金属表面转化膜之一磷化的作用和分类
磷化分类与用途
磷化分类与用途1、按磷化处理温度分类(1)高温型80—98℃处理时间为10-20分钟,形成磷化膜厚达10-30g/m2,溶液游离酸度与总酸度的比值为1:(7-8)优点:膜抗蚀力强,结合力好。
缺点:加温时间长,溶液挥发量大,能耗大,磷化沉积多,游离酸度不稳定,结晶粗细不均匀,已较少应用。
(2)中温型50-75℃,处理时间5-15分钟,磷化膜厚度为1-7 g/m2,溶液游离酸度与总酸度的比值为1:(10-15)优点:游离酸度稳定,易掌握,磷化时间短,生产效率高,耐蚀性与高温磷化膜基本相同,应用较多。
(3)低温型30-50℃节省能源,使用方便。
(4)常温型10-40℃常(低)温磷化(除加氧化剂外,还加促进剂),时间10-40分钟,溶液游离酸度与总酸度比值为1:(20-30),膜厚为0.2-7 g/m2。
优点:不需加热,药品消耗少,溶液稳定。
缺点:处理时间长,溶液配制较繁。
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。
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,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。
4、按磷化膜质量分类(1)重量级(厚膜磷化)膜重7.5 g/m2以上。
(2)次重量级(中膜磷化)膜重4.6-7.5 g/m2。
(3)轻量级(薄膜磷化)膜重1.1-4.5 g/m2。
(4)次轻量级(特薄膜磷化)膜重0.2-1.0 g/m2。
5、按施工方法分类(1)浸渍磷化适用于高、中、低温磷化特点:设备简单,仅需加热槽和相应加热设备,最好用不锈钢或橡胶衬里的槽子,不锈钢加热管道应放在槽两侧。
(2)喷淋磷化适用于中、低温磷化工艺,可处理大面积工件,如汽车、冰箱、洗衣机壳体。
特点:处理时间短,成膜反应速度快,生产效率高,且这种方法获得的磷化膜结晶致密、均匀、膜薄、耐蚀性好。
金属表面转化膜之一磷化的作用和分类
金属表面转化膜之一磷化的作用和分类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。
金属表面在除油、除锈后,为了防止重新生锈,通常要进行化学处理,使金属表面生成一层保护膜,该膜通常只有几微米,主要起增强涂层和底材附着力的作用,较厚的膜层还能增强防锈性能。
常用的表面化学转化方法有氧化、磷化、钝化三种。
其中,磷化是化学处理的中心环节,是一种大幅度提高金属工件耐腐蚀能力的简单可靠、费用较低、操作简便的工艺方法,在工业上应用很广。
1、与磷化工艺相关的标准金属(主要指钢铁)经含有锌(Zn)、锰(Mn)、铬(Cr)、铁(Fe)等磷酸盐的溶液处理后,在基底金属表面形成一种不溶性磷酸盐膜,此种过程称为磷化。
磷化使金属表面形成一层附着良好的保护膜,以磷酸锌为例,在氧化剂的存在下,所生成的磷化膜为Zn3(PO4)2·4H20和Zn2Fe(PO4)2·4H20的结晶体。
该磷化膜闪烁有光、灰色多孔(空隙率为表面积的0.5%~1.5%),膜厚通常为0.1—50μm。
关于磷化工艺,我国和国际上都有相应的标准体系,可参照执行:GB/T11376—1997 金属的磷酸盐转化膜GB/T6807—2001 钢铁工件涂装前磷化处理技术条件GB/T12612—1990 多功能钢铁表面处理液通用技术条件ISO 9717—1990 (E)金属的磷酸盐转化膜——确定要求的方法ISOl0546—1993 (E)化学转化膜——铝及铝合金上的漂洗和不漂洗铬酸盐转化膜DIN 50942—1973 金属的磷化处理方法原理、缩写符号和检验方法ANSI/ASTM/AMS 2480C 涂漆基体磷化处理2、磷化的作用磷酸盐转化膜应用于铁、铝、锌、镉及其合金上,既可当作最终精饰层,也可作为其他覆盖层的中间层,其作用主要有以下方面。
作业指导书(磷化)
作业指导书(磷化)作业指导书(磷化)引言概述:作业指导书是在工作场所中为员工提供指导和规范的重要文档。
本文将重点介绍作业指导书的磷化部份,包括磷化的定义、作用、应用范围以及操作注意事项。
一、磷化的定义1.1 磷化的概念:磷化是一种化学反应,通过在金属表面形成磷化层来改善金属的性能。
1.2 磷化的原理:磷化的过程中,金属表面与磷化剂反应生成磷化物,形成致密的磷化层,提高金属的耐磨、耐腐蚀性能。
1.3 磷化的分类:磷化可以分为无机磷化和有机磷化两种,无机磷化主要应用于金属表面处理,有机磷化则广泛用于涂料、塑料等材料的改性。
二、磷化的作用2.1 提高金属表面硬度:磷化层具有较高的硬度,可以有效提高金属的耐磨性,延长使用寿命。
