钢铁件磷化处理技术的应用及发展趋势

钢铁件磷化处理技术的应用及发展趋势

摘要：本文就钢铁的磷化处理做了较为详细的叙述，包括磷化处理的分类、工艺、磷化液的选取原则，以及钢铁磷化处理发展过程，最后主要从磷化药剂和磷化设备两方面来简述了

磷化处理未来的发展趋势。

关键词：钢铁磷化处理；工艺；原理；磷化剂；发展趋势

Abstract: In this paper, phosphate processing steel do a more detailed description, including the classification of phosphate processing, process, selection principle phosphate solution, as well as iron and steel phosphate processing development process, the last major pharmaceutical and phosphate from phosphate both devices to briefly phosphating future trends.

Key words: Iron phosphate treatment; Principle; Bonderite; Development trends.

1、引言

目前随着国民经济的快速发展，钢铁已变成现代生产生活中必不可少的金属材料。由于铁的物理化学性质决定了它极易受环境的影响，与周围的介质发生化学反应生成锈蚀，使后处理的质量无法保证，从而减少使用寿命。为解决这个问题，研究金属的防护措施，采用磷化处理技术。钢铁表面磷化处理，是用化学的方法对要涂装的金属制品进行的必要的预处理。将金属表面与含磷酸二氢盐的酸性溶液接触，通过化学与电化学反应形成一种稳定的、不溶性的无机化合物膜层

[]1。其主要作用是：通过对金属表面的磷化预处理。的过程，这层膜称之为磷化膜

使之易涂装、易喷塑、易涂蜡和上防锈油等，并能提高金属表面的耐腐蚀性能，有效抑制涂层下的腐蚀．磷化技术广泛应用于车辆、船舶、轻工、化工、机械、电器及国防等领域。其处理方法由最初的纯浸渍法发展到喷淋法、锟除法以及浸喷混合法的自动化生产；其体系由单一金属体系(铁)到今天的多元体系(铁、锌、锰、镍、钙)；添加剂也从无到有，改善了磷化膜的质量，提高了成膜速度；黑色金属的黑化和磷化相结合，在金属表面生成的共生膜，起到了装饰、防护作用，

[]2。

有着广阔的应用和推广价值

2、钢铁磷化的分类：

按磷化工艺温度分类：大致分为：高温磷化．80～98℃；中温磷化，45～80℃；低温磷化，30～45℃；室温磷化，5～30℃[]4-3。按磷化膜单位膜重分大致分为：薄膜型磷化，膜重小于l～ll0g/m ；中等膜型磷化，膜重l~10g/m。；厚膜型磷化．膜重大于10g/m 。按成膜主要金属离子分：更多的情况是以构成磷化膜的主要金属离子作为划分标志，这样又可分为锌系磷化、锰系磷化、铁系磷化、锌

[]5。

-2钙系磷化、锌一锰系磷化、碱金属磷化等

高温磷化：有纯锰系高温防锈磷化，这类磷化所形成的磷化膜防锈效果最为理想，应用最为广泛，溶液中往往加入少量镍盐及硝酸盐为促进剂除此之外，还有锌系高温厚膜磷化。中温厚膜磷化：高温磷化温度高，能耗高，溶液蒸发量大，稳定性差。中温磷化能耗低，磷化速率快，且磷化膜的防锈性能与高温磷化的接

[]7-6。室温磷化：常近，其酸比控制在10～15，因此中温厚膜磷化应用日趋增多

温发黑工艺常存在一些问题，如溶液稳定性差、沉淀量多，膜层与基体结合不牢

[]9-8。为此，在常温发黑体系中引入了磷化成分，使固且易粉化，抗蚀性有限等

处理液能同时进行黑化与磷化处理，从而将氧化、磷化的优点巧妙地结合在一起，克服各自的缺点。

3、磷化工艺

[]10：

传统的磷化工艺如下

除油一热水洗一冷水洗一酸洗除锈一冷水洗一中和一冷水洗一活化一冷水洗一磷化一热水洗一冷水洗一钝化一烘干。即为除油、除锈、活化(表面调整)、磷化、钝化。

[]11：工件一脱脂一水洗—酸蚀一冷水洗—磷化—水洗—钝化防锈磷化工艺流程

—水洗一皂化—干燥一油封。

除油：除油的方法大致分为：有机溶剂法、水乳化溶剂法和碱性溶剂法三种。有机溶剂法采用的有机溶剂有以下几种：汽油等石油系溶剂、苯等芳香族溶剂、三氯乙烷等氯烃系溶剂、氟里昂113等氟烃系溶剂。水乳化溶剂法：水乳化清洗剂

由有机溶剂、乳化剂和水组成。有机溶剂一般为石油制品，乳化剂可选阳离子、阴离子、非离子表面活性剂的一种或几种复配使用。碱性溶剂法：碱性清洗液中含有阴离子表面活性剂以及无机化合物如磷酸盐、硅酸盐、多磷酸盐、碳酸盐、硼酸盐、氢氧化钠或有机多价螯合剂如EDTA —Na 、柠檬酸钠等。通常碱性溶液的清洗效果较好。

除锈：除锈可分为机械除锈和酸洗除锈两类。其中机械除锈还包括喷砂除锈和手工除锈。喷砂除锈可提高金属基体的表面积，增加磷化结晶的活性点，有利于形成致密的磷化膜。但由于酸洗法除锈简单易行，因而大多数厂家在实际生产中是采用酸洗法。

表面调整处理(活化)：工件经过除油、除锈后，金属表面遭到不同程度的侵蚀，减少了磷化结晶的活化中心。如果直接磷化会使磷化膜变得粗糙，孔隙率增大。通常须经过表面活化处理。钢铁表面的铁锈或氧化皮会影响成膜过程， 必须认真清除。去除氧化膜用酸冼前方法即使表面无锈的零件，在空气中存放而形成一层钝化璃，必须酸洗去除。

磷化后处理(钝化)：钝化的目的是封闭磷化膜的孔隙，控制磷化剂残渣的腐蚀作用，进一步增强膜的防蚀能力。最常用的钝化剂是六价的铬化合物，如铬酸、重络酸或铬酸盐。在pH 为2～4的酸性六价铬溶液中，铬能使磷化膜晶间区发生钝化，并且能与磷化膜作用生成不溶于水的三价铬化合物，把晶体与晶体之间的间隙封闭，从而提高了磷化膜的抗蚀性能[]21。

4、磷化的基本原理

铁系磷化：在磷化技术发展初期所采用的工艺大多是铁系磷化，由于它具有反应速度快，工艺简单、无沉渣等特点，至今依然具有一定的生命力，许多行业的表面处理还在采用此工艺。目前，铁系磷化的发展已趋于用复合型药荆和简单操作取代传统工艺，因而不仅出现了酸洗、磷化“二合一 的磷化液，也出现了除油、除锈、磷化、钝化“四合一”的磷化液。这些复合型磷化液中含有43PO H 、-42PO H 、-24HPO 、-

34HPO 。与传统的配方一样不含除铁离子以外的其它重金属

离子。磷化过程为43PO H 、-42PO H 、-24HPO 、-34HPO 等与基体铁反应，生成