酸二氢盐作磷化剂，在金属与溶
09:48:49
磷化处理
三、磷化工艺及方法
磷化工艺主要有：高温﹑中温和常温磷化，
09:48:49
磷化处理
生产中可根据钢铁对表面磷化膜的不同要求选用 不同的工艺。高温磷化优点是膜层较厚，具有耐 蚀性﹑耐热性﹑结合力和硬度都比较好，磷化速 度快；缺点是工作温度高，耗能大，溶液蒸发量 大，成分变化快，常需调整，且结晶粗细不均匀。 中温磷化的优点是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；缺点是溶 液较复杂，调整较麻烦。常温磷化的优点是节约 能源，成本低，溶液稳定；缺点是耐蚀性较差﹑ 结合力欠佳，处理时间较长，效率低。 磷化方法：浸渍法（耐腐蚀性能较好）和喷淋法
09:48:49
磷化处理
磷化锌膜
采用以磷酸和磷酸二氢锌为主要成 分，并含有重金属与氧化剂的磷化液处理钢材时， 形成的膜有两种物质组成：磷酸锌和磷酸锌铁。 当溶液中含有较高二价铁粒子时，就形成一种新 相 Fe5H2(PO4)4· 4H2O。Zn3(PO4)2· 4H2O 是白色不透 明的胶体，属斜方晶系；磷酸锌铁是无色或浅蓝 色的晶体，属单斜晶系。锌系磷化膜呈浅灰色至 深灰结晶状。 磷酸锰膜 用磷酸锰为主的磷化液处理钢材时， 得到的膜几乎完全由磷酸锰和磷酸氢锰铁组成。 磷化膜中锰与铁的比例，随磷化液中铁与锰的比 例而变，但铁的含量远低于锰。

2.6.8 桔 皮 2.6.9 海绵状镀层 2.6.10 烧焦镀层 2.6.11 麻点 2.6.12 粗糙 2.6.13 镀层钎焊性
37
2.6.1 不连续水膜
通常用于表面被污染所引起的不均匀润 湿性，使表面上的水膜变的不连续。
38
2.6.2 孔 隙 率
单位面积上针孔的个数。
3.3.1 基体材料表示符号
材料名称 铁、钢 铜及铜合金 铝及铝合金
塑料 硅酸盐材料（陶瓷、玻璃等）
其他非金属
55
符号 Fe Cu Al PL CE NM
3.3.2 镀覆方法、处理方法表示符号
方法名称
英文
电镀 Electroplating
符号 Ep
化学镀 Autocatalytic plating
特征名称
英文
符号 特征名称
英文
符号
光亮
Bright
b
半光亮
Semi-bright
s
暗
Matte
m
缎面
Satin
st
双层
Double layer
d
三层
d
普通
Regular
r
微孔
Micro-porous mp
微裂纹
Micro-crack
mc
无裂纹
Crack-free
cf
60
松孔 花纹 黑色 乳色 密封 复合 硬质 瓷质 导电 绝缘
5
1.4 常用金属材料的表面处理
钢铁材料
（防腐蚀）镀锌、镀镉、镀镍、氧化、磷化； （耐磨）镀硬铬、化学镀镍； （导电及便于钎焊）镀铜、镀银、镀锡。
铜及铜合金
（防腐蚀）镀锌、镀镉、镀镍、钝化； （耐磨）镀硬铬、化学镀镍； （导电及便于钎焊）镀金、镀银、镀锡。

化（如铁系膜）
• 伪转化型磷化：膜中主要阳离子（锌、锰、铬）由溶液提供的磷化
第24页/共95页
基本组成： • 碱金属或重金属磷酸二氢盐 Me(H2PO4)2 （Me为Zn2+、Mn2+、Fe2+ 、Ca2+等） • 氧化性促进剂 • 游离磷酸
第25页/共95页
• 微阳极区反应： Fe － 2e－ → Fe2+ Fe+ 2ZnPO4 － → FeZn2(PO4)2↓ +2e－ （ Zn(H2PO4)2 ⇌ ZnPO4— ＋2H+ ） • 微阴极区反应： 2H+ + 2e → H2↑
• 避免H+浓度太高 • 避免促进剂氧化能力过强
第35页/共95页
条件： →
• 基体材料 • 工件的表面状态 • 磷化液组成 • 工艺条件
磷化膜：
• 种类 • 厚度 • 表面密度 • 结构 • 颜色
第36页/共95页
分类 锌系 锌钙系
磷化液主要 成分
磷化膜主要组成
Zn(H2PO4)2
Zn3(PO4)2·4H2O Zn2Fe(PO4)2·4H2O
第26页/共95页
Edward Ghali Laval University Canada
磷化膜成膜的电位-时间曲线示意图
Crrosion Science, 1972, 12 (7): 583-594
第27页/共95页
• A段：开始的瞬间，电势快速负移，对 应基体金属的溶解 Me + 2H3PO4→Me(H2PO4)2 + H2↑
• 精密钢管拉拔，磷化膜的质量为 4～10 g/m2
• 钢铁工件冷挤压成型，磷化膜的质
第212页/共95页

•
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。
•
常温磷化是当前研究最活跃、技术进步最快
磷化技术，它克服了高、中温磷化的能耗大、成
• 结晶型磷化膜(伪转化型磷化膜)：在这种磷
化槽中不仅含有磷酸根、加速剂阴离子， 而且含有重金属阳离子直接参与成膜。
• 无定型磷化膜(转化型磷化膜)：在磷化过程
中，基体金属是膜中阳离子的来源，形成 无定型膜(在钢铁上)，这种膜是在磷酸或聚 磷酸的碱金属或铵盐溶液中形成的。不过 应该指出，磷酸钙膜是第三种变化形态， 因为它是伪转化无定型膜。
(3)磷化液的P比 P比=TA/FA,即总算度与游离酸度的比值。P比对成膜的
好坏起关键作用。一般控制P比在15~20:1左右。
1.2 磷化膜的作用
• 关于磷化膜的作用，阐述如下：
(1)磷化能把金属基材表面的活性转化到最小的程度，把以 后的腐蚀反应降到最低限度； (2)磷化膜能给金属提供一个“粗糙面”，给油漆或其他有 机膜提供一个很好的咬合力，增强其附着力； (3)由于磷化过程除去了工件表面的各种无机污染物，如金 属屑，轻微氧化物以及其他污物等，减少了影响附着力的 内在不利因素； (4) 磷化膜作为一种屏障，终止了有机层与基体金属之间 的化学反应，如皂化等； (5)磷化膜给金属表面各处提供一个同等的电化学电位，抑 制了任何局部的阴极和阳极的“点腐蚀”，从而消除了电 化学腐蚀区，减少了电化学腐蚀；同时也抑制了漆膜或其 他有机膜下面的腐蚀扩张，这应归于磷化膜的绝缘性。