影响磷化膜质量地因素

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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]+H2OFe2++[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。

H3PO4→H2PO4－+H+→HPO42－+2H+→PO43－+3H+由于金属表面的H+浓度急剧下降，导致磷酸根各级离解平衡向右移动，最终离解为PO43－。

最后磷酸盐沉淀结晶成为磷化膜当金属表面离解出的PO43－与溶液中（金属界面）的金属离子（如Zn2+、Mn2+、Ca2+、Fe2+）达到溶度积常数Ksp时，就会形成磷酸盐沉淀Zn2++ Fe2++ PO43－+H2O→Zn2Fe(PO4)2·4H2O↓ （4）3Zn2++2PO43－+4H2O=Zn3(PO4)2·4H2O↓ （5）磷酸盐沉淀与水分子一起形成磷化晶核，晶核继续长大成为磷化晶粒，无数个晶粒紧密堆集形而上学成磷化膜。

磷化膜的缺陷原因及改进措施

磷化膜的缺陷原因及改进措施磷化膜是一种通常在钢铁表面生成的防腐膜。

它是一种由磷酸盐和金属离子组成的化学转化层，能够显著提高钢铁材料的耐腐蚀性能。

然而，磷化膜在一些情况下可能会出现缺陷，这可能导致降低其保护性能。

下面将讨论磷化膜的缺陷原因以及可能的改进措施。

1.厚度不均匀：磷化膜在生成过程中，难以做到完全均匀地覆盖整个金属表面。

这可能是由于化学反应速率不一致或金属表面的不规则性引起的。

由于膜的厚度不均匀，会导致表面腐蚀和膜的覆盖不足区域的暴露，从而进一步减弱保护性能。

2.孔洞：磷化膜生成过程中，可能会出现孔洞，这些孔洞可能是由于金属表面的缺陷或气泡引起的。

孔洞会形成微小的通道，让腐蚀介质能够直接接触到金属表面，导致腐蚀的开始。

孔洞的大小和数量会直接影响磷化膜的保护性能。

3.结晶状况：磷化膜的结晶是其保护性能的重要因素之一、结晶的均匀性和密度决定了磷化膜的致密性。

如果磷化膜的结晶不均匀或不致密，腐蚀介质就能更容易地渗透到金属表面，进一步引起腐蚀的发生。

为了改善磷化膜的缺陷，可以采取以下措施：1.优化处理工艺：通过优化磷化处理工艺的参数，如温度、浸泡时间、酸度和添加剂浓度，可以改善磷化膜的性能。

在不同的金属和应用环境下，需要进行调整，以使磷化膜的生成过程更加均匀和可控。

2.表面预处理：在进行磷化处理之前，对金属表面进行适当的清洁和预处理可以减少缺陷的产生。

通过去除表面的杂质和氧化物，可以提高磷化液对金属的均匀覆盖和反应性。

3.添加剂改进：磷化液中添加特定的表面活性剂或缓冲剂，可以改善磷化膜的生成过程，使其更加均匀和致密。

这些添加剂能够调节磷酸盐和金属之间的反应速率，从而减少缺陷的形成。

4.后处理：磷化膜形成后，可以通过进行后处理来改善其性能。

例如，通过进行热处理或沉积一层保护性涂层，可以增强磷化膜的密度和耐腐蚀性能。

总体而言，改善磷化膜的缺陷是一个多方面的问题，需要在磷化处理和后处理的各个环节上进行优化。

磷化处理影响因素及常见问题

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。

磷化膜——材料表面与界面

磷化膜汽车的喷涂工艺或者喷漆工艺，集中体现了材料的表面与界面的知识，而磷化膜就是其中一个对喷漆工艺有很大影响的部分。

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。

1、磷化过程的反应机理磷化过程的反应机理相对比较复杂，目前尚无统一的完整的理论。

磷化过程可归纳为化学反应和电化学反应，不同的磷化体系，不同的基材，磷化反应机理不尽相同，但大都包括以下几个步骤：（1）基体金属溶解：当工件浸入磷化液时，磷化液中游离的磷酸把工件表面的铁溶解并放出氢气，降低了磷化界面的酸度，这是磷化反应的起点，可净化金属表面，破坏磷化槽液中的水解平衡，使水解反应向生磷化膜方向进行，界面处浓度降低。

