磷化膜的形成 - 360文档中心

磷化钝化膜形成原理

磷化钝化膜形成原理在金属表面处理中，磷化和钝化是两种常用的工艺，它们能够增强金属的耐腐蚀性。

磷化是通过化学反应在金属表面形成磷酸盐的转化膜，而钝化则是通过化学反应使金属表面形成一层氧化膜，从而增强金属的耐腐蚀性。

磷化是一种化学反应过程，通常在金属表面形成一层磷酸盐的转化膜。

磷化膜的形成原理可以概括为以下几个步骤：1.表面处理：首先需要对金属表面进行除锈、除油等预处理，以确保金属表面的清洁度和粗糙度，从而增加磷化膜与金属表面的附着力。

2.酸洗：将金属浸入酸洗液中，通过酸洗液与金属表面的反应，去除金属表面的氧化物和杂质，使金属表面呈现出活性状态。

3.磷化：将酸洗后的金属浸入磷化液中，磷化液中的磷酸根离子会与金属表面发生反应，形成磷酸盐的转化膜。

这个转化膜具有多孔性，能够吸附更多的颜料和涂层，从而增强金属的耐腐蚀性和装饰性。

钝化的过程与磷化类似，它也是通过化学反应在金属表面形成一层氧化膜。

与磷化不同的是，钝化使用的化学试剂通常是强氧化剂，如浓硫酸、浓硝酸等。

这些强氧化剂能够迅速将金属表面氧化，形成一层致密的氧化膜。

钝化膜的形成原理可以概括为以下几个步骤：1.表面处理：同样需要对金属表面进行除锈、除油等预处理，以提高钝化膜与金属表面的附着力。

2.酸洗：将金属浸入酸洗液中，去除金属表面的氧化物和杂质，使金属表面呈现出活性状态。

3.钝化：将酸洗后的金属浸入钝化液中，钝化液中的强氧化剂会迅速将金属表面氧化，形成一层致密的氧化膜。

这个氧化膜能够阻挡腐蚀介质对金属的侵蚀，从而提高金属的耐腐蚀性。

通过磷化和钝化处理，金属表面的耐腐蚀性能得到了显著提高。

同时，这两种处理方法还可以增强金属的装饰性能，使其具有更美观的外观。

在实际应用中，应根据不同的需求选择合适的处理方法。

总的来说，磷化、钝化都是通过化学反应在金属表面形成一层保护膜，从而提高金属的耐腐蚀性。

虽然它们的化学反应机理和所用试剂有所不同，但它们的表面处理和反应过程是相似的。

磷化成膜机理

磷化成膜机理1、化学转化过程所用的磷化液都是由磷酸、碱金属或重金属的磷酸二氢盐及氧化性促进剂组成的酸性溶液。

因此，整个磷化过程都包括含有基体金属的溶解反应、难溶磷酸盐结晶沉积的成膜过程及氧化性促进剂的去极化作用。

①基体金属的溶解磷化液的PH 值一般都在2~5.5之间，呈酸性。

因此当金属和此酸性溶液接触时，必然发生由局部阳极和局部阴极反应组成的金属溶解过程：局部阳极 Me Me 2++2e 局部阴极 2H ++2e H 2↑ ②成膜反应由于局部阴极区域H +被还原而消耗，酸度下降，使得在第一阶段形成的可溶性二价金属磷酸二氢盐离解成溶解度较小的磷酸一氢盐：Me （H 2PO 4)2 MeHPO 4+H 3PO 4只要PH 上升到一定程度，则主要离解成不溶性二价金属磷酸盐。

此离解则比较迅速：Me （H 2PO 4)2 MeHPO 4+4H 3PO 4同时 MeHPO 4 Me 3（PO 4)2+H 3PO 4难溶的Me 3（PO 4)2在金属表面的阴极区域沉积析出。

当整个阴极区域都被沉积物覆盖时，成膜反应结束，从而在金属表面形成完整的磷化膜覆盖。

由于成膜反应的可溶性二价金属磷酸二氢盐可以是金属溶解生成的，也可以是溶液中原有的配方组成。

除磷酸铁盐膜外，其他所有的磷化膜的成膜物质都是添加配方中的原料。

难溶性磷酸盐的溶积度如表：氧化性促进剂的去极化作用和对金属溶解的促进金属溶解时产生的氢气易吸附于阴极的金属表面，从而阻碍水解产生的二价金属磷酸盐在阴极区域的沉积，不能形成磷化膜。

