钢铁的氧化和磷化

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第3章钢铁的磷化

Metal grains
Amorphous precipitation
B段：电势变正，形成磷化膜非晶底层 3Me(H2PO4)2 → Me3(PO4)2 ↓+ 4H3PO4
a' 段：基体金属还在继续溶解 Fe + 2H3PO4→Fe(H2PO4)2 + H2↑
Iron phosphate
C段：电势缓慢变正，对应磷化膜的形成过程
1~60
锰系铁系锌钙系
1~60 5~10 1~15
[Zn2Ca(PO4)2•2H2O 浅灰→深灰 ] 结晶状 [Zn2Fe(PO4)2•4H2O] [ZnFe Mn (PO4)2•4H2O] Fe2O3 [Fe3 (PO4)2•8H2O] 灰→深灰结晶状
锌锰系
1~60
碱金属轻铁系
暗灰彩红色 0.5~1.0 无定型
• 磷化膜由一系列大小不同的晶体所组成 • 在晶体的连结点上形成具有细小裂缝的多孔结构 • 多孔的晶体结构使钢铁件表面的耐蚀性、吸附性、减摩性等得以改善
(a)锌系钼酸盐复合磷化膜
(b) 锌系钒酸盐复合磷化膜
• 磷化膜的厚度一般在1～50mm
• 具有良好的高温耐蚀性，在200～300 ℃仍具有一定的耐蚀性 • 温度过高（达450℃），膜层防蚀能力显著下降 • 大气及矿物油、动植物油、苯、甲苯等有机气氛中均具有很好的抗蚀能力 • 在酸、碱、雨水及水蒸气中耐蚀性能差
铁系
P P比 100 % PH
P+H——磷化膜总量 H——Zn3(PO4)2· 4H2O P——除Zn3(PO4)2· 4H2O以外的物质
P—Zn2Fe(PO4)2· 4H2O （磷叶石，Phosphophyllite，[fsfu'filait]） H—Zn3(PO4)2· 4H2O （磷锌矿，Hopeite，[həu'pait] ） P比越高的磷化膜，其耐酸碱、防腐蚀性能越好

发黑、发蓝、磷化

钢制件的表面发黑处理，也有被称之为发蓝的。

发黑处理现在常用的方法有传统的碱性加温发黑和出现较晚的常温发黑两种。

但常温发黑工艺对于低碳钢的效果不太好。

A3钢用碱性发黑好一些。

碱性发黑细分出来，又有一次发黑和两次发黑的区别。

发黑液的主要成分是氢氧化钠和亚硝酸钠。

发黑时所需温度的宽容度较大，大概在135摄氏度到155摄氏度之间都可以得到不错的表面，只是所需时间有些长短而已。

实际操作中，需要注意的是工件发黑前除锈和除油的质量，以及发黑后的钝化浸油。

发黑质量的好坏往往因这些工序而变化。

金属“发蓝”药液采用碱性氧化法或酸性氧化法；使金属表面形成一层氧化膜，以防止金属表面被腐蚀，此处理过程称为“发蓝”。

黑色金属表面经“发蓝”处理后所形成的氧化膜，其外层主要是四氧化三铁，内层为氧化亚铁。

一、碱性氧化法“发蓝”药液1．配方：硝酸钠50～100克氢氧化钠600～700克亚硝酸钠100～200克水1000克2．制法：按配方计量后，在搅拌条件下，依次把各料加入其中，溶解，混合均匀即可。

3．说明：（1）金属表面务必洗净和干燥以后，才能进行“发篮”处理。

（2）金属器件进行“发蓝”处理条件与金属中的含碳量有关，“发蓝”药液温度及金属器件在其中的处理时间可参考下表。

金属中含碳量%工作温度（℃）处理时间（分）开始终止>0.7135-13714310-300.5-0.7135-14015030-50<0.4142-145153-15540-60合金钢142-145153-15560-90（3）每隔一星期左右按期分析溶液中硝酸钠、亚硝酸钠和氢氧化钠的含量，以便及时补充有关成分。

一般使用半年后就应更换全部溶液。

（4）金属“发蓝”处理后，最好用热肥皂水漂洗数分钟，再用冷水冲洗。

然后,又用热水冲洗，吹于。

二、酸性氧化法“发蓝”药液1．配方：磷酸3～10克硝酸钙80～100克过氧化锰10～15克水1000克2．制法：按配方计量后，在不断搅拌条件下，依次把磷酸、过氧化锰和硝酸钙加入其中，溶解，混合均匀即可。