Me-2e→Me2+2H++ 2e→2 [H]→H2↑（2）促进剂加速：铁溶解过程释放出的氢气吸附在工件表面上，阻止了磷化膜的形成，为加速反应，常加入氧化型促进剂，去除氢气，界面处H+浓度可进一步降低。

[o]+[H]→[R]+H20（3）磷酸根的多级离解：磷化液的基本成分是一种或多种重金属的酸式磷酸盐，其分子式一般用Me(H2P04)2, Me通常指锌、铁、锰等金属离子。

这些酸式th溶于水，在一定条件发生水解反应，产生游离磷酸。

由于界面处H+浓度急剧下降，导致磷酸根离子各级离解平衡向右移动，最终离解出PO43-。

Me(H2PO4)2→MeHPO4+H3PO43 MeHPO4→Me3(PO4)2+ H3PO4H3PO4→H2PO4-+H+→HP042-+2H+→PO43-（4）磷酸盐沉淀结晶成膜当溶液中离解出的PO43-与界面处的金属离子达到溶度积常数Ksp时，就会形成磷酸沉淀结晶成膜。

3Zn2++2 PO43- +4H20→Zn3 (PO4)2·4H202Zn2++Me2++2 P043- +4H20→Zn2Me (P04)2·4H20 例如上述磷酸锌生成的Zn3(PO4)2·4H20和Zn2Fe(PO4)2·4H20的结晶体，其中Me2+代表的是其他金属离子。

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)。

况且由于酸洗造成工件表面黑白不均匀，同样影响磷化效果(白色部位较难磷化)。

因此，尽量不要选用锈蚀的钢板加工工件。

特别要防止采用不同厂家、不同批次的钢板来加工同一工件(如汽车车身等)。

否则。

因钢板的差异而造成磷化质量不一样。

同时要注意加工过程中尽量不要破坏钢板防锈膜和加工后长时间存放(采取防锈措施)。

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。

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℃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。

磷化与涂装工艺

磷化与涂装工艺深圳雷邦磷化液工程部编辑摘要：本文简述影响磷化膜质量的三要素，并对磷化与涂装工艺中磷化膜的致密度、表面沉淀物、膜厚、干燥、制剂的配套性及涂装工艺等技术进行研究说明。

一、工件涂装对磷化膜的要求1.磷化膜的致密性涂前磷化处理目的在于提高涂膜的附着力和耐蚀性能。

近年来人们发现Mn，Ni，Co，Fe等离子加入能有效地改善磷化膜性能，尤其是钛盐的加入，效果更显著，生成的磷化膜均匀致密。

Ca++作为膜中的一种组分早就使用，是很好的结晶“细化剂”。

依据Chali和Patvin推断，磷化膜的生长过程分为金属上的阳极性溶解(磷化膜生长的诱发期)、非晶形沉积(磷化膜初始生长期)、结晶化和晶体成长、晶体重排四个阶段。

在不同的加速剂下磷化膜的生长与规律是不同的。

因此，选用不同的磷化加速剂可获得薄而致密的磷化膜。

锰盐磷化在硝酸钡、硝酸镍及活化稳定剂的作用下，可获得非晶型的磷化膜。

八十年代初最常用的细化剂是柠檬酸和酒石酸的盐类，有时还加有氟化物以改善磷化膜的均匀性。

随着科技的进步，新型的细化剂与络合剂在不断涌现，因此，磷化加速剂的类型和用量的选用都必须通过试验才能确定。

2.表面沉淀物在涂装工程中，磷化后的清洗工序是不可忽视的，必须彻底洗净磷化膜上残留的可溶性盐，如果清洗不彻底，就会导致两种后果，第一，这些残留可溶性盐在湿热条件下易引起涂层早期起泡和脱落;第二，在阴极电泳涂装时可溶性盐带入电泳槽中会严重污染电泳槽液。