2.2 增强金属的耐腐蚀性:磷化层能够形成致密的保护层,阻隔氧气和水分的侵蚀,提高金属的抗腐蚀性能。
2.3 促进润滑:磷化层具有一定的润滑性,可以减少金属零件的磨擦损耗,降低噪音和能耗。
三、磷化的应用范围3.1 汽车工业:磷化广泛应用于汽车零部件的表面处理,如发动机缸体、曲轴、减震器等,提高零部件的耐磨和耐腐蚀性能。
3.2 机械创造业:磷化可以应用于各类机械零件的表面处理,如轴承、齿轮、链条等,提高零件的使用寿命和工作效率。
3.3 电子行业:磷化可用于电子元器件的表面处理,如电子插座、连接器等,提高元器件的导电性和耐腐蚀性。
四、操作注意事项4.1 安全措施:在进行磷化操作时,应佩戴防护手套、护目镜等个人防护装备,避免磷化剂对皮肤和眼睛的直接接触。
4.2 操作环境:磷化操作应在通风良好的环境下进行,避免磷化剂的挥发对操作人员和周围环境造成危害。
4.3 操作流程:磷化操作应按照规定的操作流程进行,遵循正确的操作方法和使用适量的磷化剂,以确保磷化效果的稳定和可靠。
结论:作业指导书中的磷化部份是为了指导员工在金属表面处理中正确、安全地进行磷化操作。
磷化能够提高金属的硬度、耐腐蚀性和润滑性,广泛应用于汽车、机械创造和电子行业等领域。
金属表面处理之磷化处理
金属表面处理之磷化处理表面处理经常会遇到磷化处理,一般被当做表面处理的前处理。
我经常遇到的磷化处理就是前处理,类似于酸洗、碱洗之类的。
磷化就是将工件置于含有锰、铁、锌的磷酸盐溶液中处理,使工件表面生成一层难溶于水的磷酸盐薄膜的过程,又称为磷酸盐处理。
磷化按操作温度可分为高温、中温、低温磷化三种类型。
磷化膜的厚度约为3-20微米,成灰或暗灰色。
与金属基体的结合较好,在大气条件下很稳定。
这里说的大气条件很重要哈,钢铁件的发黑发蓝里面说的耐腐蚀性也是大气条件下,在酸碱环境中磷酸盐、金属的氧化物都是不耐腐蚀的。
磷化液氧化处理的表面在有机油类、笨、甲苯、及各种气体燃料中有很好的耐蚀性,而且磷化膜的耐蚀能力为氧化膜的2-10倍以上。
综上,其实金属的氧化膜、磷化膜在自然潮湿的环境中也是不耐腐蚀的,所以一般在当做表面处理的前处理,也就是说在氧化或者磷化之后再喷粉或者喷漆。
这样即使在潮湿的酸碱环境中也有很强的耐腐蚀能力。
另外磷化膜除了和基体有很好的结合性,它与油漆涂层有良好的结合力,这就是说磷化后再喷漆,漆膜不容易脱落,同样的百格实验,前处理不做磷化处理和做磷化处理的会有很大差别。
磷化膜的电绝缘性很高,涂绝缘漆后可以耐1000-1200v,这就不容易电化学腐蚀。
其实在大气环境中有很多场景是潮湿闷热的环境,比如户外的铁件,做了发蓝发黑处理,在下雨后的潮湿环境也是很容易生锈,这种金属氧化膜不耐酸碱腐蚀。
通样磷化处理后潮湿环境也是很快生锈,也是因为磷酸盐膜不耐酸碱腐蚀,这就是氧化和磷化是前处理的原因,之后喷漆,被前处理的表面和漆的结合性更好。
喷涂后的表面,对各种环境有很强的耐腐蚀能力。
目的帮助看官更好的理解磷化和氧化。
磷化处理的作用和原理
磷化处理的作用和原理
磷化处理的作用和原理
磷化处理是一种热处理工艺,它可以改善金属材料的性能,提高它们的耐腐蚀性、耐磨损性和耐热性。
磷化处理的主要作用是在金属表面形成一层磷化膜,从而改变金属的物理性质。
磷化处理的原理是通过将磷元素渗透到金属表面形成膜,从而提高金属的耐腐蚀性、耐磨损性和耐热性。
磷化膜是一种致密的、结构稳定的金属氧化物,其形成的原因是磷渗入金属中,形成了一层氧化膜,从而保护金属不受腐蚀、磨损和热损伤。
磷化处理的过程主要有四步:首先,将金属材料置于磷溶液中进行温度升高,使金属表面的温度升至一定的温度,使金属表面形成少量气泡;其次,将磷元素渗透到金属表面形成一层磷化膜;然后,将金属材料浸入另一种特殊溶液中,使金属表面形成膜层;最后,将金属冷却,使磷化膜达到最终状态。
磷化处理不仅可以改善金属材料的性能,而且可以提高金属材料的耐腐蚀性、耐磨损性和耐热性,从而使金属材料的使用寿命得到极大的提高。
磷化处理的原理是在金属表面形成一层磷化膜,从而改变金属的物理性质,使金属更加耐腐蚀、耐磨损和耐热。
磷化处理工艺流程,磷化的影响因素及用途
磷化处理工艺流程| 磷化的影响因素及用途磷化是什么意思?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已有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。
磷化处理工艺流程:预脱脂→脱脂→除锈→水洗→(表调)→磷化→水洗→磷化后处理(如电泳或粉末涂装)。
磷化的影响因素: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,工件表面易生成粉末。