金属磷化处理方面的知识

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。

钢铁防锈有哪些方法

钢铁防锈有哪些方法
钢铁防锈的方法主要包括以下几种：
1. 镀锌：将钢铁表面镀上一层锌，形成锌层，使钢铁与空气隔离，防止氧化腐蚀。

2. 防腐漆：将特殊的防腐漆涂覆在钢铁表面，形成一层保护膜，防止空气中的氧气和水分接触到钢铁表面。

3. 阳极保护：利用阳极原理，在钢铁表面安装一个具有更大“负电位”的阳极材料，使其成为腐蚀电流的耗损物质，从而保护钢铁。

4. 磷化：将钢铁表面与磷化剂反应，形成一层含有磷的防锈层，提高钢铁的抗腐蚀性能。

5. 不锈钢材料：选择不锈钢材料来制造，由于其含有一定比例的铬等合金元素，能够在大气中形成致密的氧化层，防止进一步氧化腐蚀。

6. 涂油或涂蜡：将适量的防锈油或防锈蜡涂覆在钢铁表面，形成一层密封性的保护膜，起到防止水分和氧气接触的作用。

需要根据实际使用环境和要求，选择合适的防锈方法。

金属表面处理工艺有哪些,常见金属表面处理方法

金属表面处理工艺有哪些_常见金属表面处理方法有哪些金属表面在各种热处理、机械加工、运输的过程中，不可避免地会产生腐蚀、随着油污和杂质等，产生氧化现象，这就需要进行表面处理。

金属表面处理有很多种，按照其特性的不同可分为溶剂清洗、机械处理和化学处理三大类。

根据不同氧化程度的金属表面，应采用不同的处理方式。

如对于较薄的氧化层可采用溶剂清洗、机械处理和化学处理，或者直接采用化学处理，对于严重氧化的金属表面，由于氧化层较厚，如果直接采用溶剂清洗和化学处理，不但处理不彻底，还会浪费大量的清洗剂和化学剂，最好先采用机械处理。

溶剂清洗是对使用溶剂对金属表面进行清洗的一种处理方法，该方法可以有效去除工件表面的油污、杂质和氧化层，使工件表面获得清洁。

经溶剂清洗后的金属表面具有高度活性，更容易受到灰尘、湿气的污染，所以处理后的工件还要进行喷涂、喷涂等表面处理，提高工件的抗腐蚀能力。

金属的表面处理有哪些？不锈钢：电镀、抛光、拉丝、电泳、PVD、蚀刻、彩色钝化铝合金：阳极氧化、电镀、蚀刻镁合金：电镀、钝化皮膜钛合金：电镀、阳极氧化锌合金：电镀、钝化铸铝：电镀、阳极氧化钢铁：钝化、磷化电镀镀层金属或其他不溶性材料做阳极，待镀的工件做阴极，镀层金属的阳离子在待镀工件表面被还原形成镀层。

为排除其它阳离子的干扰，且使镀层均匀、牢固，需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子的浓度不变。