众所周知，磷化沉淀是在溶液本身中形成的，沉淀是必然的，不产生沉淀的磷化液是罕见的。

要减少磷化膜上的沉淀物，就要使磷化液的稳定性好，悬浮在磷化液中的浮渣少。

若用亚硝酸钠作促进剂，则会带来不少沉淀，磷化液稳定性不高，还存在毒性。

根据Rorning的研究结果可知，pH值从最佳值升高0.1时，可导致不溶性磷酸盐沉淀。

氟化钠有很强的调节作用，可使磷化液在使用过程中pH值有较好的稳定性。

过分地加热某些锌磷化液会导致溶液中出现半透明片状沉淀，应予避免。

磷化工艺参数的影响

一般规律是：磷化温度越高，游离酸度越高，生成的磷化膜越厚，但容易产生不细密和粗糙的磷化膜；如果游离酸偏低，磷化生成速度缓慢，但生成的磷化膜细密。

总酸度高，对磷化膜质量无明显影响，但如果总酸度过低，磷化膜生成速度变慢，往往在规定的时间内不能获得满意的磷化膜。

1、促进剂促进剂加速剂的含量对磷化过程影响较大，含量太低，反应速度慢，但太高又会导致金属表面钝化，阻止磷化膜的形成，因此NO2-，ClO3-等的含量必须严格控制。

（当促进剂浓度过高时，反应进行的速度会很快，成膜物质来不及沉淀在基材表面而生成残渣，造成磷化药剂的浪费。

由于促进剂的强氧化性，浓度过高还会使金属表面生成一种氧化膜。

）2、PH一般来说，锌系磷化液、锰系磷化液的pH值以2—3为宜，pH<1..5时，金属工件表面难以生成磷化膜，而造成工件铁的溶解大于磷酸盐的沉积，不起磷化作用而起了酸洗作用。

若pH值>3.0，则工件表面严重挂灰，生成大量粉末，造成磷化药剂的非生产性消耗，形成浪费。

以磷酸二氢铁为主的磷化液，pH值以3.0～3.5为宜。

3、游离酸游离酸度是指磷化槽液中的游离H+的浓度(含部分游离磷酸)，单位为“点”。

其定义为：取10mL磷化槽液，以甲基橙3.1（红）-4.4（黄）或溴粉兰pH 3.0~4.6黄变蓝作指示剂，用0.1mol／LNaOH溶液滴定至终点，0.1mol／L NaOH消耗的毫升数，即为此磷化槽液的游离酸点数，也称游离酸度(FA)。

游离酸度是磷化控制的一个重要参数，磷化槽液中游离酸的来源是磷化剂中的游离磷酸，及磷化剂主成分磷酸二氢盐的电离。

其作用是促使金属(如铁)的溶解，以形成较多的晶核，使膜结晶致密。

控制游离酸度的目的在于控制磷化槽液中磷酸二氢盐的离解度，以便把磷化成膜离子预先控制在一个必须的范围之内，一般来说，磷化槽液的游离酸度过高、过低都会对磷化产生不良影响。

如果游离酸度过高，则磷化液与金属工件作用加快，会析出大量的氢，还将使得Fe(PO4) 2残渣大量生成。

磷化溶液成份调整方法

磷化溶液成份调整方法一、磷化前的准备工作（一）、工件的准备1、检查零件表面不得有油垢或锈蚀等2、一般零件必须是喷过砂的或喷过丸的。

（二）、各槽溶液成份及浓度（三）、材料标准：二、磷化液的控制与调整：（一）影响磷化膜质量的因素影响磷化膜质量的因素很多，除操作上所产生的问题以外，还有以下几种主要因素：1、游离酸度过高，磷化层结晶粗糙，（结晶核少，而粗大）抗蚀性能低，磷化时间长，并有可能溶解结晶核，游离酸度过低则沉淀产生太多。