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。
磷化用途:(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(I)——基本原理及分类
磷化(I)——基本原理及分类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。
1 基本原理磷化过程包括化学与电化学反应。
不同磷化体系、不同其材的磷化反应机理比较复杂。
虽然科学家在这方面已做过大量的研究,但至今未完全弄清楚。
在很早以前,曾以一个化学反应方程式简单表述磷化成膜机理:8Fe+5Me(H2PO4)2+8H2O+H3PO4Me2Fe(PO4)2•4H2O(膜)+Me3(PO4)•4H2O(膜)+7FeHPO4(沉渣)+8H2↑Me为Mn、Zn 等,Machu等认为,钢铁在含有磷酸及磷酸二氢盐的高温溶液中浸泡,将形成以磷酸盐沉淀物组成的晶粒状磷化膜,并产生磷酸一氢铁沉渣和氢气。
这个机理解释比较粗糙,不能完整地解释成膜过程。
随着对磷化研究逐步深入,当今,各学者比较赞同的观点是磷化成膜过程主要是由如下4个步聚组成:①酸的浸蚀使基体金属表面H+浓度降低Fe – 2e→Fe2+2H2-+2e→2[H] (1)H2②促进剂(氧化剂)加速[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+。
③磷酸根的多级离解H3PO4 H2PO4-+H+ HPO42-+2H+ PO43-+3H-(3)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,最终为PO43-。
④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。
磷化基础知识.
磷化基础知识1.总括磷化(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。
磷化的主要目的是: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耐腐蚀能力;在金属冷加工工艺中起减摩润滑的作用。
磷化处理工艺应用于工业已有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,磷化处理技术累积了丰富的经验,有了重大的发现和突破。
一战期间,磷化技术的发展中心由英国移至美国。
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,克服了许多的缺点,将磷化处理时间提高到了1hr。
1929年Bonderizing磷化工艺将磷化时间缩短到了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。
二战结束后,磷化技术很少有突破性的进展,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。
2.分类2.1.按照磷化处理温度分类(1)高温型80℃以上处理。
形成的磷化膜较厚,可以达到10~30g/m2,处理液的游离酸度(FA)和总酸度(TA)的比值(以下称作酸比)为1:(4~8)优点:膜耐蚀性强缺点:加温时间长,溶液挥发量大,能耗大,磷化沉积物多,游离酸度不稳定。
磷化作用及用途
磷化作用及用途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)。
(2)冷加工润滑用磷化膜钢丝、焊接钢管拉拔单位面积上膜重1-10 g/m2;精密钢管拉拔单位面积上膜重4-10 g/m2;钢铁件冷挤压成型单位面积上膜重大于10 g/m2。
(3)减摩用磷化膜磷化膜可起减摩作用。
一般用锰系磷化,也可用锌系磷化。
对于有较小动配合间隙工件,磷化膜质量为1-3 g/m2;对有较大动配合间隙工件(减速箱齿轮),磷化膜质量为5-20 g/m2。
(4)电绝缘用磷化膜一般用锌系磷化。
用于电机及变电器中的硅片磷化处理。
四、磷化膜组成及性质分类磷化液主要成份膜组成膜外观单位面积膜重/ g/m2锌系 Zn(H2PO4)2 磷酸锌和磷酸锌铁浅灰→深灰 1-60锌钙系 Zn(H2PO4)2和 Ca (H2PO4)2 磷酸锌钙和磷酸锌铁浅灰→深灰 1-15锰系 Mn(H2PO4)2 和Fe(H2PO4)2 磷酸锰铁灰→深灰 1-60锰锌系 Mn(H2PO4)2 和Zn(H2PO4)2 磷酸锌、磷酸锰、磷酸铁混合物灰→深灰 1-60铁系 Fe(H2PO4)2 磷酸铁深灰色 5-102.磷化膜组成磷化膜为闪烁有光,均匀细致,灰色多孔且附着力强的结晶,结晶大部分为磷酸锌,小部分为磷酸氢铁。