水解产物则于溶液中析出成为渣，即浪费成膜原料，也使渣量大大增加。

这样在工艺方面将造成困难，对膜的性能也不能保证，因为孔隙率很大。

氧化剂的去极化作用是将还原形成的初生态氢氧化成水;2[H]+[O] H2O与去极化作用密切相关的是促进剂对金属溶解的促进。

它是通过促进剂对H2的氧化和沉积作用，导致阳极电流密度增加而提高溶解速率，即提高可溶性二价金属磷酸二氢盐的生成速率。

钢板的磷化

钢板的磷化，特别是在有氧化性促进剂、成膜助剂等多种助剂存在的锌系磷化时，其化学反应过程非常复杂，涉及的反应有：电离、水解、置换、中和、沉淀、络合、氧化、还原等。

磷化膜质量的好坏，对电泳质量的影响非常大，所以对于磷化质量的控制非常重要。

1磷化反应的机理磷化膜通过化学反应形成。

磷化液的主要成分是磷酸，磷酸在水溶液中3次离解，在2 5℃下它们的离解常数如下：由上述离解常数可知：在磷酸水溶液中，(1)式反应容易进行，(3)式反应几乎不能进行。

另外，对应磷酸的3种离解状态，生成3种金属盐。

当金属为Zn、Fe等二价金属时，生成如下所示的3种磷酸盐：第1种磷酸盐：Me(H2PO4)2，又称磷酸二氢盐。

第2种磷酸盐：MeHPO4，又称磷酸一氢盐。

第3种磷酸盐：Me3(PO4)2，又称磷酸氢盐。

一般来说，2价金属的第1种磷酸盐可溶，第2种磷酸盐可溶或难溶，第3种磷酸盐难溶。

磷化处理技术由第1种磷酸金属盐形态的水溶液通过化学反应析出难溶的第3种磷酸盐(式4~6)。

汽车涂装前的磷化处理以锌盐磷化处理为代表。

(7)式和(8)式所示的是生成锌盐磷化膜的平衡反应：(7)式反应在被处理物上进行，钢板界面上的Fe(H2PO4)2浓度增高。

将氧化促进剂亚硝酸盐添加到锌盐磷化液中后，(7)式中Fe(H2PO4)2就成为FePO4，H2变成H2O除去。

根据(7)式的反应，在磷化槽液内的钢板表面上，靠促进剂的作用，氢离子浓度下降，引发(9)式的反应：Fe的浓度高时就生成磷酸二锌铁：2磷化的加速反应2.1磷化反应的加速(1)磷化反应是一个吸热过程，加热有利于反应的进行。

(2)加入氧化性物质(如NO2-、H2O2等)作为去极化剂，其作用是使晶核能够暴露，而不被氢气覆盖;在有氧化性促进剂时，氢原子直接被氧化成水，不影响离子的扩散，形成磷化膜。

2.2磷化膜沉积过程的加速实现反应加速的方法一般是引入结晶晶核。

磷化前的钛盐表面调整，在工件表面形成晶核活性中心，使磷化结晶能够沿晶核生长。

关于磷化工序的浅解

关于钢丝〔盘条〕磷化的浅解1．0磷化的目的和基本原理：1．1钢丝表面涂着物的特性：钢丝的加工和使用，要求材料在保存或加工过程和加工结束后的一定时间段内，材料表面不产生锈蚀或表面涂着物不产生潮解；在加工过程中得到低的摩擦系数。

钢丝因再加工和使用的需要，钢丝表面选择的涂着物有：涂石灰、涂硼砂或其类似物、电镀金属、磷化等。

电镀金属仅是在一些特殊产品的要求而使用。

涂石灰是早期钢丝生产工艺中广泛使用的方式，它成本低；但是这种方式在再加工时产生粉尘有害健康且不适应高速拉拔。

涂硼砂是适用于高速拉拔且成本低廉的方式。

虽然它易于潮解，但对涂后的中间品有适当的管理措施是可以避免的。

且特别在涂后直接拉拔的工艺是被广泛选用。

目前国外虽开始限制使用硼砂产品，因此出现其类似物。

但是这种涂层只适用于中间产品的表面而不适用于最终产品的表面；因为它抗锈蚀能力差，但强于石灰涂层。

磷化的涂着层具有一定的抗锈蚀能力，和具有一定的电抗；在后加工过程中得到低的摩擦系数。

好的磷化膜本身具有很好的塑性，在变形中能够很好地保持其连续性；同时，它不仅能和皂——硬脂酸钠，发生反应产生更有利于润滑的金属皂类，而且其表面又可以很好地附着皂液和润滑剂；这有利减小变形摩擦因数、减少模具磨损。

