磷化处理影响因素及常见问题
磷化质量影响因素及其提高途径
磷化质量影响因素及其提高途径
引言
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。早在1869年W. A. Ross 就申请了磷化专利技术 [ 2 ] ,随着科技的不断进步,金属磷化处理作为传统的表面处理技术在金属防护、减磨耐磨及涂层打底等方面得到广泛的发展和应用。磷化处理有多种分类方法:按成膜体系可分为锌系、锌锰系、锰系、铁系、锌钙系及非晶相铁系等六大类;按磷化处理温度可分为常温(不加温)、低温(30~45℃)、中温(60~70℃)、高温(大于80℃)四类;按材质可分为钢铁件、铝件、锌件以及混合件磷化;其它的还有按磷化膜厚度或促进剂类型等分类。用于防锈磷化的主要有铁系磷化、锌系磷化、锰系磷化三种;用于耐磨减磨磷化的种类有锌系磷化和锰系磷化;而锌锰系和锌钙系主要用于漆前磷化。
一磷化基本原理
磷化成膜是一个化学动态平衡,目前,大多数学者认同的磷化原理由以下四个步骤组成:首先是金属的溶解过程。
当金属浸入磷化液中时,先与磷化液中的磷酸作用,生成一代磷酸铁,并有大量的氢气析出。其化学反应为;
Fe –2e→Fe2+
2H+ + 2e→H2
上式表明,磷化开始时,仅有金属的溶解,而无膜生成。
第二是促进剂加速形成磷化膜。其化学反应式为:
[O]+[H] → [R]+H2O
Fe2++[O] → Fe3++[R]
式中[O]为促进剂(氧化剂),[R]为还原产物,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。同时也将溶液中的Fe2+氧化成为Fe3+。
第三是磷酸根的多级离解。
磷化处理
一、热处理:
推荐热处理温度:正火850,淬火840,回火 600.
45号钢为优质碳素结构用钢 ,硬度不高易切削加工,模具中常用来做
45号钢管
模板,梢子,导柱等,但须热处理。
1. 45号钢淬火后没有回火之前,硬度大于HRC55(最高可达HRC62)为合格。
实际应用的最高硬度为HRC55(高频淬火HRC58)。
2. 45号钢不要采用渗碳淬火的热处理工艺。
调质处理后零件具有良好的综合机械性能,广泛应用于各种重要的结构零件,特别是那些在
交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低,不耐磨。可用调质+表面
淬火提高零件表面硬度。
渗碳处理
一般用于表面耐磨、芯部耐冲击的重载零件,其耐磨性比调质+表面淬火高。其表面含碳量
0.8--1.2%,芯部一般在 0.1--0.25%(特殊情况下采用0.35%)。经热处理后,表面
可以获得很高的硬度(HRC58--62),芯部硬度低,耐冲击。
如果用45号钢渗碳,淬火后芯部会出现硬脆的马氏体,失去渗碳处理的优点。现在采用渗碳
工艺的材料,含碳量都不高,到0.30%芯部强度已经可以达到很高,应用上不多见。0.35%
从来没见过实例,只在教科书里有介绍。可以采用调质+高频表面淬火的工艺,耐磨性较渗
碳略差。
GB/T699-1999标准规定的45钢推荐热处理制度为850℃正火、840℃淬火、 600℃回火,达
到的性能为屈服强度≥355MPa
GB/T699-1999标准规定45钢抗拉强度为600MPa,屈服强度为355MPa,伸长率为16%,断面
收缩率为40%,冲击功为39J 二、金属表面磷化处理技术:( 提高金属表面耐腐蚀性)
影响金属磷化膜效果的因素
影响金属磷化膜效果的因素
影响磷化的因素很多,当磷化膜出现质量问题时,可以从磷化工艺参数、促进剂、磷化工艺(含设备)管理以及被处理钢材表面几大方面考虑。
磷化工艺参数的影响
1、总酸度————总酸度过低、磷化必受影响,因为总酸度是反映磷化液浓度的一项指标。控制总酸度的意义在于使磷化液中成膜离子浓度保持在必要的范围内。
2、游离酸度————游离酸度过高、过低均会产生不良影响。过高不能成膜,易出现黄锈;过低磷化液的稳定性受威胁,生成额外的残渣。游离酸度反映磷化液中游离H+的含量。控制游离酸度的意义在于控制磷化液中磷酸二氢盐的离解度,把成膜离子浓度控制在一个必须的范围。磷化液在使用过程中,游离酸度会有缓慢的升高,这时要用碱来中和调整,注意缓慢加入,充分搅拌,否则碱液局部过浓会产生不必要的残渣,出现越加碱,游离酸度越高的现象。单看游离酸度和总酸度是没有实际意义的,必须一起考虑。
3、酸比————酸比即指总酸度与游离酸度的比值。一般的说酸比都在5~30的范围内。酸比较小的配方,游离酸度高,成膜速度慢,磷化时间长,所需温度高。酸比较大的配方,成膜速度快,磷化时间短,所需温度低。因此必须控制好酸比。
4、温度————磷化处理温度与酸比一样,也是成膜的关键因素。不同的配方都有不同的温度范围,实际上,他在控制着磷化液中的成膜离子的浓度。温度高,磷酸二氢盐的离解度大,成膜离子浓度相应高些,因此可以利用此种关系在降低温度的同时提高酸比,同样可达到成膜,其关系如下:70℃60℃50℃40℃30℃20℃
1/5 1/7 1/10 1/15 1/20 1/25
黑色磷化的影响因素与工艺改进
()能耗 高 传统 的黑 色磷 化 剂 ( 其是 锰 系 ) 2 尤
大多 数是 高温型 , 液 稳定 性 差 , 渣 多 , 产成 本 槽 沉 生 高 。因此 , 亟需研 发 中温型黑 色磷 化 。 ( )磷 化膜 质量差 高 温磷 化膜 粗糙 、 3 挂灰 , 耐 蚀性低 , 观差 。某些 中温磷 化膜 质量也是 如 此 , 外 有
Vo.7No 6 12 .