什么是磷化
什么是磷化?(一)总述: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。
磷化工艺技术
磷化工艺技术磷化工艺技术是一种将金属表面覆盖上一层磷化膜的工艺,常用于金属防腐、增加金属表面硬度等方面。
下面是对磷化工艺技术的一些详细介绍。
磷化膜是一种由金属磷酸盐组成的覆盖在金属表面的一层化学膜层。
磷化膜具有很高的耐磨性、耐蚀性和防腐性,可以有效地保护金属表面,延长其使用寿命。
同时,磷化膜还可以增加金属材料的硬度,改善其表面质量。
磷化工艺技术分为化学磷化和电化学磷化两种。
化学磷化是通过将金属材料浸泡在含有磷酸盐和氯化盐的溶液中,利用化学反应在金属表面形成磷化膜。
电化学磷化是在电解质溶液中,将金属材料作为阳极,在施加电流的情况下,在金属表面上形成磷化膜。
磷化工艺技术的优点主要体现在以下几个方面:首先,磷化膜具有较高的耐磨性和耐腐蚀性,可以有效地保护金属材料;其次,磷化膜的形成过程简单,不需要复杂的设备和工艺步骤,成本较低;再次,磷化膜可以增加金属材料的硬度,提高其表面质量和使用寿命;最后,磷化膜可以增加金属材料的涂装附着力,使涂层更加牢固。
然而,磷化工艺技术也存在一些问题。
首先,磷化膜的厚度很难控制,在磷化过程中容易产生不均匀的情况。
其次,磷化过程需要一定的时间,不能够实时完成,导致生产周期较长。
此外,磷化溶液中的磷酸盐和氯化盐对环境有一定的污染。
为了解决这些问题,各个行业对磷化工艺技术进行了不断的改进和研究。
研究人员通过调节磷化溶液的组成和浓度,优化磷化工艺参数,提高磷化的效果和一致性。
此外,还发展了一些新的磷化工艺技术,如有机磷化、浸泡磷化等,以满足不同行业对磷化膜的需求。
总之,磷化工艺技术是一种重要的表面处理工艺,可以为金属材料提供保护和改良。
随着科技的不断进步和需求的不断增加,磷化工艺技术将会不断发展,更好地满足社会的需求。
磷化
一、磷化的作用磷化处理是将金属表面(主要是钢铁)通过化学反应生成一层非金属的、不导电的、多孔的磷酸盐薄膜。
磷化处理工艺在工业上使用得很广泛,如金属成型加工、润滑、防锈、涂装等是它的主要用途之一。
磷化膜具有多孔性,涂料可以渗入到这些孔隙中,因而能显著地提高涂膜的附着力。
此外,磷化膜又能使金属表面由优良导体转变为不良导体,从而抑制了金属表面微电池的形成,有效地阻碍了涂膜的腐蚀,可以成倍地提高涂层的耐蚀性和耐水性,所以磷化膜已被公认为涂层最良好的基底。
因此,磷化处理已成为涂装表面处理工艺中不可缺少的一个环节。
二、磷化的分类磷化处理有以下几种不同的分类方法。
根据磷化膜的组成可分为铁系、锌系、锰系三大类。
根据膜的厚度可分为薄膜型和厚膜型。
根据处理温度可分为高温磷化、中温磷化、低温磷化。
本节根据磷化膜的组成来讨论分析。
(一)铁系磷化铁系磷化主要应用于涂装。
铁系磷化膜很薄,膜重大多数在0.3~0.5g/m2,很少达到1g/m2。
铁系磷化膜的组成为三价铁的磷酸盐与三氧化二铁,颜色从蓝色到褐色。
铁系磷化处理液的主要成分是酸式碱金属磷酸盐(如磷酸二氢钠、磷酸二氢铵),还含有碱金属的多聚磷酸盐(如三聚磷酸钠)及少量的催化剂,促进剂和添加剂。
在磷化处理工艺上,铁系磷化具有磷化反应速度快,处理时间短,处理温度低,工艺幅度大,槽液的酸度低,磷化淤渣少,因而对设备要求不高,药品消耗少,成本低。
如果选用合适的表面活性剂,可组成除油磷化“二合一”,从而可简化磷化处理工艺。
但由于铁系磷化膜很薄,它的耐蚀性不及锌系磷化膜,所以主要应用于对耐蚀性要求不高的工件。
(二)锌系磷化锌系磷化应用于润滑、防锈、涂装等方面。
锌系磷化膜重在1~6g/m2。
涂装用磷化膜重在1~3g/m2,系薄膜型。
膜的组成,主要成分是锌、铁的磷酸盐,颜色从灰色到灰褐色。
锌系磷化处理液主要成分是磷酸二氢锌、磷酸三聚磷酸钠及催化剂、促进剂、减渣剂等添加剂。
锌系磷化由于配方的不同,工艺参数差别极大。
磷化处理的作用和原理
磷化处理的作用和原理
磷化处理是一种金属表面处理工艺,具有增强表面耐磨抗腐蚀、增加表面硬度、改善
表面光洁度以及增加表面润滑性的效果,广泛应用于冶金、机械、家用电器、汽车及航空
航天等行业。
磷化处理的原理:基于工艺腐蚀原理,通过溶解磷化剂中含磷盐或酸和其他复合磷化剂,将磷元素直接均匀地扩散到金属表面,形成化学而又坚韧的亚氧化磷层,形成抗腐蚀、耐磨、防锈的静电屏蔽层,这就是磷化处理的原理。
1、改善表面形貌:磷化处理可以改善表面的粗糙度、细腻度和硬度,使表面变得更
光滑,从而使表面变得更加美观,而且表面颜色也变得更加鲜艳。
2、增强表面耐磨性:磷化处理可以形成致密的、耐磨的磷化层,由于表面的硬度升高,可以增加金属面在磨损作用下的抗磨性。