2、磷化溶液的温度和浓度应符合工艺要求，温度低，会降低磷化层防腐性能，工作时易形成不溶解的盐类，降低结晶核生成数，使磷化层结晶粗大。

3、肥皂和碳酸钠溶液主要是在零件的表面上附着一层肥皂膜，以便在磷化时形成结晶核，肥皂膜之均匀性对磷化层有很大影响，因此在皂化时必须严格控制时间。

4、零件中含镍（Ni）铬（Cr）锰（Mn）碳（C）量高时磷化层不好。

5、氯根（Cl）硫酸根（SO4）含量对磷化膜害处很大，如超过一定量时（如SO4超过0.5g/l），则零件和生成的磷化膜被腐蚀，槽子就不能继续工作，应更换溶液。

因此在工作时应尽量避免带进硫酸或盐酸。

（二）、磷化液的调整：磷化溶液的控制主要在于马日夫盐（磷酸锰铁）的浓度，即溶液的总酸度和游离酸度。

1、磷化溶液的总酸度要求在30~45“点”，总酸度不足，则用马日夫盐浓溶液调整，总酸度高，则加水稀释。

2、磷化溶液的游离酸度，要求在30~33“点”，游离酸度高时，可加MnCO3（碳酸锰）调整；若其游离酸度低时可加磷酸调整。

3、总酸度：即取磷化液10毫升放于三角瓶中，加蒸馏水50毫升，加酚酞3滴，用0.1N NaOH滴至粉红色所消耗的NaOH 溶液的毫升数，就是磷化溶液的总酸度（点数）。

4、游离酸度：取磷化溶液10毫升，于三角瓶中，加蒸馏水50毫升，加甲基橙3滴，用0.1N NaOH 溶液滴至黄色，所消耗NaOH溶液的游离酸度（点数）。

注：（1）应备有校正溶液，其浓度比操作溶液高10倍，可用于随时调整操作溶液。

磷化溶液成分对磷化膜层质量的影响

磷化溶液成分对磷化膜层质量的影响成分作用与影响锌离子可加快磷化速度能，磷化膜致密，含锌盐的磷化溶液允许较宽的范围。

锌离子含量低时，磷化膜疏松发暗。

锌离子高时（特别是氟离子和五氧化二磷较高时），磷化膜脆，晶粒粗大锰离子可提高磷化膜的硬度、附着力和耐蚀性，并能使磷化膜的颜色加深，结晶均匀。

但中温和常温磷化溶液中锰离子含量过高时，磷化膜不易生成铁离子在高温磷化溶液中亚铁离子很不稳定，容易被氧化成三价铁离子并转化成磷化铁而沉淀，使磷化溶液浑浊，游离酸度升高。

在常温和中温磷化液中，保持一定数量的亚铁离子，能大大提高磷化层的厚度、机械强度和防护能力，工作范围较宽。

但当亚铁离子转化为三价铁离子并以磷酸铁沉淀出来时，磷化结晶不能生成，磷化膜的质量差。

当亚铁离子含量含量过高时，会使中温磷化膜结晶粗大，表面有灰白浮灰，防护能力降低，膜的耐热性下降。

五氧化二磷能加快磷化速度，磷化膜致密。

其主要来源于磷酸二氢盐，含量低时，磷化膜致密性和耐蚀性均差，甚至磷化不上。

含量高时，磷化膜结晶排列紊乱，附着力下降，工件表面灰白色浮灰较多硝酸根离子可加快磷化速度，提高磷化膜的致密性。

可在降低磷化溶液温度的条件下进行磷化处理。

在适当条件下，硝酸根与钢铁作用生成少量一氧化氮，有利于亚铁离子的稳定，因此他是磷化溶液中（特别是中温和常温）的一个重要成分。

硝酸根含量过高，会使高温磷化膜变薄；使中温磷化液中亚铁离子集聚过多；使常温磷化膜易出现黄色锈迹氟离子可加快磷化结晶核的生成速度，使结晶致密，耐蚀性增强。

在常温磷化溶液中其重要性尤为突出。

氟离子过多，使中温磷化工件表面易出现白色浮灰；使常温磷化溶液的寿命缩短亚硝酸根离子亚硝酸根在常温磷化溶液中可大大加快磷化速度，并能减少磷化膜的空隙，使结晶细致，提高膜的耐蚀性。