黑 色 磷 化 的 影 响 因 素 与 工 艺 改 进
唐春华, 唐 彬
( 州创 达金属 表 面处理 公 司 , 泉 福建 泉 州 3 20 ) 600
中 图分 类 号 : G 14 T 7 文献 标 识 码 : A 文 章 编 号 :0 04 4 (0 7 0 —0 00 10 .7 2 2 0 )60 3 2
( )锌 离子 1
人们 对黑 色磷 化剂 中 引入锌 离 子
有不 同的看法 。有 的对 加 入锌 离 子 有 质疑 ; 的对 有 加入 锌 离 子 认 可 。 笔者 认 同后 一 种 看 法 。研 究 表
明 : 着 锌 离 子 的 质 量 浓 度 增 加 , 层 增 厚 , 蚀 性 随 膜 耐
l 存 在 问题
( ) 材 质 的 适 应 性 不 强 由 于 受 材 质 成 分 及 1 对
提高 , 色黑度增 加 。过高 , 晶粗 大 , 颜 结 膜厚 挂灰 ; 过 低 , 化膜 变薄 , 均 匀 , 色 浅 。氧 化锌 1 L为 磷 不 颜 5
影响磷化的工艺因素
影响磷化的工艺因素
基材
1基材化学成分
碳原子的影响
由于钢材含碳量不同,或受热处理温度影响而造成碳的表面富集,表面含
碳量高,对磷化膜的耐蚀性和附着力有极坏的影响,晶粒粗大。利用电子能谱
分析可以看出,钢板表面含碳量低时容易磷化,结晶致密,耐蚀性好,颜色浅;反之、表面含碳量高,不易磷化,膜薄,颜色深,易产生色斑,缺陷较多。
合金元素的影响
Cr原子。合金钢中含Cr<2%时,可形成均匀磷化膜;含Cr> 8%时,形成磷
化膜困难。可采用快速磷化(催化磷化)或强腐蚀、抛丸等,部分解决合金钢难
以形成磷化膜的问题。
Si原子。含Si量高则不易磷化,膜层粗化。
Mn原子。Mn偏析在磷化过程中可均匀分布到结晶组织,从而使磷化膜致密,膜层颜色深(酸洗时易形成黑膜,便于黑色磷化,附着力强)。
Ni原子。含Ni材质经热处理后,合金组织发生变化,磷化困难,且易出
现缺陷。
活性
冷轧钢板的活性大小对磷化效果产生不同的影响。即活性小的冷轧钢板磷
化效果好;而活性大的磷化效果差。生产表明,几种冷轧钢板的活性大小顺序:宝钢板2030>日本板>宝钢1550。需要钢板生产厂家,降低钢板活性。
表面状态
粗糙度
在相同磷化条件下,磷化工件表面光洁度越高,磷化过程进行越缓慢,获
得的膜层薄而致密,且颜色浅。反之,表面粗糙,磷化反应快,膜层厚而疏松,均匀性差,颜色深。可以解释为:光洁度高的表面比粗糙的表面电位正,基体
表面在磷化液中不易被酸蚀所致。所以,光洁度高的工件,磷化前必须进行充
分预处理(抛丸或酸蚀)。
锈蚀度。
锈蚀钢板会影响磷化质量(无论采用何种涂锈方法,其磷化膜耐蚀性差)。
螺丝磷化工艺介绍
螺丝磷化工艺介绍
螺丝磷化工艺是一种广泛应用于汽车、航空航天、机械制造等行业的表面处理工艺,其作用是增强金属表面的耐腐蚀性、润滑性、防锈性等性能,使零件能够更长时间地保持优良的性能。下面我们来详细介绍一下螺丝磷化工艺。
1. 工艺流程
(1)部件清洗
在进行螺丝磷化前,需要对部件进行清洗。清洗目的是去除部件表面的油污、灰尘等杂质,以保证后续的表面处理能够更好地进行。常用的清洗方法包括:碱洗、酸洗、水洗等。
(2)化学处理
螺丝磷化的关键步骤就是化学处理。化学处理过程中,需要通过酸洗、放磷和钝化等环节把部件表面处理成适合螺丝磷化的状态。具体过程如下:
①酸洗在酸洗环节中,使用酸性溶液对待处理物进行腐
蚀处理,去除表面的氧化层和污物,净化表面,以便后续处理。
②放磷放磷是将磷酸盐或磷酸盐混合物通过浸泡或喷淋
的方式沉积到部件表面上,生成所需的螺丝磷化层。放磷的过程中,需要注意处理液的浓度、温度、PH值等参数的控制,
以及处理时间和部件表面净化程度的因素。
③钝化钝化是使用铬酸盐或钨酸盐等物质对已沉积的磷酸盐进行化学反应处理,使表面呈现出黑色或浅黄色。钝化的作用是保护磷化层,增强其耐腐蚀性。
(3)水洗