电镀的目的是在基材上镀上金属镀层，改变基材表面性质或尺寸。

电镀能增强金属的抗腐蚀性(镀层金属多采用耐腐蚀的金属)、增加硬度、防止磨耗、提高导电性、润滑性、耐热性、和表面美观。

电泳电泳是电泳涂料在阴阳两极，施加于电压作用下，带电荷涂料离子移动到阴极,并与阴极表面所产生之碱性作用形成不溶解物，沉积于工件表面。

电泳表面处理工艺的特点：电泳漆膜具有涂层丰满、均匀、平整、光滑的优点，电泳漆膜的硬度、附着力、耐腐、冲击性能、渗透性能明显优于其它涂装工艺。

钢铁件磷化-氧化复合处理工艺及膜层性能

钢铁件磷化-氧化复合处理工艺及膜层性能陈治良;瞿章林【摘要】A novel conversion treatment for iron and steel parts was developed by combining the phosphating and two-step oxidation processes. The phosphating bath composition and process conditions are as follows: zinc dihydrogen phosphate 30-40 g/L, zinc nitrate 90-120 g/L, manganese nitrate 10-20 g/L, total acidity 80-90, free acidity 2-3, normal temperature, and time 10 min. The first oxidation is carried out in a bath containing NaOH 550-600 g/L and NaNO2 100-150 g/L at temperature 130-150 °C for 25-35 min. The secondary oxidation is carried out in a bath containing NaOH 600-650 g/L and NaNO2 150-200 g/L at temperature 135-140 °C for 25-35 min. The obtained composite film is smooth, thick and corrosion resistant (even after being abraded for a long time), having both advantages of phosphating film and oxidation film.%将钢铁件磷化与氧化(双槽)两大工艺结合起来,开发了一种新型转化膜生产工艺.磷化液配方和工艺条件为:磷酸二氢锌30 ~ 40 g/L,硝酸锌90 ~ 120 g/L,硝酸锰10 ~ 20 g/L,总酸80 ~ 90点,游离酸2 ~ 3点,常温,时间10 min.第一槽氧化液配方和工艺条件为:NaOH 550 ~ 600 g/L,NaNO2100 ~ 150 g/L,温度130 ~ 150 °C,时间25 ~ 35 min.第二槽氧化液配方和工艺条件为:NaOH 600 ~ 650 g/L,NaNO2150 ~ 200 g/L,温度135 ~ 140 °C,时间25 ~ 35 min.该复合转化膜具备磷化膜与氧化膜的优点,平整光滑,厚而耐腐蚀,经过长久磨损后依旧耐腐蚀.【期刊名称】《电镀与涂饰》【年(卷),期】2018(037)003【总页数】4页(P133-136)【关键词】钢铁;磷化;氧化;耐磨性;耐蚀性【作者】陈治良;瞿章林【作者单位】重庆长安工业(集团)有限责任公司,重庆 401120;重庆长安工业(集团)有限责任公司,重庆 401120【正文语种】中文【中图分类】TG174.4磷化与氧化是钢件生产中常采用的两大工艺。

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。

2.装饰：磷化膜具有较好的装饰性，可用于金属表面的美化处理。

例如，在电子产品、家具等领域，磷化处理被广泛应用于产品的外观装饰。

3.耐磨：磷化膜还具有较好的耐磨性，可用于提高金属表面的耐磨性能。

例如，在机械零件、工具等领域，磷化处理被广泛应用于提高产品的耐磨性能。

4.粘合：磷化膜还可以作为粘合剂使用，将不同金属材料粘合在一起。

钢铁磷化处理技术的发展和应用

4、家电行业：在家电行业中，钢铁是用于制造各种电器产品的主要材料。通过磷化处理技术，可以提高其耐腐蚀性和装饰性，从而提高电器产品的质量和可靠性。
5、其他领域：除了上述领域外，钢铁磷化处理技术还被广泛应用于石油、化工、轻工、电子等领域中，为各行业的生产和发展提供了重要的技术支持。
5、其他领域：除了上述领域外
2、汽车工业：在汽车工业中，钢铁是制造各种零部件的主要材料。通过磷化处理技术，可以提高零部件的耐腐蚀性和耐磨性，从而提高其使用寿命和安全性。
3、建筑领域：在建筑领域中，钢铁是用于制造各种结构件和连接件的主要材料。通过磷化处理技术，可以提高其耐腐蚀性和装饰性，从而提高建筑物的使用寿命和外观质量。
1、磷化过程中会产生废液和废气，对环境造成一定的影响。
2、磷化膜的耐高温性能较差，限制了其应用范围。
应用领域
钢铁磷化处理技术的主要应用领域包括：
1、国防工业：在国防工业中，钢铁是制造各种武器和装备的主要材料。通过磷化处理技术，可以提高武器的耐腐蚀性和耐磨性，从而提高其使用寿命和可靠性。
三、案例分析
以汽车制造领域的磷化处理技术为例，目前汽车零部件的制造过程中，磷化处理技术广泛应用于发动机、底盘、车身等部件的表面处理。传统的磷化处理技术存在环境污染和生产成本较高的问题。因此，开发环保型和智能化的磷化处理技术具有重要意义。采用无磷添加剂的封闭式磷化处理工艺，可以降低废液排放和环境污染。
3、拓展磷化处理技术的应用领域。随着科技的不断发展，未来可以探索钢铁磷化处理技术在新能源、生物医学等领域的应用。例如，将磷化处理技术应用于太阳能电池板的制造、生物材料的表面改性等。
4、实现磷化处理技术的智能化和自动化。随着工业4.0时代的到来，未来可以探索将人工智能、物联网等技术应用于钢铁磷化处理领域，实现磷化处理的智能化和自动化，提高生产效率和产品质量。