3、抗腐蚀性:磷化处理能够形成密闭的磷化层,可以阻止外界污染物进入金属表面,从而大大增强金属表面的耐腐蚀性能。
4、改善润滑性能:磷化熔融润滑性能,可以使成形件的表面光滑,增加润滑剂的粘
附力和滑动性,减少零部件之间的相对运动阻力。
此外,磷化处理还可以抑制金属材料表面氧化,延长金属材料的使用寿命,提高表面
的着色能力等。
磷化(I)——基本原理及分类
磷化(I)——基本原理及分类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。
1 基本原理磷化过程包括化学与电化学反应。
不同磷化体系、不同其材的磷化反应机理比较复杂。
虽然科学家在这方面已做过大量的研究,但至今未完全弄清楚。
在很早以前,曾以一个化学反应方程式简单表述磷化成膜机理:8Fe+5Me(H2PO4)2+8H2O+H3PO4 Me2Fe(PO4)2·4H2O(膜)+Me3(PO4)·4H2O(膜)+7FeHPO4(沉渣)+8H2↑Me为Mn、Zn 等,Machu等认为,钢铁在含有磷酸及磷酸二氢盐的高温溶液中浸泡,将形成以磷酸盐沉淀物组成的晶粒状磷化膜,并产生磷酸一氢铁沉渣和氢气。
这个机理解释比较粗糙,不能完整地解释成膜过程。
随着对磷化研究逐步深入,当今,各学者比较赞同的观点是磷化成膜过程主要是由如下4个步聚组成:①酸的浸蚀使基体金属表面H+浓度降低Fe – 2e→ Fe2+2H2-+2e→2[H] (1)H2②促进剂(氧化剂)加速[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+。
③磷酸根的多级离解H3PO4 H2PO4-+H+ HPO42-+2H+ PO43-+3H-(3)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,最终为PO43-。
④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K sp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。
磷化膜金相
磷化膜金相磷化膜是一种表面处理技术,通过对金属材料表面进行磷化处理,形成一层磷化膜,从而改善金属材料的性能。
磷化膜具有以下几个作用:1.提高金属材料的抗腐蚀性能:磷化膜可以阻止腐蚀介质(如水、氧气等)接触到金属表面,降低金属的腐蚀速率。
2.增加金属表面的润滑性:磷化膜表面光滑,可降低摩擦系数,减少磨损。
3.便于金属表面的涂装:磷化膜具有良好的附着力,可以为金属表面的涂装提供良好的基础。
4.改善金属的焊接性能:磷化膜可以提高金属的焊接性能,减少焊接缺陷。
金相分析方法是研究磷化膜的重要手段,主要包括以下几个方面:1.光学显微镜观察:通过光学显微镜观察磷化膜的形态、结构和厚度等参数。
2.扫描电子显微镜(SEM):扫描电子显微镜可以观察磷化膜的表面形貌和内部结构,进一步分析磷化膜的组成和性能。
3.X射线衍射(XRD):X射线衍射用于分析磷化膜的晶体结构和相组成。
4.能谱分析(EDS):能谱分析用于确定磷化膜的化学组成和元素含量。
磷化膜金相的应用领域广泛,主要包括:1.钢铁行业:磷化膜广泛应用于钢铁制品的防腐蚀、润滑和涂装等领域。
2.汽车制造:磷化膜在汽车零部件的防护、润滑和焊接方面具有重要意义。
3.电子电器:磷化膜可用于电子产品的外壳和内部零件的防腐蚀、抗氧化和涂装。
4.航空航天:磷化膜在航空航天领域的零件防护、润滑和涂装等方面具有重要应用价值。
磷化膜金相技术的未来发展方向包括:1.环保型磷化剂的开发:随着环保法规的日益严格,开发无污染、低能耗的环保型磷化剂将成为发展趋势。
2.高效能磷化膜制备技术的研究:提高磷化膜的性能,缩短磷化周期,降低成本,提高生产效率。
3.磷化膜智能化检测与控制:利用人工智能、大数据等技术实现磷化膜制备过程的智能化检测与控制,提高磷化质量。
4.跨学科研究:结合材料科学、化学、物理等多学科研究磷化膜,进一步揭示磷化膜的微观机理,为优化磷化工艺提供理论依据。
防磷化工艺分类和应用 防锈磷化工艺流程
防磷化工艺分类和应用防锈磷化工艺流程磷化的分类1锌系磷化:又称灰磷,形成灰一暗灰色磷化膜,磷化膜重1.5-3.5g∕m2,主要用于涂装底层,提高涂层的结合力和防腐蚀能力。
2、铁系磷化:又称彩磷,形成蓝一金黄一彩虹色磷化膜,磷化膜重0.3-0.6g∕m2,主要用于涂装底层,提高涂层的结合力和防腐蚀能力。
3、镒系磷化:又称黑色磷化,形成深灰一黑色磷化膜,磷化膜重5.0-20g∕m2,浸防锈油或皂化后,用于零部件的长期防锈。