化学处理后,需要将部件经过水洗,去除表面化学处理残留物,以便下一步的后续处理。
(4)烘干
经过水洗后,部件需要通过烘干的方式去除表面水分。
(5)涂油
在螺丝磷化处理结束后,需要对部件进行涂油处理,以进一步增强其耐腐蚀性和润滑性。
2. 工艺参数
在进行螺丝磷化处理时,需要根据材质、形状和要求等因素进行不同的工艺参数选择。一般来说,影响螺丝磷化效果的因素有:
磷化处理影响因素及常见问题
磷化处理影响因素及常见问题
磷化处理是一种常用的表面处理工艺,用于改善金属材料的耐腐蚀性能和机械性能。在进行磷化处理时,有许多因素会影响磷化层的质量和性能。本文将详细介绍磷化处理的影响因素以及常见问题,并提供解决方案。
一、影响磷化处理的因素
1.材料的选择
不同的金属材料对磷化处理的影响是不同的。一般来说,碳钢、不锈钢、铝合金等金属材料都可以进行磷化处理。但是,不同材料的表面状态和成分会对磷化层的形成和质量产生影响。
2.表面处理
在进行磷化处理之前,需要对金属材料的表面进行预处理,以去除表面的氧化物、油脂和其他杂质。常用的表面处理方法包括酸洗、碱洗、喷砂等。表面处理的质量和方法选择对磷化层的形成和质量有重要影响。
3.磷化液的配方
磷化液的配方对磷化层的形成和质量起着至关重要的作用。磷化液的主要成分包括磷酸盐、氟化物、氯化物等。不同的金属材料和要求的磷化层性能需要选择不同的磷化液配方。
4.磷化工艺参数
磷化工艺参数包括温度、时间、搅拌速度等。这些参数的选择会直接影响磷化层的形成和质量。一般来说,温度越高、时间越长,磷化层的厚度越大,但过高的温度和时间会导致磷化层的结晶粗糙和脆性增加。
5.磷化层的后处理
磷化层形成后,需要进行后处理,以提高磷化层的耐腐蚀性能和机械性能。常
用的后处理方法包括中和、封闭、涂覆等。后处理的质量和方法选择对磷化层的性能有重要影响。
二、常见问题及解决方案
1.磷化层不均匀
磷化层不均匀可能是由于磷化液的搅拌不均匀、材料表面存在油脂或氧化物等
杂质、磷化液配方不合理等原因造成的。解决方法包括加强搅拌、提高表面处理质量、优化磷化液配方等。
磷化处理工艺
磷化处理工艺
磷化处理是一种金属表面处理技术,广泛应用于钢铁、铝、镁等金属的防腐和装饰。本文将详细介绍磷化处理工艺的原理、流程和影响因素。
一、磷化处理原理
磷化处理是指在金属表面形成一层磷酸盐薄膜的过程。该薄膜主要由金属磷酸盐组成,具有较高的耐腐蚀性和装饰性。磷化处理过程中,金属表面与磷化液中的磷酸、氧化剂等发生化学反应,生成一层致密的磷酸盐薄膜。
二、磷化处理流程
1.预处理:去除金属表面的油污、锈蚀等杂质,以提高磷化的效果。
2.酸洗:用酸洗液清洗金属表面,去除氧化层和锈蚀,为磷化处理做准备。
3.磷化:将金属表面浸泡在磷化液中,形成一层磷酸盐薄膜。
4.清洗:用清水冲洗金属表面,去除残留的磷化液和杂质。
5.干燥:将金属表面烘干,以防止生锈和影响后续加工。
三、磷化处理影响因素
1.金属材质:不同材质的金属对磷化的反应不同,如钢铁、铝、镁等金属的磷
化处理效果存在差异。
2.磷化液成分:磷化液的成分对磷化效果有重要影响,包括磷酸、氧化剂、促
进剂等成分的选择和配比。
3.处理温度和时间:处理温度和时间对磷化效果也有重要影响,温度过高或过
低、时间过长或过短都可能影响磷化效果。
4.表面预处理:金属表面的预处理对磷化效果也有很大影响,如油污、锈蚀等
杂质的去除程度直接影响磷化效果。
5.环境湿度:环境湿度对磷化效果也有一定影响,湿度过高可能导致磷化膜质
量下降。
四、磷化处理的应用
1.防腐:磷化膜具有较高的耐腐蚀性,可用于钢铁、铝、镁等金属的防腐处
理。例如,在建筑、船舶、汽车等领域,磷化处理被广泛应用于金属结构的防腐保护。
金属表面发黑磷化的原因
金属表面发黑磷化的原因
金属表面发黑磷化是一种常见的表面处理方法,它可以提高金属的耐腐蚀性和耐磨性,同时还能增加金属表面的美观度。那么,金属表面发黑磷化的原因是什么呢?