电镀工艺学钢铁的氧化和磷化

钢铁氧化和磷化技术的发展前景和展望
广泛应用
钢铁氧化和磷化技术在汽车、建筑、机械等领域具有广泛应用前景，未来市场需求将持续增长。
技术创新
随着科技的不断进步，钢铁氧化和磷化技术将不断创新，推动行业的发展和进步。
绿色发展
随着环保意识的提高，钢铁氧化和磷化技术将更加注重环保，推动行业的绿色发展。
THANKS.
磷化处理过程
除油、除锈、磷化、钝化等步骤。
影响因素
温度、酸度、金属离子浓度、促进剂浓度等。
磷化的应用和防护措施
磷化的应用
提高金属表面的耐腐蚀性、增强涂层的附着力等。
防护措施
定期检查磷化液的成分和浓度，控制处理时间和温度，定期更换磷化液等。
电镀工艺在钢铁氧
04
化和磷化中的应用
电镀在钢铁氧化中的应用
电镀工艺学钢铁的氧化和磷化
contents
目录
• 电镀工艺学概述 • 钢铁的氧化 • 钢铁的磷化 • 电镀工艺在钢铁氧化和磷化中的应用 • 钢铁氧化和磷化的未来发展
电镀工艺学概述
01
电镀的基本原理
电解定律
电镀反应过程
在电镀过程中，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，遵循法拉第定律。
电镀反应过程中，金属离子从溶液中还原并在阴极上沉积形成金属镀层。
钢铁氧化原理
钢铁在潮湿环境中与氧气和水反应，导致表面形成氧化膜。
电镀在钢铁氧化中的作用
通过电镀工艺在钢铁表面形成一层保护性氧化膜，提高耐腐蚀性。
不同电镀方法的应用
包括化学氧化、阳极氧化和电镀氧化等，适用于不同场景和需求。
电镀在钢铁磷化中的应用
钢铁磷化原理
01
钢铁在酸性溶液中与磷反应，形成磷化膜。

磷化、发黑处理

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。

磷化的目磷化的主要是：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。

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。

- 可以选择磷化处理1、磷化作用（1）涂装前磷化的作用①增强涂装膜层（如涂料涂层）与工件间结合力。

②提高涂装后工件表面涂层的耐蚀性。

③提高装饰性。

（2）非涂装磷化的作用①提高工件的耐磨性。

②令工件在机加工过程中具有润滑性。

③提高工件的耐蚀性。

2、磷化用途钢铁磷化主要用于耐蚀防护和油漆用底膜。

（1）耐蚀防护用磷化膜①防护用磷化膜用于钢铁件耐蚀防护处理。

磷化膜类型可用锌系、锰系。

膜单位面积质量为10-40 g/m2。

磷化后涂防锈油、防锈脂、防锈蜡等。

②油漆底层用磷化膜增加漆膜与钢铁工件附着力及防护性。

磷化膜类型可用锌系或锌钙系。

磷化膜单位面积质量为0.2-1.0 g/m2（用于较大形变钢铁件油漆底层）；1-5 g/m2（用于一般钢铁件油漆底层）；5-10 g/m2（用于不发生形变钢铁件油漆底层）。

发黑是金属热处理的一种常用手段，原理是使金属表面产生一层氧化膜，以隔绝空气，达到防锈目的。

外观要求不高时可以采用发黑处理，钢制件的表面发黑处理，也有被称之为发蓝的。

发蓝处理是一种化学表面处理,其主要作用是在工件表面形成一层致密的氧化膜,防止工件腐蚀上锈,提高工件的耐磨性,它只是一种表面处理,不会对内部组织产生任何的影响,它不是热处理,和淬火有根本的区别。

：磷化与发黑的区别：磷化与发黑的区别发黑又称发蓝，是氧化处理，原理是使工件表面的铁氧化为四氧化三铁（黑色）来达到防腐的目的，几乎不增加原工件尺寸。

钢铁表面的氧化

钢铁表面的氧化一、概述钢铁零件通过氧化处理，使其表面生成保护性的氧化膜，膜厚的颜色取决于钢铁零件的表面状态、合金成分和氧化处理的工艺条件，一般呈黑色或蓝黑色，经抛光的表面氧化后，色泽光亮美观，铸钢和含硅较高的特种钢氧化膜呈褐色或黑褐色。