1．2 磷化膜的形成和特性：1．2．1 磷化技术的机理：磷化处理过程是化学与电化学反应过程，主要是由下述步骤组成：a．酸的浸蚀使基体金属表面 H+ 离子浓度降低。

当金属表面与酸性磷化液接触时，钢丝表面被溶解，使金属与溶液中酸反应产生氢，从而使界面的 PH 值上升，以致磷酸锌〔以锌系为例〕沉积于钢丝表面。

由于亚铁在溶液中的存在，不论因酸后的带入还是在槽内反应产生，磷酸铁锌也同时沉积于钢丝表面。

其总反应方程如下：5Zn(H2P04)2+Fe(H2P04)2+8H20--+ Zn 3(P04)2。

4H20+ Zn 2Fe(P04)2。

4H20+ 8 H3P04磷酸盐沉淀的副反应将形成磷化沉渣，即亚铁离子被氧化后同磷酸反应生成磷酸铁在溶液中沉淀：Fe³¯+ P04³¯＝＝FeP04但是在这钢丝表面的二种磷膜沉积物有不同的特性；称前者Zn 3(P04)2。

磷化膜主要成分

磷化膜主要成分
磷化膜是一种常见的防腐涂层，主要成分是磷化物。

磷化物是由磷和金属元素组成的化合物，可以在金属表面形成一层致密的磷化膜，起到防腐、耐磨、导电等作用。

磷化膜的形成是通过磷化反应实现的。

磷化反应是将金属表面暴露在含磷化合物的气氛中，使磷元素与金属表面发生反应，生成磷化物。

磷化反应可以通过多种方法实现，如热浸磷化、气相磷化、电化学磷化等。

磷化膜的主要成分是磷化物，但其它元素的存在也会对磷化膜的性能产生影响。

例如，镁、锌等元素可以促进磷化反应的进行，提高磷化膜的质量和厚度；铜、银等元素可以提高磷化膜的导电性能；而铁、铬等元素则会降低磷化膜的质量和耐腐蚀性能。

磷化膜的性能与其成分和结构密切相关。

一般来说，磷化膜的成分越纯，结构越致密，其防腐、耐磨、导电等性能就越好。

此外，磷化膜的厚度也是影响其性能的重要因素。

磷化膜的厚度越大，其防腐、耐磨性能就越好，但过厚的磷化膜也会影响金属件的尺寸精度和表面质量。

总之，磷化膜的主要成分是磷化物，但其它元素的存在也会对其性能产生影响。

磷化膜的性能与其成分、结构和厚度密切相关，因此在实际应用中需要根据具体要求选择合适的磷化方法和工艺参数，以获得最佳的防腐、耐磨、导电等性能。

磷化成膜机理

精品磷化成膜机理1、化学转化过程所用的磷化液都是由磷酸、碱金属或重金属的磷酸二氢盐及氧化性促进剂组成的酸性溶液。

因此，整个磷化过程都包括含有基体金属的溶解反应、难溶磷酸盐结晶沉积的成膜过程及氧化性促进剂的去极化作用。

基体金属的溶解磷化液的PH 值一般都在2~5.5之间，呈酸性。

因此当金属和此酸性溶液接触时，必然发生由局部阳极和局部阴极反应组成的金属溶解过程：局部阳极 Me Me 2++2e 局部阴极 2H ++2e H 2↑成膜反应由于局部阴极区域H +被还原而消耗，酸度下降，使得在第一阶段形成的可溶性二价金属磷酸二氢盐离解成溶解度较小的磷酸一氢盐：Me （H 2PO 4)2 MeHPO 4+H 3PO 4只要PH 上升到一定程度，则主要离解成不溶性二价金属磷酸盐。

此离解则比较迅速： Me （H 2PO 4)2 MeHPO 4+4H 3PO 4同时 MeHPO 4 Me 3（PO 4)2+H 3PO 4难溶的Me 3（PO 4)2在金属表面的阴极区域沉积析出。

当整个阴极区域都被沉积物覆盖时，成膜反应结束，从而在金属表面形成完整的磷化膜覆盖。

由于成膜反应的可溶性二价金属磷酸二氢盐可以是金属溶解生成的，也可以是溶液中原有的配方组成。

除磷酸铁盐膜外，其他所有的磷化膜的成膜物质都是添加配方中的原料。

难溶性磷酸盐的溶积度如表：精品精品氧化性促进剂的去极化作用和对金属溶解的促进金属溶解时产生的氢气易吸附于阴极的金属表面，从而阻碍水解产生的二价金属磷酸盐在阴极区域的沉积，不能形成磷化膜。