4、多功能磷化:又称三合一磷化,一次性完成除油、除锈、磷化功能,形成蓝一蓝紫一灰色磷化膜,用于大型设备、小批生产涂装前处理。
防锈磷化工艺磷化工艺的早期应用是防锈,钢铁件经磷化处理形成一层磷化膜,起到防锈作用。
经过磷化防锈处理的工件防锈期可达几个月甚至几年(对涂油工件而言),广泛用于工序间、运输、包装贮存及使用过程中的防锈,防锈磷化主要有铁系磷化、锌系磷化、镒系磷化三大品种。
铁系磷化的主体槽液成分是磷酸亚铁溶液,不含氧化类促进剂,并且有高游离酸度。
这种铁系磷化处理温度高于95℃z处理时间长达30min以上,磷化膜重大于10g∕m2,并且有除锈和磷化双重功能。
这种高温铁系磷化由于磷化速度太慢,现在应用很少。
镒系磷化用作防锈磷化具有最佳性能,磷化膜微观结构呈颗粒密堆集状,是应用最为广泛的防锈磷化。
加与不加促进剂均可,如果加入硝酸盐或硝基服促进剂可加快磷化成膜速度。
通常处理温度80-IOO o C,处理时间10~20min,膜重在7.5克/m2以上。
锌系磷化也是广泛应用的一种防锈磷化,通常采用硝酸盐作为促进剂,处理温度80~9(ΓC,处理时间10~15min,磷化膜重大于7.5g∕m2,磷化膜微观结构一般是针片紧密堆集型。
防锈磷化一般工艺流程:除油除锈一一水清洗一一表面调整活化一一磷化一一水清洗一一铭酸盐处理一一烘干一一涂油脂或染色处理通过强碱强酸处理过的工件会导致磷化膜粗化现象,采用表面调整活化可细化晶粒。
磷化处理原理、分类及作用相关知识
1.磷化的概述: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。
磷化是常用的前处理技术,原理上应属于化学转化膜处理。
工程上应用主要是钢铁件表面磷化,但有色金属如铝、锌件也可应用磷化。
钢铁表面涂装前处理工艺指脱脂(除油)、除锈、表调、磷化。
然而由于工件表面的状况不同,则生产工艺也有所不同,有的工艺中没有脱脂或没有除锈工序,有的工艺则没有表面调整工序,但磷化工序是绝对不可缺少的。
目前,国内外的金属加工业、薄板加工业、石油行业及汽车、自行车、高低压开关柜、防盗门、铁路等制造业普遍采用的是中、高温磷化,存在着操作不方便、能源和材料消耗大、调整频繁、成膜不均、成本高等问题。
为解决以上问题,常温磷化已成为国际磷化行业的必然和研究课题。
2.磷化的原理:磷化是指把金属放入含有锰、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磷酸盐保护膜的方法。
磷化所形成的的磷酸盐保护膜称之为磷化膜,磷化膜层为微孔机构,与基体结合牢固,具有良好的吸附性、润滑性、耐蚀性、不粘附熔融金属(Sn、Al、Zn)性及较高的电绝缘性等。
磷化的主要过程:⑴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↑⑵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。
⑶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+= HPO42- + 2H+ = PO43- + 3H+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。
表面磷化分类及其特点
金属表面磷化处理的种类及各自的特点磷化处理分类方法较多,工业上较为常用的有以下几种。
1、按磷化膜种类分可把磷化分为锌系、锌钙系、锌锰系、锰系、铁系、非晶相铁系六大类。
磷化膜分类及特征:2、按磷化膜质量分类实际应用中,一般根据单位面积膜层质量(g/m2)衡量,可分为重量级、次重量级、轻量级、次轻量级四种。
通常膜薄附着力好,而膜厚耐蚀性好,涂装前处理所需膜层为0.5~7.5g/m2,一般锌系磷化膜控制在1~4.5g/m2,铁系磷化膜控制在0.2~1g/m2,与阴极电泳或粉末涂料配套时磷化膜控制在1~3g/m2。
3、按磷化处理温度分类(1)高温磷化磷化处理温度为80~90℃。
优点是配方成份简单,磷化速度快,磷化膜的耐蚀性、硬度及耐热性能较高。
缺点是槽液温度高、耗能大、蒸发量大、沉渣多,成本高,形成磷化膜较厚且粗糙,一般不作涂装前的磷化。
(2)中温磷化磷化处理温度为60~75℃。
优点是磷化速度较快,磷化结晶较细,耐蚀性能好,但磷化膜仍较厚,涂装后涂膜的光泽不好,一般适用于耐蚀性防护层及喷、刷漆的底层,但不适用于电泳及静电粉末喷涂的底层。
(3)低温磷化磷化处理温度为35~55℃。
低温磷化成膜动力主要依赖配方中的促进剂等物质,形成的磷化膜薄而致密,平整光滑,槽液稳定,沉渣较少,能耗小,维护简便,使用综合成本低,是目前国内外涂装底层处理的主要技术。
(4)常温磷化常温状态下,不加温的磷化工艺。