膜层的厚度约为0.6-1.6μm，因此，氧化处理不影响零件的精度。

氧化膜的耐蚀能力较差，氧化后需进行后处理以提高其耐蚀性和润滑性。

二、碱性氧化法（法蓝处理）（一）、工艺特点碱性氧化法是在较高的温度条件下，在含有一定氧化剂的氢氧化钠碱溶液中进行，氧化剂和氢氧化钠与金属铁作用，生成以磁性氧化铁（Fe3O4）为主要成分的氧化膜。

（二）、工艺规范见表一。

（三）、溶液的配制在氧化槽加入2/3体积的水，将计算量的氢氧化钠加入槽内，使其溶解（要防止氢氧化钠放热溅出）。

然后在搅拌下，加入亚硝酸钠和硝酸钠，待全部溶解后，加水至规定体积。

氧化溶液要在沸腾温度下浸入钢板，或加入（20%以下）旧溶液进行处理，待溶液中积聚了一定量的铁离子，直至能使铁样片获得黑色氧化膜后方可用于生产。

（四）、工艺维护（1）、氧化溶液的组份在使用中会发生变化，可定期按分析结果调整，也可凭经验按溶液的沸点和所得膜层的质量来断定溶液是否需要调整。

当溶液沸点过高时，表示浓度过高，此时易形成红色挂灰，可加水稀释。

沸点过低时，表示浓度不足，此时膜的颜色不深或不能发蓝，应补加药品或蒸去多余的水分。

氢氧化钠的添加量可按溶液沸点每升高1℃每升溶液添加10-15g计算。

补加时可参照如下比例：对于一次氧化，NaOH : NaNO2=2-3 : 1;对于二次氧化，NaOH : NaNO2的比值，第一槽为2.5-3.5 : 1，第二槽为3.4 : 1。

（2）、在停产期间，因为槽温降低，溶液表面结成硬皮。

溶液加热前必须先用铁棒捣碎表面硬皮，加水至工作液面，在搅拌均匀后，开始加热至工作温度。

（3）、氧化后要及时打捞掉入槽中的零件，以免这些钢铁件溶解在溶液中，使溶液铁离子增加。

实验19 钢铁的磷化处理

实验17 钢铁的磷化处理一. 实验目的；1.掌握钢铁磷化的基本原理。

2.了解磷化处理溶液的配制方法及磷化处理的实验操作。

2.了解磷化处理的应用意义。

二.实验原理：钢铁零件在含有锰，铁，锌的磷酸溶液中，进行化学处理，其表面生成一层难溶于水的磷酸盐保护膜的方法叫磷化处理，亦称磷酸盐处理。

磷化膜的外观，由于试件材料不同及磷化处理的条件不同可由暗灰到黑灰色。

磷化膜的主要成分由磷酸盐Me3（PO4）2或磷酸氢盐（MeHPO4）的晶体组成。

氧化膜在通常大气条件下较稳定，与钢的氧化处理相比，其耐蚀性较高，约高2 ～10倍。

磷化处理之后，进行重铬酸盐填充，浸油涂漆处理，能进一步提高耐蚀性。

磷化处理有高温（90～98℃），中温（50～70℃）和常温（15～30℃）三种处理方法。

常用的磷化方法有浸渍法和喷淋法。

不管采用哪种方法进行磷化处理，其溶液都含有三种主要成分：1.H3PO4（游离态），以维持溶液pH值。

2.Me（H2PO4）2，Me= Mn、Zn，等3.催化剂（即氧化剂）NO3—，ClO3—，H2O2等。

钢铁进行磷化处理时，大致有如下反应历程：锰、锌系磷酸盐膜化学反应机理在97～99℃下加热1h，在Mn(H2PO4)2溶液中发生如下的电离反应：Mn(H2PO4)2→MnHPO4↓＋H3PO4在反应平衡后，溶液中存在一定数量的磷酸分子、不溶性的MnHPO4及未电离的Mn(H2PO4)2分子。

当把Fe浸入此溶液之中，则发生以下化学反应：H3PO4 + Fe = Fe(H2PO4)2+ H2Fe(H2PO4)2 = FeHPO4 + H3PO4由于H2的析出，溶液的pH值升高，因此，Mn(H2PO4)2的电离反应会继续进行，反应向生成难溶磷酸盐的方向移动。