我们需要了解一下什么是磷化。磷化是一种化学反应,它是将金属表面与含有磷酸盐的溶液接触,使得金属表面上形成一层磷化膜的过程。这种磷化膜可以提高金属的耐腐蚀性和耐磨性,同时还能增加金属表面的美观度。
金属表面发黑磷化的原因主要有以下几点:
1. 磷化液的配方。磷化液的配方是影响磷化效果的关键因素之一。不同的金属需要使用不同的磷化液配方,否则会影响磷化效果。一般来说,磷化液中含有的磷酸盐浓度越高,磷化膜的厚度就越大,金属表面就越容易发黑。
2. 磷化液的温度。磷化液的温度也是影响磷化效果的重要因素之一。一般来说,磷化液的温度越高,磷化膜的厚度就越大,金属表面就越容易发黑。
3. 磷化时间。磷化时间也是影响磷化效果的重要因素之一。一般来说,磷化时间越长,磷化膜的厚度就越大,金属表面就越容易发黑。
4. 金属表面的处理。金属表面的处理也是影响磷化效果的重要因素
之一。如果金属表面存在油污、氧化物等杂质,会影响磷化液与金属表面的接触,从而影响磷化效果。
金属表面发黑磷化的原因主要是磷化液的配方、磷化液的温度、磷化时间以及金属表面的处理。只有在这些因素得到合理的控制和处理,才能得到良好的磷化效果。
磷化处理及工艺
磷化
目录
总述
原理及应用
磷化基础知识
1. 一、磷化原理
2. 二、磷化分类
3. 三、磷化作用及用途
4. 四、磷化膜组成及性质
5. 五、磷化工艺流程
6. 六、影响因素
7. 七、磷化后处理
8. 八、磷化渣
9. 九、磷化膜质量检验
10. 十、游离酸度及总酸度的测定
11. 十一、有色金属磷化
总述
原理及应用
磷化基础知识
总述
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186 9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。
磷化处理的酸比如何控制
磷化处理的酸比如何控制
雷邦磷化液工程部编辑
一、酸比是总酸度与游离酸度之比。总酸度表示磷化液中所含有的全部酸性成分,可用酚酞做指示剂,用0.1mol/L的氢氧化钠溶液滴定lOmL磷化液所消耗的氢氧化钠溶液(mL)表示,这个数值也称为点,1mL为1点。游离酸度表示磷化液中游离酸的浓度,其测定方法同上,只是用甲基橙做指示剂。
二、磷化液的酸比是影响磷化的重要因素之一,酸比大,反应进行得快。在没有形成膜时,磷化液中的有效成分就自白沉淀了,得不到良好的磷化膜。酸比太小时,仅仅是溶解金属,反应始终不能完成。所以酸比要保持一个适当的数值,通常取(5~15):1。
三、此外,磷化液的酸度即点也是决定磷化状态的重要因素。
当酸比不变、但酸度太低时,会引起平衡急速移动,易引起磷化液连续沉淀,生成磷化膜不均匀,呈灰色结晶。酸度太高时,发生激烈的溶解,平衡移动缓慢,磷化膜耐蚀性差,易形成黑色粗大的结晶。适中的酸度能得到致密而平滑的结晶磷化膜。
/
磷化处理
磷化处理
所谓磷化处理是指金属表面与含磷酸二氢盐的酸性溶液接触,发生化学反应而在金属表面生成稳定的不溶性的无机化合物膜层的一种表面的化学处理方法。所形成的膜称为磷化膜。它的成膜机理为:(以锌系为例)
a)金属的溶解过程
当金属浸入磷化液中时,先与磷化液中的磷酸作用,生成一代磷酸铁,并有大量的氢气析出。其化学反应为;
Fe+2H3PO4=Fe (H2PO4)2+H2•↑ (1)
上式表明,磷化开始时,仅有金属的溶解,而无膜生成。
b)促进剂的加速
上步反应释放出的氢气被吸附在金属工件表面上,进而阻止磷化膜的形成。因此加入氧化型促进剂以去除氢气。其化学反应式为:
3Zn(H2PO4)2+Fe+2NaNO2=Zn3(PO4)2+2FePO4+N2↑+2NaH2PO4+4H2O (2)
上式是以亚硝酸钠为促进剂的作用机理。
c)水解反应与磷酸的三级离解