水解产物则于溶液中析出成为渣，即浪费成膜原料，也使渣量大大增加。

这样在工艺方面将造成困难，对膜的性能也不能保证，因为孔隙率很大。

氧化剂的去极化作用是将还原形成的初生态氢氧化成水;2[H]+[O] H 2O与去极化作用密切相关的是促进剂对金属溶解的促进。

它是通过促进剂对H 2的氧化和沉积作用，导致阳极电流密度增加而提高溶解速率，即提高可溶性二价金属磷酸二氢盐的生成速率。

钢铁锌系磷化常见问题及处理方法

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钢铁锌系磷化常见问题及处理方法
刘敏
（苏州千代田精机有限公司，江苏苏州２１５１２６）
摘要：磷化处理在钢铁工业上的应用已经有了ｇ百多年的历史了。在钢铁生产行业中起着举足轻重的作用，尤其是锌系磷，Ｉｔ￣ｇｊ采用占有较大的比例，但在磷化生产中经常会遇到一些质量问题，现将一些常见的问题和产生的原因及解决方法整理归纳。关键词：ｚａ化；常见问题；磷化膜
１简介锌系磷化处理低。锌系磷化液主要成分是磷酸二氢盐，如Ｚｎ（Ｈ２Ｐ０４）以及适量的处理方法：（１）调整游离酸度与总酸度的比例。（２）降低游离酸游离磷酸和加速剂等。加速剂主要起降低磷化温度和加快磷化速度含量，可加氧化锌或氢氧化锌。（３）控制酸洗过程。（４）补充磷酸二氢的作用。作为化学加速剂用得最多的氧化剂如ＮＯ￣、ＮＯ￣、Ｃ１０￣、盐。（５）加强中和水洗。（６）检查喷嘴并进行清理，检查磷化槽沉淀量Ｈ０等。磷化是金属与稀磷酸或酸性磷酸盐反应而形成磷酸盐保（７）提高处理温度。护膜的过程。形成的磷化膜主体组成（钢铁件）：ｚｎ（Ｐ０４）：・４Ｈ：０、２．７问题：磷化膜不完整、发花、色泽不匀Ｚｎ２Ｆｅ（Ｐ０４）２＂４Ｈ０。磷化晶粒呈树枝状、针状、孔隙较多。广泛应用于产生原因：（１）除油不干净。（２）表调剂效果不佳或已失效。（３）涂漆前打底、防腐蚀和冷加工减摩润滑。按磷化处理温度可分为常磷化槽液喷淋不均匀。（４）工件表面钝化。（５）磷化温度低。温、低温、中温、高温四类。常温磷化就是不加温磷化。低温磷化一般处理方法：（１）强脱脂或更换脱脂剂。（２）更换或补充表调剂。处理温度３５～５５ ℃。中温磷化一般６０ —７５％。高温磷化一般大于（３）检查并调整喷嘴。（４）加强酸洗或喷砂。（５）提高磷化温度。８０￣Ｃ。温度划分法本身并不严格，有时还有亚中温、亚高温之法，随２．８问题：磷化膜结晶粗各人的意愿而定，但一般还是遵循上述划分法。本文所述均是在产生原因：（１）促进剂不足。（２）总酸度偏高。（３）钢表面过度腐３５～５５￣Ｃ条件下，浸渍法锌系磷化的总结。蚀。（４）表面调整效果降低。２锌系磷化的常见问题及处理方法处理方法：（１）添加促进剂到适当的范围。（２）添加中和剂，降低２．１问题：涂装后表面粗糙，不光滑总酸度。（３）对钢表面进行喷砂或打磨除掉腐蚀层。（４）添加表表面产生原因：（１）皮膜太粗、太厚。（２）磷化膜结晶粗大、疏松、多调整剂到适合的范围境内。孔。（３）前处理不彻底。２．９问题：磷化膜干燥后表面有白色粉末处理方法：（１）提高亚铁离子的含量，如补充磷酸二氢铁，加入产生原因：（１）槽液含渣量过大。（２）酸比太高。（３）处理温度过磷酸等。（２）提高游离酸度，提高槽液温度。（３）加强前处理。高。（４）工件表面氧化物未除净。（５）溶液氧化剂含量过高，总酸度过２．２问题：工件部分有紫蓝色点或斑高。处理方法：（１）清除槽底残渣，并定期翻渣，过滤。（２）补加磷化产生原因：（１）表调剂的ＰＨ值不在工艺范围。（２）磷化槽液的锌离子含量不足。（３）磷化槽液的促进剂含量不够。（４）皮膜槽游离剂。（３）降低磷化处理温度。（４）加强酸洗并充分水洗。（５）停加氧化酸过低。剂，调整酸的比值。３结论处理方法：（１）调节表调剂的ＰＨ值到规定的工艺范围内。（２）锌系磷化处理因磷化液的组成不同会略有差别，但根本原因却添加磷化液。（３）调整促进剂在要求范围内。（４）加皮膜剂或游离酸是大相径庭的，合适的酸度，合适的温度，合适的促进剂，值得注意升值剂（磷酸）。的是，促进剂因为是氧化物，消耗较快，在加液时，一定要采取充分２＿３问题：工件整体或局部无磷化膜，有时发蓝或有空白片产生原因：（１）工件表面有硬化层。（２）总酸度不够，游离酸太稀释后均匀洒人槽液的方法，千万不可直接倒人槽液中，这样会使迅速形成结晶沉淀，不仅无法起到效果，还会适得其低。（３）处理温度低。（４）脱脂不净或磷化时间偏短。（５）工件表面聚槽液局部反应，反。在生产过程中，经常是多种原因同时存在的，遇到问题应该深入齐氢气。（６）磷化槽液比例失调，如Ｐ２０含量过低。尽可能的找出所有的原因，逐一解决。才能尽快彻底的消除不处理方法：（１）改进加工方法或用酸洗、喷砂去除硬化层，达到分析，表面处理要求。（２）补加磷化剂。（３）升高磷化槽液温度。（４）加强脱良现象，得到优良的产品。参考文献脂或延长磷化时间。（５）翻动工件或改变工件位置。（６）调整或更换