磷化成膜的动力完全依赖于配方中的促进剂成分。
节能,减少设备投资,是新的发展趋势,但磷化速度较侵,对大批量产品不适用。
磷化配方复杂,槽液维护调整难度较大,槽液浓度较高,但综合成本较低,是发展方向。
4、按磷化处理工艺分类磷化工艺主要有浸渍法、喷淋法和涂刷法,其作用和特点如表4所示。
各种磷化方法的特点(1)浸渍磷化——适用于处理形状复杂的工件,沉渣量少,设备维护容易。
缺点是磷化时间较长,处理浓度高,膜层结晶粗糙。
(2)喷淋磷化——适用于处理几何形状较为简单的板材。
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告诉你,粉末涂装前处理——磷化的原理及分类是怎样的?★★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。
1、磷化的原理磷化的成膜机理为:(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↑+2N aH2PO4+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。
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金属表面转化膜之一磷化的作用和分类
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。
金属表面在除油、除锈后,为了防止重新生锈,通常要进行化学处理,使金属表面生成一层保护膜,该膜通常只有几微米,主要起增强涂层和底材附着力的作用,较厚的膜层还能增强防锈性能。
常用的表面化学转化方法有氧化、磷化、钝化三种。
其中,磷化是化学处理的中心环节,是一种大幅度提高金属工件耐腐蚀能力的简单可靠、费用较低、操作简便的工艺方法,在工业上应用很广。
1、与磷化工艺相关的标准
金属(主要指钢铁)经含有锌(Zn)、锰(Mn)、铬(Cr)、铁(Fe)等磷酸盐的溶液处理后,在基底金属表面形成一种不溶性磷酸盐膜,此种过程称为磷化。
磷化使金属表面形成一层附着良好的保护膜,以磷酸锌为例,在氧化剂的存在下,所生
成的磷化膜为Zn
3(PO
4
)
2
·4H
2
0和Zn
2
Fe(PO
4
)
2
·4H
2
0的结晶体。
该磷化膜闪烁有光、
灰色多孔(空隙率为表面积的0.5%~1.5%),膜厚通常为0.1—50μm。
关于磷化工艺,我国和国际上都有相应的标准体系,可参照执行:
GB/T11376—1997 金属的磷酸盐转化膜
GB/T6807—2001 钢铁工件涂装前磷化处理技术条件
GB/T12612—1990 多功能钢铁表面处理液通用技术条件
ISO 9717—1990 (E)金属的磷酸盐转化膜——确定要求的方法
ISOl0546—1993 (E)化学转化膜——铝及铝合金上的漂洗和不漂洗铬酸盐转化膜
DIN 50942—1973 金属的磷化处理方法原理、缩写符号和检验方法
ANSI/ASTM/AMS 2480C 涂漆基体磷化处理
2、磷化的作用
磷酸盐转化膜应用于铁、铝、锌、镉及其合金上,既可当作最终精饰层,也可作为其他覆盖层的中间层,其作用主要有以下方面。
2.1 提高耐蚀性磷化膜虽然薄,但由于它是一层非金属的不导电隔离层,能使金属工件表面的优良导体转变为不良导体,抑制金属工件表面微电他的形成,进而有效阻止涂膜的腐蚀。
表1列出了磷化膜对金属耐蚀性能的影响。
表-1 不同膜层保护钢的试样经盐水浸泡的耐蚀性能
2.2提高基体与涂层间或其他有机精饰层间的附着力磷化膜与金属工件是
一个结合紧密的整体结构。
其间没有明显界限。
磷化膜具有的多孔性,使封闭剂、涂料等可以渗透到这些孔隙之中,与磷化膜紧密结合,从而使附着力提高。
2.3提供清洁表面磷化膜只有在无油污和无锈层的金属工件表面才能生长,因此,经过磷化处理的金属工件,可以提供清洁、均匀、无油脂和无锈蚀的表面。
2.4改善材料的冷加工性能,如拉丝、拉管、挤压等。
2.5改进表面摩擦性能,以促进其滑动。
3、磷化的分类
磷化处理分类方法较多,工业上较为常用的有以下几种。
3.1按磷化膜种类分
可把磷化分为锌系、锌钙系、锌锰系、锰系、铁系、非晶相铁系六大类。
各种磷化膜的特点见表2。
表-2 磷化膜分类及特征
3.2按磷化膜质量分类
实际应用中,一般根据单位面积膜层质量(g/m2), 衡量,可分为重量级、次重量级、轻量级、次轻量级四种。
其作用见表4。
通常膜薄附着力好,而膜厚耐蚀性好,涂装前处理所需膜层为0.5~7.5g/m2,一般锌系磷化膜控制在
1~4.5g/m2,铁系磷化膜控制在0.2~1g/m2,与阴极电泳或粉末涂料配套时磷化膜控制在1~3g/m2。
表-3 磷化膜质量与用途的关系