磷化槽液中基本成分是一种或多种重金属的酸式磷酸盐,其分子式Me(H2PO4)2,这些酸式磷酸盐溶于水,在一定浓度及PH值下发生水解泛音法,产生游离磷酸:
Me(H2PO4)2=MeHPO4+H3PO4 ( 3 )
3MeHPO4=Me3(PO4)2+H3PO4 ( 4 )
H3PO3=H2PO4-+H+=HPO42-+2H+=PO43-+3H+ ( 5 )
由于金属工件表面的氢离子浓度急剧下降,导致磷酸根各级离解平衡向右移动,最终成为磷酸根。
d)磷化膜的形成
当金属表面离解出的三价磷酸根与磷化槽液中的(工件表面)的金属离子(如锌离子、钙离子、锰离子、二价铁离子)达到饱和时,即结晶沉积在金属工件表面上,晶粒持续增长,直至在金属工件表面上生成连续的不溶于水的黏结牢固的磷化膜。
磷化渣产生的原因是什么
磷化渣产生的原因是什么
磷化渣是一种在金属制造和处理过程中产生的废弃物,它主要由磷化物和残余金属碎片组成。磷化渣产生的主要原因可以归结为以下几个方面:
1.磷化处理工艺:磷化渣的产生往往与金属表面的磷化处理工艺密切相关。在进行
金属磷化处理时,常常需要将金属零件浸入含有磷化剂的处理液中,经过一定时间的处理后形成磷化膜。在这个过程中,部分磷化剂可能残留在金属表面或处理液中,随着金属零件的取出形成磷化渣。
2.金属表面残余:金属加工过程中会产生大量金属屑和碎片,这些残余的金属碎片
在与磷化液接触后也会被包裹在磷化膜内,形成磷化渣。因此,金属表面的残余金属是磷化渣产生的重要因素之一。
3.磷化液成分:磷化液的成分也会影响磷化渣的生成。一些磷化液中可能含有其他
化学物质,这些物质在与金属作用后会加速金属的氧化和磷化反应,从而产生更多的磷化渣。
4.工艺参数不当:在金属磷化处理的过程中,工艺参数的控制非常关键。如果处理
温度、时间、浓度等参数设置不当,可能导致金属表面磷化不均匀,甚至出现过量的磷化渣。
5.设备和操作不当:金属磷化过程中使用的设备和操作也会对磷化渣的产生产生影
响。例如,设备老化、操作不规范、清洗不彻底等因素都可能导致磷化渣的生成增加。
总的来说,磷化渣的产生是一个综合因素作用的结果。为了减少磷化渣的产生,可以从优化磷化工艺、控制磷化液成分、提高设备和操作水平等方面入手,确保金属磷化处理过程高效、环保、经济。
1
钢铁的磷化处理
钢铁的磷化处理
一、概述
钢铁零件在含有锰、铁锌、钙的磷酸盐溶液中,进行化学处理,使其表面生成一层难溶于水的磷酸盐保护膜的方法,叫做磷化处理(或称磷酸盐处理)。
二、磷化膜的外观及组成
1、外观:由于基体材料及磷化工艺的不同可由深灰到黑灰色,特殊工艺可实现纯黑色、红色及彩色。
2、组成:磷酸盐[Me3(PO4)2]或磷酸氢盐(MeHPO4)晶体组成。
三、特点
1、大气条件下稳定,与钢铁氧化处理相比,其耐腐蚀性较高,约高2-10倍,再进行重铬酸盐填充,
浸油或涂漆处理,能进一步提高其耐腐蚀性。
2、具有微孔隙结构,对油类、漆类有良好的吸附能力。
3、对熔融金属无附着力。
4、磷化膜有教高的电绝缘性能。
5、厚度一般为10-20μm,因为磷化膜在形成过程中相应地伴随着铁进行溶解,所以尺寸改变较小。
四、用途
1、防腐。
2、涂装底层,润滑性,再冷变形加工工艺中,能氧化摩擦,减少加工裂纹和表面拉伤。
3、要用来防止粘附低熔点的熔融金属。
4、变压器、电机的转子、定子及其他电磁装置的硅钢片均用磷化处理,而原金属的机械性能、强度、
磁性等基本不变。
五、小结
所需用的设备简单,操作方便,成本低,生产效率高,保护膜又有不少优点,因此在汽车、船舶、机器制造及航空工业都得到广泛的应用。
六、磷化种类
用于生产的磷化处理方法有:高温、中温、低温的磷化处理,四合一磷化处理及黑色磷化处理等。
1、高温磷化处理:在90-98℃的温度下进行,溶液的游离酸度于总酸度的比值为1∶6-9,处理时间
为15-20分钟。