钢板的磷化

钢板的磷化，特别是在有氧化性促进剂、成膜助剂等多种助剂存在的锌系磷化时，其化学反应过程非常复杂，涉及的反应有：电离、水解、置换、中和、沉淀、络合、氧化、还原等。

磷化膜质量的好坏，对电泳质量的影响非常大，所以对于磷化质量的控制非常重要。

1磷化反应的机理磷化膜通过化学反应形成。

磷化液的主要成分是磷酸，磷酸在水溶液中3次离解，在2 5℃下它们的离解常数如下：由上述离解常数可知：在磷酸水溶液中，(1)式反应容易进行，(3)式反应几乎不能进行。

另外，对应磷酸的3种离解状态，生成3种金属盐。

当金属为Zn、Fe等二价金属时，生成如下所示的3种磷酸盐：第1种磷酸盐：Me(H2PO4)2，又称磷酸二氢盐。

第2种磷酸盐：MeHPO4，又称磷酸一氢盐。

第3种磷酸盐：Me3(PO4)2，又称磷酸氢盐。

一般来说，2价金属的第1种磷酸盐可溶，第2种磷酸盐可溶或难溶，第3种磷酸盐难溶。

磷化处理技术由第1种磷酸金属盐形态的水溶液通过化学反应析出难溶的第3种磷酸盐(式4~6)。

汽车涂装前的磷化处理以锌盐磷化处理为代表。

(7)式和(8)式所示的是生成锌盐磷化膜的平衡反应：(7)式反应在被处理物上进行，钢板界面上的Fe(H2PO4)2浓度增高。

将氧化促进剂亚硝酸盐添加到锌盐磷化液中后，(7)式中Fe(H2PO4)2就成为FePO4，H2变成H2O除去。

根据(7)式的反应，在磷化槽液内的钢板表面上，靠促进剂的作用，氢离子浓度下降，引发(9)式的反应：Fe的浓度高时就生成磷酸二锌铁：2磷化的加速反应2.1磷化反应的加速(1)磷化反应是一个吸热过程，加热有利于反应的进行。

(2)加入氧化性物质(如NO2-、H2O2等)作为去极化剂，其作用是使晶核能够暴露，而不被氢气覆盖;在有氧化性促进剂时，氢原子直接被氧化成水，不影响离子的扩散，形成磷化膜。

2.2磷化膜沉积过程的加速实现反应加速的方法一般是引入结晶晶核。

磷化前的钛盐表面调整，在工件表面形成晶核活性中心，使磷化结晶能够沿晶核生长。

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。

2Zn2++Fe2++2PO43-+4H2O→Zn2Fe (PO4)2•4H2O↓ ( 6 )3Zn2++2PO42-+4H2O=Zn3 (PO4)2•4H2O ↓ ( 7 )金属工件溶解出的二价铁离子一部分作为磷化膜的组成部分被消耗掉，而残留在磷化槽液中的二价铁离子，则氧化成三价铁离子，发生（2）式的化学反应，形成的磷化沉渣其主要成分是磷酸亚铁，也有少量的Me3(PO4)2。