3.3按磷化处理温度分类
(1)高温磷化磷化处理温度为80~90℃。
优点是配方成份简单,磷化速度快,磷化膜的耐蚀性、硬度及耐热性能较高。
缺点是槽液温度高、耗能大、蒸发量大、沉渣多,成本高,形成磷化膜较厚且粗糙,一般不作涂装前的磷化。
(2)中温磷化磷化处理温度为60~75℃。
优点是磷化速度较快,磷化结晶较细,耐蚀性能好,但磷化膜仍较厚,涂装后涂膜的光泽不好,一般适用于耐蚀性防护层及喷、刷漆的底层,但不适用于电泳及静电粉末喷涂的底层。
(3)低温磷化磷化处理温度为35~55℃。
低温磷化成膜动力主要依赖配方中的促进剂等物质,形成的磷化膜薄而致密,平整光滑,槽液稳定,沉渣较少,能耗小,维护简便,使用综合成本低,是目前国内外涂装底层处理的主要技术。
(4)常温磷化常温状态下,不加温的磷化工艺。
磷化成膜的动力完全依赖于配方中的促进剂成分。
节能,减少设备投资,是新的发展趋势,但磷化速度较侵,对大批量产品不适用。
磷化配方复杂,槽液维护调整难度较大,槽液浓度较高,但综合成本较低,是发展方向。
3.4按磷化处理工艺分类
磷化工艺主要有浸渍法、喷淋法和涂刷法,其作用和特点如表4所示。
表-4 各种磷化方法的特点
(1)浸渍磷化适用于处理形状复杂的工件,沉渣量少,设备维护容易。
缺点是磷化时间较长,处理浓度高,膜层结晶粗糙。
(2)喷淋磷化适用于处理几何形状较为简单的板材。
由于喷射时的冲击力和磷化时的化学作用的结合,使喷琳磷化的速度提高,浓度较低,膜层结晶较为细密、均匀。
缺点是工件内部部位不易磷化,还易遭受腐蚀,喷淋的沉渣较多,设备投资大,维护困难。
(3)涂刷磷化适用于大型钢铁构件的磷化或局部磷化,能获得中等和较薄的磷化膜,设备投资少,磷化方便。
缺点是磷化膜不够均匀,受人为因素影响较大。
其他分类方法还有按磷化促进剂类型分,可分为硝峻盐型、亚硝酸盐型、氯酸盐型、有机氮化物型、钼酸盐型等;按磷化后是否水洗分类,分为水洗型磷化液和不水洗型磷化液;按磷化槽液沉渣的多少分类,分为多渣型磷化和低渣型磷化;
按促进剂是否单独补加分类,分为内含促进剂型磷化和促进刑单独补加型磷化;按磷化液中是否含亚硝酸盐和镍盐分类等。
磷化液中的各组成的作用及影响
1pH值的影响
成膜金属离子浓度越低,所要求的溶液的pH值越大,反之,随着成膜离子浓度的提高,可适当降低溶液的pH值。
2游离酸度的影响
游离酸度指磷化液中游离磷酸的含量。
酸度太低,不利于金属基体的溶解,因此也就不能成膜。
但如果酸度太高,则大大提高了磷化膜的溶解速度,也不利于成膜,甚至根本不会上膜。
3总酸度的影响
总酸度主要指磷酸盐、硝酸盐和游离酸的总和,反映磷化内动力的大小。
总酸度高,磷化动力大,速度快,结晶细。
如果总酸度过高,则产生的沉渣多和粉末附着物多;如果过低,则磷化慢,结晶粗糙
4酸比值γ的影响
酸比值是磷化必须控制的重要参数。
它是总酸和游离酸的比值,以及表示总酸和游离酸的相互关系。
酸比小,则意味着游离酸太高,反之,则意味着游离酸低。
随温度升高,酸比值变小;随温度降低而增大。
一般常温下控制在20—25:1。
5加速剂的影响
氧化性加速剂
氧化性加速剂有两个十分重要的作用。
1)限制甚至停止氢气的释出。
这个作用限于金属/溶液界面处,决定磷化膜沉积的速度,是磷化液具有良好性能所必须的。
2)使溶液中某些元素,特别是还原性化合物发生化学转化,如把二价铁离子氧化成三价铁,生成不溶性磷酸铁沉渣,从而控制磷化液中亚铁的含量。
此外,还可以迅速氧化初生态氢,可大大减少金属发生氢脆的危险。
硝酸盐的影响
硝酸盐是常用的氧化剂,可直接加入到磷化液中。
NO3-/PO43-比值越高,磷化膜形成越快。
但过高会导致膜泛黄。
单一使用NO3-会使磷化膜结晶粗大。
亚硝酸盐的影响
亚硝酸盐是常用的促进剂,常与NO3-配合的使用,以亚硝酸钠的形式加入到磷化液中。
但亚硝酸盐不稳定,易分解,用亚硝酸盐做促进剂的磷化液都采用双包装,使用时定量混合,并定期补加。
含量少,促进作用弱;含量过高,则沉渣过多,且形成的膜粗厚,易泛黄。
一般含量在0.7-1克/升。
金属离子促进剂的影响
磷化剂中添加金属盐(一般灵硝酸盐),如Cu2+、Ni2+、Mn2+等电位较正的金属盐,有利于晶核的形成和晶粒细化,加速常温磷化的进程。
铜离子影响
极少量的铜盐会大幅度提高磷化速度。
工作液中含Cu2+在0.002-0.004%时,使磷化速度提高6倍以上。
但铜离子的添加量一定要适度,否则铜膜会代替磷化膜,其性能下降。
镍离子的影响
Ni2+是最有效、最常用的磷化促进剂。
它不仅能加速磷化,细化结晶,而且能提高膜的耐腐蚀性能。
Ni2+含量不能过低,否则膜层薄;与铜盐不同的是,大量添加镍盐时,并无不良影响,但会增加成本。
一般控制Ni2+含量在1.0-5.0克/升。