特点:耐腐蚀性、结合力、硬度和耐热性都比较高,速度快,磷化膜粗细均匀。溶液加热时间长,挥发量大,成分变化快,磷化膜易夹杂沉淀,沉淀物难清理。
钢铁零件磷化缺陷原因分析及解决方案
钢铁零件磷化缺陷原因分析及解决方案
一、磷化缺陷的原因分析
钢铁零件的磷化缺陷主要有以下几个方面的原因:
1. 磷化液配方不合理:磷化液中的成分、浓度、比例等因素会直接影响磷化膜的质量。如果磷化液配方不合理,可能会导致磷化膜质量不稳定,出现缺陷。
2. 表面清洁度不够:钢铁零件在磷化前必须保证表面的清洁度,否则会影响磷化膜的质量。如果表面含有油脂、灰尘等杂质,会导致磷化液不能充分与钢铁表面反应,从而形成不完整的磷化膜。
3. 钢铁材质不合适:不同的钢铁材质适合的磷化工艺也不同。如果选择了不适合的磷化工艺,可能会导致磷化膜质量不稳定,出现缺陷。
4. 磷化时间、温度不合理:磷化时间和温度是影响磷化膜质量的重要因素。如果磷化时间过长或温度过高,可能会导致磷化膜过厚、颗粒过粗,从而形成缺陷。
5. 磷化设备或工艺的缺陷:磷化设备或工艺的缺陷,如液槽漏液、温度控制不准确等,可能会导致磷化膜质量不稳定,出现缺陷。
钢铁零件磷化缺陷的原因有很多,主要包括磷化液配方不合理、表面清洁度不够、钢铁材质不合适、磷化时间、温度不合理以及磷化设备或工艺的缺陷等。针对这些原因,可以采取优化磷化液配方、提高表面清洁度、选择合适的钢铁材质、合理控制磷化时间、温度以及改进磷化设备和工艺等解决方案,以改善和优化钢铁零件的磷化质量。
产品磷化后生锈8d报告
产品磷化后生锈8d报告
1. 问题描述
我们制造的产品在进行磷化处理后,出现了生锈的问题。需要对该问题进行分析和解决。
2. 问题定位
经过初步调查和观察,我们发现生锈问题主要出现在磷化后的产品表面。锈迹呈现出红色,严重影响了产品的质量和外观。
3. 解决措施
针对这一问题,我们采取了以下解决措施:
- 检查磷化液的使用情况并确认其浓度是否合适。
- 检查磷化液的pH值是否在正常范围内。
- 检查磷化液的温度是否过高或过低。
- 检查磷化液的循环系统是否正常工作。
4. 问题分析
在对产品磷化后生锈问题进行分析时,我们重点关注了以下几个因素:4.1 磷化液浓度问题
首先,我们检查了磷化液的浓度情况。经过测量和比对,我们发现磷化液的浓度低于正常范围。磷化液浓度过低可能导致磷化膜形成不完整,
从而增加了产品表面被腐蚀的风险。
4.2 磷化液pH值问题
我们还注意到磷化液的pH值可能存在问题。通过使用酸碱试纸测量,我们发现磷化液的pH值偏高。高pH值会导致磷化膜生成速度过快,从而影响膜的质量和附着力。
4.3 磷化液温度问题
磷化液的温度也是引起产品生锈的一个潜在问题。高温会导致磷化膜形成速度过快,从而影响质量;低温则会延长处理时间,可能导致磷化液中镁、锌等杂质含量增加,导致膜生成不良。
4.4 磷化液循环系统问题
最后,我们还分析了磷化液的循环系统。经过检查,我们发现循环系统存在堵塞和泵运行不畅的问题。这可能导致磷化液循环不均匀或停滞,进而影响整个磷化过程的质量。
5. 解决方案
基于以上问题分析,我们制定了以下解决方案:
- 调整磷化液浓度,确保其处于合适范围。
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一、磷化工艺参数的影响
1、总酸度————总酸度过低、磷化必受影响,因为总酸度是反映磷化液浓度的一项指标。控制总酸度的意义在
于使磷化液中成膜离子浓度保持在必要的范围内。
2、游离酸度————游离酸度过高、过低均会产生不良影响。过高不能成膜,易出现黄锈;过低磷化液的稳定性
受威胁,生成额外的残渣。游离酸度反映磷化液中游离H+的含量。控制游离酸度的意义在于控制磷化液中磷酸二氢
盐的离解度,把成膜离子浓度控制在一个必须的范围。磷化液在使用过程中,游离酸度会有缓慢的升高,这时要用