磷化与钝化处理的区别

磷化处理和钝化处理的区别点击次数：711时间：2009-11-10磷化处理：磷化是金属材料防腐蚀的重要方法之一,其目的在于给基体金属提供防腐蚀保护、用于喷漆前打底、提高覆膜层的附着力与防腐蚀能力及在金属加工中起减摩润滑作用等。

按用途可分为三类：1、涂装性磷化2、冷挤压润滑磷化3、装饰性磷化。

按所用的磷酸盐分类有:磷酸锌系、磷酸锌钙系、磷酸铁系、磷酸锌锰系、磷酸锰系。

根据磷化的温度分类有:高温(80 ℃以上)磷化、中温(50～70 ℃)磷化、低温磷化(40 ℃左右)和常温磷化（10～30 ℃）。

一、磷化成膜机理磷化主要有以下过程:(1)金属的溶解过程即金属与磷化液中的游离酸发生反应:M+H3PO4 = M(H2PO4)2+H2↑(2)促进剂的加速过程为:M(H2PO4)2+Fe+[O]→M3(PO4)2+FePO由于氧化剂的氧化作用,加速了不溶性盐的逐步沉积,使金属基体与槽液隔离,会限制甚至停止酸蚀的进行。

(3)磷酸及盐的水解磷化液的基本成分是一种或多种重金属的酸式磷酸盐, 其分子式为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,产生游离磷酸:Me(H2PO4)2=MeHPO4+H3PO43MeHPO4=Me3(PO4)2+H3PO4H3PO4=H2PO4-+H+= HPO2-4 + 2H+ =PO3-4 + 3H+由于金属工件表面的H+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。

(4 ) 磷化膜的形成当金属表面离解出的PO3-4与磷化槽液中的金属离子Zn2+、Mn2+、Fe2+达到饱和时,即结晶沉积在金属工件表面,晶粒持续增长,直到在金属工件表面生成连续不溶于水的牢固的磷化膜:3M2 + + 2PO3 -4 + 4H2O = M3 ( PO4 ) 2·4H2O ↓2 M2 + + Fe2 + + 2PO3 -4 + 4H2O= M2 Fe ( PO4 ) 2· 4H2O金属工件溶解出的Fe2+一部分作为磷化膜的组成部分被消耗掉,而残留在磷化槽液中的Fe2+则氧化成Fe3+,生成FePO4沉淀,即磷化沉渣的主要成分之一。

镁合金AZ31锰系磷化膜的生长过程及形成机理

ＳｃｕｎＵｎｖｒｉｆＳｉｎｅａｄＥｎｉｅｒｇＺｉｏｇ６３０，ｉａｉｈａｉｅｓｔｏｃｅｃｎｇｎｅｉ，ｇｎ４００Ｃｈｎ；ｙｎ２Ｃｏｌｇｆａｅｉｌｎｅｉａｎｉｅｒｎ，ｉｈａｉｅｓｔｆＳｉｎｅａｄＥｇｎｅｉｇ．ｌｅｏｔｒａｓａｄＣｈｍｃｌｇｎｅｉｇＳｃｕｎＵｎｖｒｉｏｃｅｃｎｎｉｅｒｎ，ｅＭＥｙ
核一长大一分裂一细化一增厚５过程，沿表面方向生长和外延，最终形成致密的磷化膜。并且，磷化膜有两层，个
第一层是以Ｍｇ（Ｏ）和Ａ１Ｏ４３４Ｐ２Ｐ以及ＭｎＰ４ＨＯ为主的沉积薄膜；第二层则是在相表面成核一长大的ＭｎＰ４ＨＯ磷
ＡｂｔａｔＴｅｇｏｎｒｃｓｎｏｍａｉｎｍｅｈｎｓｏｈｓｈｔｌｏｇｅｉｍｌｙＡＺ３ｎｔｅｍａｇｎｓｓｒｃ：ｈｒｗｉｇｐｏｅｓｄｆｒｔｏｃａｉｍｆｏｐａｅｆｍｆａｐｉｍａｎｓｕａｌｏｉｎａｅｅ１ｈ
第２卷第１２期
、．２ＮＯ１ｂ１．２
中国有色金属学报
ＴｈｉｅｅＪｕｒａｆｎｅｒｕｅａｓｅＣｈｎｓｏｎｌｏＮｏｆｒｏｓＭｔｌ
２１０２年１月
Ｊｎ．０２ａ２ｌ