这些不溶性的仲磷酸锰MnHPO4大部分沉淀在工件的表面上，少部分可能从溶液中沉淀成泥浆，大部分还是在金属表面沉积成为磷化膜层。

因为它们就是在反应部位生成的，所以与基体表面结合得很牢固。

金属表面氧化处理的常见方法

发黑就是磷化过的．或者是黑漆．一般磷化黑，颜色没黑漆好看．但比黑漆耐磨．发蓝可以通过度锌可以达到．具体工艺比较复杂．随着人民生活水平的提高，人们对工业产品的使用提出了更高要求，不仅要产品有好的使用功能，更要具备好的装饰性。

长期以来，在表面处理领域中，相当数量的铸铁、钢铁工件通过普通磷化或氧化工艺处理，以提高工件的防护、装饰性能。

由于普通磷化膜色泽不如氧化膜，而耐蚀性能又优于氧化膜，致使其防护性能和装饰性能难以兼顾。

黑色磷化工艺的出现，很好地解决了这个问题。

铸铁、钢铁工件的黑色磷化工艺就是以磷酸盐、磷酸等对钢铁基体进行处理,形成一层非金属、不导电的转化膜的工艺过程。

采用黑色磷化工艺，使磷化膜层既黑又牢固，外观均匀一致，膜层连续，呈致密的结晶结构。

在工业大气环境及海洋性气候条件下，其耐蚀性比普通磷化膜高数倍，比氧化膜、常温发黑膜高数十倍，表现出优异的耐蚀性能。

而且黑色磷化工艺具有生产成本低、产品质量好、槽液稳定易控制，不污染环境等优异特点，因而，目前在国际市场上，一些机电零部件、标准件、紧固件、阀体、园林机械零部件、缝纫机零部件等不要求涂装的工件以黑色磷化工艺替代了以往的普通磷化工艺、氧化工艺等，广泛用于机械、电子、汽车、航空、兵器等行业。

1 铸铁件的黑色磷化铸铁件的黑色磷化工艺难点在于,铸铁件晶粒结构疏松、工件表面不平整,磷化后清洗水易积留,使得工件抗腐蚀能力下降,易生锈发黄,同时铸铁件的机加工面易掉色也是黑色磷化工艺处理面临的难点。

针对铸铁件的特点,我公司及时消化和吸收国内及国际表面处理的前沿技术，经长期的试验研究，成功推出了铸铁件黑色磷化工艺专用PZn-9型低温锌系磷化剂和PH-32型黑色表调剂，并应用于生产实践中，该系列产品完好的解决了铸铁件在黑色磷化工艺处理过程中所遇到的技术难题,在市场上应用几年来,取得了良好效果及客户好评。

现就以某阀体工件（铸铁件,出口,要求较高）的工艺为例,简单介绍该工艺如下：（铸铁件黑色磷化工艺，一般为槽浸）1.1工艺流程:脱脂7水洗T酸洗7水洗7表调T水洗T磷化7水洗7热水洗7脱水7浸油工序工艺过程工艺条件质量指标备注1 表面预处理对重油污、重锈进行人工预处理去除严重油污、毛刺、重锈迹2 装挂根据工件结构，注意工艺孔排气液应良好3脱脂POH-11脱脂剂30~50Kg/m 3PH 值:11~13温度：60-75 C时间：10min 去除表面动植物、矿物油等，参照GB/T13312-91 标准。