含量过高，磷化膜表面易出现白点项目高温磷化中温磷化低温磷化溶液操作温度（℃）90~98 50~70 室温。

影响磷化质量的因素

影响磷化质量的因素1、温度温度愈高，磷化层愈厚，结晶愈粗大。

温度愈低，磷化层愈薄，结晶愈细。

但温度不宜过高，否则Fe2+ 易被氧化成Fe3+，加大沉淀物量，溶液不稳定。

2、游离酸度游离酸度指游离的磷酸。

其作用是促使铁的溶解，已形成较多的晶核，使膜结晶致密。

游离酸度过高，则与铁作用加快，会大量析出氢，令界面层磷酸盐不易饱和，导致晶核形成困难，膜层结构疏松，多孔，耐蚀性下降，令磷化时间延长。

游离酸度过低，磷化膜变薄，甚至无膜。

3、总酸度总酸度指磷酸盐、硝酸盐和酸的总和。

总酸度一般以控制在规定范围上限为好，有利于加速磷化反应，使膜层晶粒细，磷化过程中，总酸度不断下降，反映缓慢。

总酸度过高，膜层变薄，可加水稀释。

总酸度过低，膜层疏松粗糙。

4、PH值锰系磷化液一般控制在2-3之间，当PH﹥3时，共件表面易生成粉末。

当PH‹1.5时难以成膜。

铁系一般控制在3-5.5之间。

5、溶液中离子浓度①溶液中Fe2+极易氧化成Fe3+，导致不易成膜。

但溶液中Fe2+浓度不能过高，否则，形成的膜晶粒粗大，膜表面有白色浮灰，耐蚀性及耐热性下降。

②Zn2+的影响，当Zn2+浓度过高，磷化膜晶粒粗大，脆性增大，表面呈白色浮灰；当Zn2+浓度过低，膜层疏松变暗。

磷化后处理：目的：增加磷化膜的抗蚀性、防锈性。

磷化渣1、磷化渣的影响①磷化中生成的磷化渣，既浪费药品又加大清渣工作量，处理不好还影响磷化质量，视为不利。

②磷化中在生成磷化渣的同时还会挥发出磷酸，有助于维持磷化液的游离酸度，保持磷化液的平衡，视为有利。

2、磷化渣生成的控制①降低磷化温度。

②降低磷化液的游离酸度。

③提高磷化速度，缩短磷化时间。

④提高NO-3 与PO3-4的比值。

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。

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。

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。

磷化膜的缺陷原因及改进措施

磷化后彻底水洗，减少烘炉蒸汽浓度，预烘温度不能过高。
磷化膜失光，发暗、疤痕、缩孔
某些金属盐类污染磷化膜
磷化后避免用NaNo2进行防锈，保持磷化膜的清洁。
磷化膜的缺陷原因及改进措施
磷化后及时彻底清洗，降低槽液温度，严格热水清洗工艺、烘干工艺。
表面浮灰多
游离酸度低，酸度比例失调，Fe2+偏了，细化剂偏低，难溶性盐类沉积物太多。
调整游离酸度及游离酸和总酸之比，控制Fe2+或更换槽液，补充Ca2+等细化剂，过滤槽液。
磷化膜发粘
Mn、Fe等硝酸盐在预烘炉内受溶剂蒸汔烘熏，生成锰铁为主的膜。
缺陷
原因
措施
膜层发花
除油不净，酸洗不良，金属表面不均匀
彻底除油，严格酸洗时间，改善磷化前的表面状态。
膜层发黑
游离酸度过高，Fe2+过多。磷化前表面状态不好。
降低游离酸度，调整磷化液，降低Fe2+量。改善表面状态。
膜层不均匀，有花脸现象
槽液温度太低，Zn2+、H2Po4—含量偏低游离酸度高，金属表面状态不好。
补加细化剂如Ca2+，严格酸洗工艺，补充N03—调整游离酸度和总酸比例。
白色沉淀
酸度高，磷化槽液温度高，磷化后清洗不好。
降低游离酸度，降低槽液温度，磷化后彻底清洗。
局部有光亮疤迹或锈蚀
氢气排除不好
调整工件在磷化液中的位置，使氢气便于排除。
水流痕状腐蚀
磷化后不及时清洗，磷化槽液温度高热水清洗工艺不当，烘干工艺不当。
提高槽液温度，补充Zn2+、H2Po4—降低游离酸度，改善表面状态。
膜层粗糙，膜薄或无磷化膜
游离酸度高，总酸度低，磷化温度低。