磷化工艺流程

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：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）磷化基础知识一、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。

磷化液基本原理、种类介绍及配方参考

磷化液基本原理、种类介绍及配方参考导读：本文详细介绍了磷化液简介，基本原理，分类，参考配方等，本文中的配方数据经过修改，如需更详细资料，可咨询我们的技术工程师。

一、磷化液的简介磷化是金属与磷酸或酸性磷酸盐反应形成磷酸盐保护膜的化学反应过程。

磷化反应是一种典型的局部多相反应，本质上属于电化学反应。

当金属浸入到含有磷酸盐的溶液中，在其表面形成许多微腐蚀电池，发生轻微浸蚀。

在溶液-金属界面处，酸浓度降低，所形成金属磷酸盐化学转化膜称之为磷化膜。

磷化主要用于金属材料的防腐蚀，给机体金属提供腐蚀保护，用于喷漆前打底，提高覆膜层的附着力和防腐蚀能力以及在金属加工中起到减磨润滑作用。

磷化膜的外观是均匀致密的，主要呈现浅灰、深灰、灰黑等色；其结构主要呈现斜方晶体、圆柱形晶体、四方面心晶体、混合晶体以及无定型结晶等形态。

磷化膜具有多孔性，极大地提高了金属的表面积，从而在很大程度上提高了金属表面与涂层之间的附着力，但是磷化膜的耐热性、耐酸碱性、导热性和导电性等性能都较差。

磷化液一般由磷化开槽剂（磷化建浴剂）、磷化补充剂、磷化调整剂、磷化促进剂几部分组成，其中开槽剂和补充剂为主要组成成分：开槽剂是首次建槽使用，补充剂是建槽之后的补充使用；磷化调整剂是调节磷化液的总酸和游离酸，以达到合适的酸比；磷化促进剂是一种氧化剂，主要去极化作用，促进磷化的反应速度。

磷化工艺操作简单，成本低廉，经过磷化处理的工件，原来的物理机械性能如强度、硬度等保持不变，而被处理的金属表面，由于形成均匀致密的磷化膜，其金属表面的性能大大提高。

因此金属的磷化处理工艺在工业上得到了广泛应用，尤其是在金属表面涂装领域。

禾川化学技术团队具有丰富的分析研发经验，引进国外配方破译技术，专业从事磷化液产品的技术开发，经过多年的技术积累，可以运用尖端的科学仪器、完善的标准图谱库、强大原材料库，彻底解决表面处理企业生产研发过程中遇到的难题，利用其八大服务优势，最终实现企业产品性能改进及新产品研发。

磷化、钝化

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。

磷化指用磷酸盐处理后表面附着力增大和防腐能力强，经常作为涂层打底，如汽车车身涂层先得磷化
漆前处理货短期防腐做磷化
一种是喷涂磷化（即锌系磷化），为的是提高漆膜对工件的附着力，外观为灰色。

第二种是防腐磷化（即锰系磷化），为的是提高耐磨性能和防腐性能，外观为灰黑色到黑色。

第三种是磷皂化，为的是减少冲压或拉拔模具损伤，提高润滑性。

钝化
是使金属表面转化为不易被氧化的状态，而延缓金属的腐蚀速度的方法。

另外，一种活性金属或合金，其中化学活性大大降低，而成为贵金属状态的现象，也叫钝化。

其钝化的机理可用薄膜理论来解释，即认为钝化是由于金属与氧化性物质作用，作用时在金属表面生成一种非常薄的、致密的、覆盖性能良好的、牢固地吸附在金属表面上的钝化膜。

这层膜成独立相存在，通常是氧化金属的化合物。

它起着把金属与腐蚀介质完全隔开的作用，防止金属与腐蚀介质接触，从而使金属基本停止溶解形成钝态达到防腐蚀的作用。

磷化工艺介绍

所谓磷化，是指把金属工件经过含有磷酸二氢盐的酸性溶液处理，发生化学反应而在其表面生成一层稳定的不溶性磷酸盐膜层的方法，所生成的膜称为磷化膜。

磷化膜的主要目的是增加涂膜附着力，提高涂层耐蚀性。

磷化的方法有多种，按磷化时的温度来分，可分为高温磷化（90-98℃），中温磷化（60-75℃），低温磷化（35-55℃）和常温磷化。

为提供良好的涂装基底，要求磷化膜厚度适宜，结晶致密细小。

中、高温磷化工艺，虽然磷化速度快，磷化膜耐蚀性好，但磷化膜结晶粗大，挂灰重，液面挥发快，槽液不稳定，沉渣多，而低、常温磷化工艺所形成的磷化膜结晶细致，厚度适宜，膜间很少夹杂沉渣物，吸漆量少，涂层光泽度好，可大大改善涂层的附着力、柔韧性、抗冲击性等，更能满足涂层对磷化膜的要求。