碱来中和调整,注意缓慢加入,充分搅拌,否则碱液局部过浓会产生不必要的残渣,出现越加碱,游离酸度越高的
现象。单看游离酸度和总酸度是没有实际意义的,必须一起考虑。
3、酸比————酸比即指总酸度与游离酸度的比值。一般的说酸比都在5~30 的范围内。酸比较小的配方,游离
酸度高,成膜速度慢,磷化时间长,所需温度高。酸比较大的配方,成膜速度快,磷化时间短,所需温度低。因此
必须控制好酸比。
4、温度————磷化处理温度与酸比一样,也是成膜的关键因素。不同的配方都有不同的温度范围,实际上,他
在控制着磷化液中的成膜离子的浓度。温度高,磷酸二氢盐的离解度大,成膜离子浓度相应高些,因此可以利用此
种关系在降低温度的同时提高酸比,同样可达到成膜,其关系如下:
70℃60 ℃50 ℃40 ℃30 ℃20 ℃
1/5 1/7 1/10 1/15 1/20 1/25
生产单位确定了某一配方后,就应该严格控制好温度,温度过高要产生大量沉渣,磷化液失去原有平衡。温度过低,成膜离子浓度总达不到浓度积,不能生成完整磷化膜。温度过高,磷化液中可溶性磷酸盐的离解度加大,成膜离子
浓度大幅度提高,产生不必要的沉渣,白白浪费了磷化液中的有效成分,原有的平衡被迫坏,形成一个新的温度下
的平衡,如,低温磷化液在温度失控而升高时,H2PO4→H++PO43- 的离解反应向右进行,从而使磷酸根浓度升高,
产生磷酸锌沉淀,使磷化液的酸比自动升高。当磷化液恢复到原有的温度时,原有的平衡并不能恢复。因此实际中,当磷化液超过一定温度后,再降低到原来的温度时,如果不进行调整,就有可能磷化不上。从减少沉渣,稳定槽液,保证质量来看,磷化液的温度变化越小越好。
5、时间————各个配方都有规定的工艺时间。时间过短,成膜量不足,不能形成致密的磷化膜层。时间过长,
由于结晶在已形成的膜上继续生长,可能产生有疏松表面的粗厚膜。
二、促进剂的影响
促进剂是必不可少的成分,如果没有他们,磷化将失去意义。磷化液中的促进剂,主要指某些氧化剂。氧化剂是作
为阴极去极化剂而在磷化配方中采用的一种化学反应型的加速剂。他的主要作用是加速氢离子在阴极的放电速度,
促使磷化第一阶段的酸蚀速度加快,因此可以称为金属腐蚀的催化剂。当金属表面接触到磷化液时,首先发生以下
反应:
Fe+2H+→Fe2++H2↑
这个反应能够消耗大量的氢离子,促使固液界面的PH上升,进而促使磷化液中的磷酸二氢盐的三级离解平衡右移,
以致使锌离子浓度和磷酸根浓度在界面处达到溶度积而成膜。如果不添加一些有效物质,阴极析出的氢气的滞留会
造成阴极极化,使反应不能继续进行,因而磷酸盐膜的沉积也不能连续下去。因此凡能加速这个反应的物质,必能
加速磷化。氧化剂正是起着阴极去极化的作用而加速反应。
常用的氧化剂有硝酸盐、亚硝酸盐、双氧水、溴酸盐、碘酸盐、钼酸盐、有机硝基化合物、有机过氧化物等。最常
用的主要是硝酸盐、氯酸盐、亚硝酸盐。亚硝酸盐的缺点是在酸性磷化液中不稳定,容易分解,需不断补充,否则
磷化膜极易发黄。他分解产生的酸气易使未磷化的湿工件生锈。
氯酸盐虽然不能产生酸性气体,在酸液中也稳定,但是他会还原成氯离子。氯离子在槽液中积累,若随后的水洗不
充分,使氯离子留在工件上,会带来很大的后患。一方面污染电泳槽液,另一方面留在涂层下,会加快腐蚀速度。
过氧化氢尤其独特的优点,他的还原产物是水,他是工业开发中最强的氧化剂。使用的浓度很低,大约0.01~0.1g/L ,
但是他在酸中更不稳定,控制要求很高。
此外还有更巧妙的有机氧化还原剂,比如蒽醌类衍生物。从原理上看,这上一种不消耗的循环使用的加速剂,
他只起氧化载体的作用,利用其氧化性醌先与磷化第一阶段产生的氢气作用,自身被还原成酚,再用强制方法
使磷化液与氧气接触,发生还原反应,又恢复成醌,同时给予磷化膜形成反应时必要的氧化电势。目前工业生
产中常用的是硝酸盐、亚硝酸盐、氯酸盐、有机硝基化合物、双氧水的不同组合。硝酸盐、氯酸盐、有机硝基