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。

磷化工艺中的各种影响因素

磷化工艺的影响因素磷化膜的质量直接影响与有机膜、涂层的附着力和防护性,影响磷化工件的耐磨、耐微动力磨损和抗擦伤性,以及磷化膜能否成为润滑剂的载体。

磷化膜质量的高低,取决于磷化所采用的工艺是否恰当,磷化过程是否符合工艺要求,因此要十分注意影响磷化工艺的因素。

影响磷化工艺的主要因素有：材质及表面状态、磷化前处理、磷化后处理、磷化液的化学成分等。

下面试就影响磷化工艺的主要因素作一分析。

（一）材质及表面状态。

同是钢铁工件,受含有的其它元素不同,表面晶格是否遭受腐蚀等因素的影响,形成的磷化膜颜色、均匀性、抗腐蚀能力不一样。

低碳钢容易磷化,膜的结晶致密,颜色较浅；中、高碳钢和低合金钢比较容易磷化,结晶有变粗的倾向,磷化膜颜色深;含有较多铬、钼、钨、钒、硅等元素的钢材不容易磷化。

磷化膜随钢材中碳化物含量和分布的不同存在差异,因此,不同钢材应选用不同的磷化工艺和相应的磷化产品。

（二）前处理。

磷化前的表面处理程度是影响磷化质量的重要因素。

因此,要求除净所有的锈迹、油污。

具体要求是,脱脂后的工件,不应有油脂、乳浊液等污物,其表面应能被水完全湿润;酸洗后的工件,不应有目视可见的氧化物、锈及过腐蚀现象.为防止过腐蚀,减轻氢脆,应在酸洗液中加入缓蚀剂.为防止酸雾,酸洗液中可加入酸雾抑制剂;喷抛丸清理后的工件,不应有漏喷、磨料粘附、锈蚀及油污,其表面应露出金属本色.从除油后到磷化前这一过程,工件不允许直接接触手或有油的污物。

经强酸、强碱处理后的钢铁件,一般会增大结晶粒度,增加膜的重量。

水洗是将工件表面从前道处理工序中带出来的残留化学成分除去,防止对下道处理工序的影响。

除油后的不良水洗会使油污再沉积,更多地消耗酸,造成不均匀的酸洗,形成不均匀的磷化膜;酸洗后的不良水洗,导致磷化槽液游离酸度升高,形成稀疏、不均匀的磷化膜,甚至磷化后的工件生锈。

要保证水洗质量,应保持清水的特定pH值或更有效的导电率,延长清洗时间和次数。

（三）后处理。

影响磷化膜质量的因素分析

盐。采用不同质量浓度的马日夫盐对试件进行磷化
由表２可知：随着溶液温度的升高，磷化膜的防腐能力相应提高；但当溶液温度超过５Ｏ℃ 后，磷化
处理（溶液温度５０℃ ，磷化时间１０ａｉｒｎ），然后按标准规定的浸泡法对磷化膜进行防腐性能对比试验，
刘崇军
（大连地区军代室，辽宁大连１１６０３３）
ＬＩＵＣｈｏｎｇ－ｊｕｎ
（ＭｉｌｉｔａｒｙＲｅＤｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ０ｆｆｉｃｅｉｎＤａｌｉａｎＡｒｅａ，Ｄａｌｉａｎ１１６０３３，Ｃｈｉｎａ）
结果见表１。
表１马日夫盐对磷化膜质量的影响
膜的防腐能力提高不显著。
１．３磷化时间的影响
采用不同的磷化时间对试件进行磷化处理（马日夫盐３０ｇ／Ｌ，溶液温度５Ｏ℃ ），然后按标准规定
１．２溶液温度的影响
０前言
武器的表面防腐处理大多采用磷化工艺。对磷
化膜的要求主要是致密牢固、耐蚀性高。为满足此
要求，生产中调整总酸度、游离酸度，以及锰、铁的质量浓度。即使这样，也经常会出现磷化膜达不到要求的现象。为此，我们针对一些影响磷化膜质量的工艺因