值得注意的是，过去一直认为磷化膜厚，涂装后涂层的耐蚀性高，磷化膜本身在整个涂装体系中并不单独承担多大的耐蚀作用，它主要起到使漆膜具有强粘附性，而整个涂层系统的耐蚀力则主要取决于漆膜的耐蚀力以及漆膜与磷化膜的优良配合所形成的强粘附力。

磷化液一般由主盐、促进剂和中和剂所组成。

过去使用的磷化液，大多采用亚硝酸钠（NaNO2）作促进剂，效果十分年、明显，但在NaNO2在磷化液中有很大危害：一是影响磷化液的稳定性，NaNO2在酸性条件下极不稳定，在极短的时间内就分解了。

因此，不得不经常添加。

NaNO2的这种特性，往往引起磷化液的主盐不稳定，磷化液沉淀较多，磷化膜挂灰严重，槽液控制困难，磷化质量不稳定；二是NaNO2是世界公认的致癌物质，长期接触危害人体健康，环境污染严重。

解决的方法：一是减少NaNO2的用量；二是寻找替代物。

配方：XH-1B 4%+H2O4、钝化磷化膜的钝化技术，在北美和欧洲国家被广泛应用，采用钝化技术是基于磷化膜自身特点决定的，磷化膜较薄，一般在1-4g/m2，最大不超过10g/m2，其自由孔隙面积大，膜本身的耐蚀力有限。

有的甚至在干燥过程中就迅速生黄锈，磷化后进行一次钝化封闭处理，可以是磷化膜孔隙中暴露的金属进一步氧化，或生成钝化层，对磷化膜可以起到填充、氧化作用，使磷化膜稳定于大气之中。

钢铁的化学氧化处理和磷化处理

7.2 钢铁的化学氧化处理和磷化处理7.2.1、钢的氧化处理钢的氧化处理(又称发蓝或发黑):钢铁在含有氧化剂的溶液中进行处理，使其表面生成一层均匀的蓝黑到黑色膜层的过程。

根据处理温度的高低，钢铁的化学氧化可分为高温化学氧化法和常温化学氧化法。

这两种方法所用处理液成分不同，膜的组成不同，成膜机理也不同。

1.钢铁高温化学氧化(碱性化学氧化)<1>化学反应机理：高温化学氧化是传统的发黑方法，一般是在强碱溶液里添加氧化剂（如硝酸钠和亚硝酸钠），在140ºc左右的温度下处理15～90分钟，生成以F e3O4为主要成分的氧化膜，膜厚一般为0.5～1.5微米，最厚可达2.5微米。

氧化膜具有较好的吸附性。

将氧化膜浸油或做其他后处理，其耐蚀性能可大大提高。

由于氧化膜很薄，对零件尺寸和精度几乎没有影响，因此在精密仪器、光学仪器、武器及机器制造业中得到广泛应用。

其化学反应机理为：3F e＋N a N O2＋5N a O H－－>3N a2F e O2＋H2O＋N H36N a2F e O2＋N a N O2＋5H2O－－>3N a2F e2O4＋7N a O H＋N H3N a2F e O2＋N a2F e2O4＋2H2O－－>F e3O4+4N a O H在钢铁表面附近生成的F e3O4，其在浓碱性溶液中的溶解度极小，很快就从溶液中结晶析出，并在钢铁表面形成晶核，而后晶核逐渐长大形成一层连续致密的黑色氧化膜。

在生成F e3O4的同时，部分铁酸钠可能发生水解而生成氧化铁的水合物N a2F e2O4＋（m＋1）H2O－－>F e2O3·m H2O+2N a O H含水氧化铁在较高温度下失去部分水而形成红色沉淀物附在氧化膜表面，成为红色挂灰，或称“红霜”，这是钢铁氧化过程中常见的故障，应尽量避免。

<2>钢铁高温氧化工艺：钢铁高温氧化工艺见表7－1。

2.钢铁常温化学氧化(酸性化学氧化)<1>钢铁常温发黑机理：钢铁常温化学氧化是80年代以来迅速发展的新技术，与碱性高温氧化工艺相比,这种新工艺具有氧化速度快,膜层抗蚀性好,节能、高效,成本低,操作简单,环境污染小等优点。

关于磷化处理原理

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。