电镀工艺学钢铁的氧化和磷化

电镀工艺学钢铁的氧化和磷化1. 介绍电镀是一种通过在金属表面形成一层薄膜来改善金属的性能和外观的技术。

氧化和磷化是电镀工艺学钢铁的两种常见方法。

本文将介绍电镀工艺学中钢铁的氧化和磷化过程。

2. 钢铁的氧化2.1 氧化的定义氧化是指金属与氧气发生化学反应，形成金属氧化物的过程。

在钢铁上形成的氧化物常常被称为铁锈。

2.2 钢铁的氧化机制钢铁的氧化过程是一个复杂的过程，它包括以下几个步骤：1.钢铁表面与氧气发生反应，生成氧化物。

2.氧化物在钢铁表面继续形成，形成一层紧密的氧化层。

3.氧化层的厚度逐渐增加，导致钢铁表面的颜色逐渐变暗。

2.3 钢铁氧化的原因钢铁氧化的主要原因是钢铁表面与空气中的氧气发生反应。

此外，湿度、温度和环境中的化学物质也会影响钢铁的氧化速度。

3. 钢铁的磷化3.1 磷化的定义磷化是指金属表面与含磷化学物质发生反应，形成一层磷化物覆盖金属表面的过程。

磷化可以改善金属表面的耐腐蚀性能和润滑性能。

3.2 钢铁的磷化机制钢铁的磷化过程可以分为以下几个步骤：1.钢铁表面与含磷化学物质发生反应，形成一层磷化物。

2.磷化物在钢铁表面进一步反应，形成一层均匀且致密的磷化层。

3.磷化层可以提供保护性的膜，减少钢铁表面的腐蚀。

3.3 钢铁磷化的应用钢铁的磷化广泛应用于冷轧钢板、汽车零部件、机械零件等领域。

磷化可以提高金属的耐腐蚀性能、润滑性能和胶接性能。

4. 比较氧化和磷化4.1 性能比较•氧化能增加钢铁的硬度，但会削弱其耐腐蚀性能。

•磷化能提高钢铁的耐腐蚀性能、润滑性能和胶接性能。

4.2 应用比较•氧化常用于装饰性电镀和防锈处理。

•磷化常用于提高钢铁的耐腐蚀性能和润滑性能。

5. 结论氧化和磷化是电镀工艺学中常用的对钢铁进行表面处理的方法。

通过氧化，钢铁可以获得增强硬度的特性，但会削弱其耐腐蚀性能。

而磷化可以提高钢铁的耐腐蚀性能、润滑性能和胶接性能。

根据不同的需求，可以选择氧化或磷化来对钢铁进行表面处理。

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。

2、中温磷化处理：在60-70℃的温度下进行。

溶液游离酸度与总酸度比值为1∶（10-15），处理时间为7-15分钟。

特点：溶液稳定，磷化速度快，生产效率高，容易成分复杂，难配制。

3、常温磷化处理：在室温下进行，溶液的游离酸度与总酸度的比值为1∶（20-30），处理时间为10-15分钟。

钢铁材料的磷化生产

2、按磷化液成分分类
（1）锌系磷化（2）锌钙系磷化（3）铁系磷化（4）锰系磷化（5）复合磷化磷化液由锌、铁、钙、镍、锰等元素组成。
钢铁材料的磷化生产
3、按磷化处理方法分类
（1）化学磷化将工件浸入磷化液中，依靠化学反应来实现磷化，目前应用广泛。（2）电化学磷化在磷化液中，工件接正极，钢铁接负极进行磷化。
钢铁材料的磷化生产
九、磷化膜质量检验
①外观检验肉眼观察磷化膜应是均匀、连续、致密的晶体结构。表面不应有未磷化德的残余空白或锈渍。由于前处理的方法及效果的不同，允许出现色泽不一的磷化膜，但不允许出现褐色。
钢铁材料的磷化生产
②耐蚀性检查 ⑴浸入法将磷化后的样板浸入3％的氯化钠溶液中，经两小时后取出，表面无锈渍为合格。出现锈渍时间越长，说明磷化膜的耐蚀性越好。 2）点滴法室温下，将蓝点试剂滴在磷化膜上，观察其变色时间。磷化膜厚度不同，变色时间不同。厚膜＞5分钟，中等膜＞2分钟，薄膜＞1分钟。
钢铁材料的磷化生产
6）锌离子。在磷化溶液中锌离子的含量允许在较宽的范围内变动。锌离子能加快磷化膜生成的速度，膜层好。在含有锰的溶液中，没有锌离子的参与是不能生成磷化膜的。当溶液中亚铁离子与五氧化二磷的含量较高时，锌离子的含量也高，生成的膜层晶粒粗大，且白灰又多，过低，则生成膜疏松发暗。
磷酸锌钙和磷酸浅灰→深灰锌铁
锰系
Mn(H2PO4)2 和磷酸锰铁 Fe(H2PO4)2
灰→深灰
锰锌系 Mn(H2PO4)2 和磷酸锌、磷酸锰、灰→深灰
Zn(H2PO4)2
磷酸铁混合物
铁系 Fe(H2PO4)2
深灰色 5-10
单位面积膜重 / g/m2 1-60