磷化膜影响因素(内容清晰)

磷化膜影响因素磷化温度对磷化膜的成膜影响最大，其次是磷化液酸比，磷化时间对磷化膜的成膜影响最小磷化温度提高磷化温度可以加快磷化速度，提高磷化膜的附着力、硬度、耐蚀性和耐热性，而且较高的磷化温度能够促进金属溶解并加速磷酸盐的水解反应，加快成膜速度［3］。

但在高温条件下，Fe2+易被氧化成Fe3+而沉淀下来，使溶液不够稳定。

且在磷化过程中升高温度会使部分磷酸盐水解，所以磷化温度的升高有一定的限度。

磷化膜的生成反应速率可表示为酸比：总酸度和游离酸度溶液的总酸度取决于马日夫盐的含量，提高总酸度能加速磷化反应，使磷化膜薄而细致。

若总酸度过高，则溶液中易出现乳白色沉淀，且磷化后膜层过薄，易起黄锈。

若总酸度过低，则磷化速度缓慢，膜层厚而粗糙，磷化膜的附着力不强，并存在空白。

游离酸度取决于磷酸的含量。

如果游离酸度过高，则工件表面发黑，使磷酸离解受阻，铁在溶液中溶解变慢，不利于磷化膜的形成，从而导致磷化时间延长，磷化膜晶粒粗大多孔且耐蚀性降低。

如果游离酸度过低，则磷化膜变薄，甚至没有磷化膜。

磷化时间对膜层厚度及空隙率有影响图：磷化时间与孔隙率的关系曲线--------------------------------------------------------------1 Fe2+含量控制起决定性作用,过高则磷化膜晶粒粗大多孔、Fe2+含量上升快、磷化时间延长,而偏低会使磷化膜变薄或不能成膜。

严格控制Fe2+的过快增多是磷化溶液维护的关键之一。

控制酸度比及NO-3与H2PO-4的最佳比例、适量添加铬合稳定剂如酒石酸等都能有效控制Fe2+过快升高,且有利于减少磷化沉渣生成、提高磷化膜层质量。

若Fe2+含量超过允许范围,则磷化沉渣会增多,磷化膜质量劣化。

-----------------------------------------------------174 试验证明磷化液中Fe2+的最佳含量为1. 5~3. 0 g/L。