化合物等在磷化液中都较稳定,除定期抽查外,一般不进行日常检测。而亚硝酸盐则需随时检测。浓度不够时,
立即反映在磷化膜外观泛黄生锈,因此必须重视。
各种加速剂系统的性能
加速剂类型性能
1 硝酸盐加速性高,稳定性好
2 硝酸盐+亚硝酸盐加速性高,稳定性好
3 氯酸盐加速性高,稳定性好,但要还原出氯离子
4 氯酸盐+亚硝酸盐加速性高,稳定性低,有氯离子还原出
5 高氮有机化合物用量少,稳定性高,但有还原物积累有的色泽深,影响测定
6 氯酸盐+有机含氮化合物加速性高,还原物的色泽影响测定
7 过氧化氢加速性高,稳定性低
8 氯酸盐+亚硝酸盐+硝酸盐加速性高,稳定性低
三、被处理钢材表面状态的影响
近来的研究发现表明作为磷化膜基底的金属材料的表面状态对磷化质量影响很大。现归纳如下:
1、表面碳的污染
钢铁表面碳的污染对磷化处理非常不利,磷化膜质量差。碳浓度大的钢板耐式性差。碳浓度高的部位,磷酸锌结晶
不能析出,造成磷化膜缺陷,盐雾试验中会早期起泡和剥落。因此选材时就应注意这一点。
2、钢铁表面氧化膜
钢铁表面氧化膜的厚度直接影响磷化及效果。用偏光分析氧化膜与耐蚀性之间关系后发现:当氧化膜厚度小于
16*10-6mm时较好。氧化膜过厚则耐蚀性差,当出现兰色的氧化膜时,常常磷化不上。
3、钢板表面的结晶方位
有报导在改变热处理温度等钢板制造条件时,钢板表面有不同的结晶方位,而结晶方位的不同又影响着磷化性。实
验认为:(111)面反应性高,其在有氧化剂存在时比其他结晶防卫有较大的溶解度,这有利与磷化反应第一步骤
——酸蚀,无疑也有利于整个磷化过程。
4、冷轧钢板组成元素在表面浓化对磷化的影响
由于热力学和金属物理学方面的原因会使冷轧钢板组成元素在表面浓化,在不同的热处理条件下将出现的锰忽然磷的表面浓化。当锰浓化高时,磷化反应良好。另一方面,P 的浓化将延迟晶核的形成和生长,劣化反应性,浓化的
P的氧化物,推迟了铁的溶解,使磷化性降低。而表面的锡、铝、钛、铬、铅等会使磷化结晶粗大,造成耐蚀性降
低。
5、镀锌板钝化与采用不同镀锌方式的镀锌板
镀锌板是否经过钝化对磷化效果有很大的影响。经过钝化处理后的镀锌板磷化性差,所生成的结晶杂乱粗大。热浸
镀锌与电镀锌板相比,前者的磷化性差,后者的磷化性好。各种合金的镀锌板磷化差别也很大。
综上所述,在进行磷化处理前,应该先对所处理的材质进行详细的了解,只有这样,才能选择好合适的工艺及配方。
四、磷化前表面调整处理的影响
所谓磷化表面调整句是采用磷化表面调整剂使需要磷化的金属表面改变微观状态,促使磷化过程中形成结晶细小
的、均匀、致密的磷化膜。
磷化前零件的表面处理对磷化膜质量影响极大,尤其是酸洗或高温强碱清洗对薄层磷化影响最明显。研究结果表
明,冷轧钢板表面存在着一层厚度为(50~150)*10-10m 的四氧化三铁和三氧化二铁的完整氧化层,磷酸盐结晶就
在此基础上生成,得到完整致密的磷化膜。如果经过酸洗,则只剩下30*10-10m 以下的三氧化二铁氧化层,过于薄
且不完整,所以很难得到良好均匀的磷化膜,还因为酸洗表面产生析碳,也影响磷化膜的形成。对于高温或强碱清
洗,由于钢板表面上的活性点转变成氧化物或氢氧化物,使构成磷化膜的结晶晶核减少,因而促使生成稀疏粗大的
结晶,影响磷化质量,尤其是低温薄层里边化及低锌磷化对预处理特别敏感,不进行表面调整处理,就难形成磷化
膜。
最初采用的是3~5%的草酸水溶液做磷化表面调整剂,现在采用效果更好的磷酸钛胶体溶液处理,由于胶粒表面能很高,对物体表面有极强的吸附作用,胶体微粒吸附在零件表面上形成均匀的吸附层,在磷化时,这层极薄的吸附层
就是一层分布均匀,数量极多的磷酸盐结晶晶核,因而促进结晶均匀快速形成,限制了大晶体的生长,结果就促使
了磷化膜的细化和致密,提高了成膜性,缩短了磷化时间,降低膜厚,同时也能消除钢铁表面状态的差异对磷化质