氧化磷化处理

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。
• 磷化技术广泛应用时期
•
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
•
1.2磷化处理发展的三个时期
• 奠定磷化技术基础时期
•
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。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。
属表面生成一层氧化膜（Fe3O4）。由于溶液与金属界面形成氧化铁
的过饱和，使金属表面生成结晶晶核，结晶晶核逐渐长大，形成
一层连续成片的氧化膜。
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• 氧化膜形成以后，氧化过程的继续进行取决于两个因素：（1）界面反应速度。这包括金属 /氧化物界面及氧化物 /气体界面
上的反应速度。(2 )参加反应的物质通过氧化膜的扩散速度。它包括浓度梯度化学位引起的扩散 ,也包括电位梯度电位差引起的迁移扩散。这两个因素控制进一步氧化的速. 有三种情况：
• 单槽法：操作简单，目前广泛使用 • 双槽法：钢铁件依次在两个浓度和工艺条件不同的氧化槽中
进行两次氧化处理。氧化膜较厚，耐蚀性较高。
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配方1：通用氧化液，操作简单，膜层美观
光亮，但膜层较薄配方2：氧化速度快，膜层致密但光亮度较
差
配方1：可获得保护性能好的蓝黑色光亮

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。

钢铁的磷化处理

钢铁的磷化处理一、磷化与磷化膜金属在含有锰、铁、锌的磷酸盐溶液中进行化学处理，使金属表面生成一层难溶于水的结晶型磷酸盐保护膜方法，称为磷酸盐处理，也称磷化处理。

磷化膜主要成分是Fe 3（PO 4）2、Mn 3（PO 4）2、Zn 3（PO 4）2，厚度一般为1～50μm ，具有微孔结构，膜的颜色一般由浅灰到黑灰色，有时也可呈彩虹色。

磷化膜层与基体结合牢固，经钝化或封闭后具有良好的吸附性、润滑性、耐蚀性及较高的绝缘性等，广泛应用于汽车、船舶、航空航天、机械制造及家电等工业生产中，如用作涂料涂装的底层、金属冷加工时的润滑层、金属表面保护层以及硅钢片的绝缘处理、压铸模具的防粘处理等。

图6-19所示为经过磷化处理的零部件。

图6-19 经过磷化处理后的零部件涂装底层是磷化的最大用途所在，占磷化总工业用途的60%～70%，如汽车行业的电泳涂装。

磷化膜作为涂漆前的底层，能提高漆膜附着力和整个涂层体系的耐蚀能力。

磷化处理得当，可使漆膜附着力提高2～3倍，整体耐蚀性提高1～2倍。

图6-20所示为涂装底层的汽车磷化处理。

二、钢铁的磷化工艺目前用于生产的钢铁磷化工艺按磷化温度可分为高温磷化、中温磷化和常温磷化三种，膜厚度一般为5～20μm ，且朝着中低温磷化方向发展。

按磷化成膜体系主要分为：锌系、锌钙系、锌锰系、锰系、铁系、非晶相铁系六大类。

（1）钢铁磷化种类钢铁磷化分为高温磷化、中温磷化和常（低）温磷化。

图6-20 涂装底层的汽车磷化处理1）高温磷化的工作温度为90～98℃，处理时间为10～20min。

其优点是磷化速度快，膜层较厚；膜层的耐蚀性、结合力、硬度和耐热性都比较好；缺点是工作温度高，能耗大，溶液蒸发量大，成分变化快，常需调整；膜层容易夹杂沉淀物且结晶粗细不均匀。

高温磷化主要用于要求防锈、耐磨和减摩的零件，如螺钉、螺母、活塞环、轴承座等。

2）中温磷化的工作温度为50～70℃，处理时间为10～15min。

其优点是磷化速度较快，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，目前应用较多；缺点是溶液成分较复杂，调整麻烦。

钢铁的氧化和磷化

第3章 钢铁的磷化

发黑、发蓝、磷化

金属磷化处理方面的知识

钢铁防锈有哪些方法

金属表面处理工艺有哪些,常见金属表面处理方法

钢铁件磷化-氧化复合处理工艺及膜层性能

磷化处理工艺

钢铁磷化处理技术的发展和应用

电镀工艺学钢铁的氧化和磷化

磷化、发黑处理

钢铁表面的氧化

实验19 钢铁的磷化处理

金属表面氧化处理的常见方法

电镀工艺学钢铁的氧化和磷化

钢铁的磷化处理

钢铁材料的磷化生产

氧化磷化处理

钢铁的化学氧化处理和磷化处理

钢铁的磷化处理

第3章钢铁的磷化