磷化常见问题及处理方法

磷化常见问题及处理方法常见故障原因分析1、磷化膜结晶粗糙多孔：原因：１)游离酸过高。

2)硝酸根不足。

３)零件表面有残酸,加强中和及清洗。

４)Ｆe2+过高，用双氧水调整。

５）零件表面过腐蚀，控制酸洗浓度和时间。

2、膜层过薄，无明显结晶:原因:1)总酸度过高,加水稀释或加磷酸盐调整酸的比值。

2)零件表面有硬化层，用强酸腐蚀或喷砂处理。

３）亚铁含量过低,补充磷酸二氢铁。

4)温度低。

３、磷化膜耐腐蚀性差和生锈原因:1）磷化晶粒过粗或过细,调整游离酸和总酸度比值。

2)游离酸含量过高。

3）金属过腐蚀。

4）溶液中磷酸盐含量不足。

5)零件表面有残酸。

6)金属表面锈没有出尽。

4、磷化零件表面有白色沉淀：原因:１)溶液中沉淀物过多。

2）硝酸根不足。

３)锌、铁、P2O5含量高。

5、磷化膜不易形成:原因：1）零件表面有加工硬化层2)溶液里SO-2含量高，用钡盐处理。

3）溶液渗入杂质，更换磷化溶液。

4）P2Ｏ5含量过低,补充磷酸盐。

6、磷化层不均、发花:原因：１）除油不净、温度太低。

2)零件表面有钝化状态,加强酸洗或喷砂。

3）零件因热处理加工方法不同。

7、冷挤压后磷化膜产生条状脱落：原因:1)肥皂溶液里有杂质。

2)皂化前零件表面有杂质和沉淀物，重新磷化。

８、磷化膜发红抗蚀能力下降：原因:1)酸洗液里铁渣附在表面。

2)铜离子渗入磷化液磷化常见故障及处理方法磷化膜结晶粗大的原因及处理方法原因：①亚铁离子含量过多；②零件表面带有残酸；③溶液里硝酸根不足;④溶液里硫酸根含量增高;⑤零件表面过腐蚀。

处理方法:①用压缩空气搅拌，或用双氧水降低亚铁离子含量,升高温度；②加强中和或水洗；③添加硝酸锌;④用碳酸钡处理硫酸根;⑤控制酸的浓度和时间。

质量问题外观现象产生原因解决方法1、无磷化膜或磷化膜不易形成工件整体或局部无磷化膜,有时发蓝或有空白片（1)工件表面有硬化层;(２)总酸度不够;ﻫ（３)处理温度低(4)游离酸太低(５)脱脂不净或磷化时间偏短;(6)工件表面聚集氢气;(７)磷化槽液比例失调，如P２O５含量过低；ﻫ(8)工件重叠或工件之间发生接触方法：（１）改进加工方法或用酸洗、喷砂去除硬化层、达到表面处理要求；ﻫ(２)补加磷化剂:(3）升高磷化槽液温度；(4)补加磷化剂;ﻫ(５)加强脱脂或延长磷化时间;ﻫ(6)翻动工件或改变工件位置;(7)调整或更换磷化槽液;(8)注意增大工件间隙，避免接触2、磷化膜过薄磷化膜太薄、结晶过细或无明显结晶，抗蚀性能差。

常见磷化和喷塑质量问题及解决方法

①光泽偏低；
②光泽偏高；③光泽上下波动；
④光泽突然降低。
①检查烘烤温度是否偏高，或烘烤时间是否偏长，向粉厂咨询烘烤条件，另可检查粉末的含水率和喷房的温度；
②核定烘烤温度和时间，可与①对照，检查光泽、工件厚度及烘烤条件；③是否直接燃气炉，检查是否有混粉及喷涂环境温度变化。检查烘道及烘箱温度是否稳定；
④检查温度是否失控，检查空压系统、油水分离器工作是否正常，检查是否混入其他粉。
④检查并更换；
⑤联系设备供应商，检查并更换；
⑥检修悬挂链，使之匀速；
⑦检查流化情况，并检修多孔板。
问题点
主要原因
解决措施
7）砂粒
①均匀密集出现；
②呈突起的圆形，数量不多；
③少量砂粒，大小不一；
④工件表面有杂质，有时呈放射状或细长型；
⑤少量黑色颗粒。
①测定膜厚是否符合工艺要求；
②检查粉末质量，是否存在胶化粒子，另检查磷化后工件表面是否干净无杂质；
③粉末带电性差，边缘上粉少；
④粉末熔融粘度太低；
⑤粉末的胶化时间太长。
①喷涂前修理工件边角，使成圆弧形：
②适当提高固化温度（须注意粉末的耐温性是否良好）；
③增加电压，缩短喷枪与工件的距离或适当延长对边缘的喷涂时间；
④粉末厂必须修正配方；
⑤粉末厂必须修正配方。
4.静置磷化槽液，并翻槽
5.加强酸洗并充分水洗
6.停加氧化剂，调整酸的比值
5
磷化膜发花
磷化膜不均匀，有明显流挂痕迹
1.除油不干净
2.表调剂效果不佳或已失效
3.磷化槽液喷淋不均匀
4.工件表面钝化
5.磷化温度低
1.强脱脂或更换脱脂剂
2.更换或补充表调剂
3.检查并调整喷嘴