磷化应用常识

磷化应用常识

工业污垢的来源

大气：大气中的尘土等污染物，在固体表面的沉积产生尘垢。

冷却介质：如冷却水因含有Ca（Mg）(HCO3)2等无机盐，当其受热分解形成水垢而沉积于冷却水系统的内表面形成无机盐垢。

生产原料与产品：生产设备与管线和生产资料接触，有的反应产物或中间体会沉积于设备的内表面，并随时间的延长而增厚。

机械油：机械用的润滑油、防锈油、液压油及其添加剂等可能被带入生产系统，污染设备或材料表面，形成难以清除的油污。

微生物：滋生在水、土壤中的微生物在设备和管道表面生成微生物污泥。

表面加工产物：材料与设备表面人为的涂、镀、搪、衬层在遭受破坏后，需要清理再进行加工，旧的表面保护层就成为需要清洗的污垢。 腐蚀产物：工程材料（主要是钢铁等材料）在环境介质与生产原料中的腐蚀性物质的作用下发生腐蚀，产生锈蚀产物，形成锈垢。工业清洗的目的改善设备外观、维持正常生产、提高生产力、减少能源消耗、减少生产事故。

金属前处理常识

磷化前的预处理一般情况下，磷化处理要求工件表面应是洁净的金属表面（二合一、三合一、四合一例外）。工件在磷化前必须进行除油脂、除锈蚀物、除氧化皮以及表面调整等预处理。特别是涂漆前打底用磷化还要求作表面调整，使金属表面具备一定的"活性"，才能获得均匀、细致、密实的磷化膜，达到提高漆膜附着力和耐腐蚀性的要求。因此，磷化前的预处理是获得高质量磷化膜的基础。

除油脂的目的在于清除工件表面的油脂、油污。除锈蚀物酸洗除锈、除氧化皮的方法已在工业领域得到广泛应用。利用酸对氧化物溶解、腐蚀产生氢气的机械剥离作用，达到除锈和除氧化皮的目的。表面调整的目的，是促使磷化形成晶粒细致密实的磷化膜，以及提高磷化速度。磷化前预处理工艺除油→水洗→酸洗→水洗→-中和→表调→磷化→水洗，除油除锈"二合一"→水洗→中和→表调→磷化除油脂→水洗→表调→磷化→水洗

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。防锈磷化一般工艺流程除油除锈→水清洗→表面调整活化→磷化→水清洗→铬酸盐处理→烘干→涂油脂或染色处理耐磨减摩润滑磷化对于发动机活塞环、齿轮、制冷压缩机一类工件，它不仅承受一次载荷，而且还有运动摩擦，要求工件能减摩、耐摩。锰系磷化膜具有较高的硬度和热稳定性，能耐磨损，磷化膜具有较好的减摩润滑作用。因此，广泛应用于活塞环，轴承支座，压缩机等零部件。在冷加工行业如：接管、拉丝、挤压、深拉延伸等工序，要求磷化膜提供减摩润滑性能。一般采用锌系磷化，因为锌系磷化膜皂化后形成润滑性很好的硬脂酸锌层，同时锌系磷化操作温度比较低。耐磨减摩磷化工艺流程：除油除锈--水清洗--锰系磷化--水清洗--干燥--涂润滑油脂；减摩润滑磷化（冷加工）：除油除锈--水清洗--锌系磷化--水清洗--皂化（硬脂酸钠）--干燥 涂装前处理常见缺陷及对策

　磷化前的预处理

一般情况下，磷化处理要求工件表面应是洁净的金属表面（二合一、三合一、四合一例外）。工件在磷化前必须进行除油脂、锈蚀物、氧化皮以及表面调整等预处理。特别是涂漆前打底用磷化还要求作表面调整，使金属表面具备一定的"活性"，才能获得均匀、细致、密实的磷化膜，达到提高漆膜附着力和耐腐蚀性的要求。因此，磷化前处理是获得高质量磷化膜的基础。

1 除油脂

除油脂的目的在于清除掉工件表面的油脂、油污。包括机械法、化学法两类。机械法主要是：手工擦刷、喷砂抛丸、火焰灼烧等。化学法主要：溶剂清洗、酸性清洗剂清洗、强碱液清洗，低碱性清洗剂清洗。

以下介绍化学法除油脂工艺。

1.1 溶剂清洗

溶剂法除油脂，一般是用非易燃的卤代烃蒸气法或乳化法。最常见的是采用三氯乙烷、三氯乙烯、全氯乙烯蒸汽除油脂。蒸汽脱脂速度快，效率高，脱脂干净彻底，对各类油及脂的去除效果都非常好。在氯代烃中加入一定的乳化液，不管是浸泡还是喷淋效果都很好。由于氯代卤都有一定的毒性，汽化温度也较高，再者由于新型水基低碱性清洗剂的出现，溶剂蒸汽和乳液除油脂方法现在已经很少使用了。

1.2 酸性清洗剂清洗

　酸性清洗剂除油脂是一种应用非常广泛的方法。它利用表面活性剂的乳化、润湿、渗透原理，并借助于酸腐蚀金属产生氢气的机械剥离作用，达到除油脂的目的。酸性清洗剂可在低温和中温下使用。低温一般只能除掉液态油，中温就可除掉油和脂，一般只适合于浸泡处理方式。酸性清洗剂主要由表面活性剂（如OP类非离子型活性剂、阴离子磺酸钠型）、普通无机酸、缓蚀剂三大部分组成。由于它兼备有除锈与除油脂双重功能，人们习惯称之为"二合一"处理液。

盐酸、硫酸酸基的清洗剂应用最为广泛，成本低，效率较高。但酸洗残留的Cl-、SO42-对工件的后腐蚀危害很大。而磷酸酸基没有腐蚀物残留的隐患，但磷酸成本较高，清洗效率低些。

对于锌件，铝件一般不采用酸性清洗剂清洗，特别锌件在酸中的腐蚀极快。

1.3强碱液清洗

强碱液除油脂是一种传统的有效方法。它是利用强碱对植物油的皂化反应，形成溶于水的皂化物达到除油脂的目的。纯粹的强碱液只能皂化除掉植物油脂而不能除掉矿物油脂。因此人们通过在强碱液中加入表面活性剂，一般是磺酸类阴离子活性剂，利用表面活性剂的乳化作用达到除矿物油的目的。强碱液除油脂的使用温度都较高，通常〉80℃。常用强碱液工艺如下：

处理温度 >80℃

处理时间 5～20min

处理方式浸泡、喷淋均可

强碱液除油脂需要较高温度，能耗大，对设备腐蚀性也大，并且材料成本并不算低，因此这种方法的应用正逐步减少。

1.4低碱性清洗液清洗

低碱性清洗液是当前应用最为广泛的一类除油脂剂。它的碱性低，一般pH值为9～12。对设备腐蚀较小，对工件表面状态破坏小，可在低温和中温下使用，除油脂效率较高。特别在喷淋方式使用时，除油脂效

果特别好。低碱性清洗剂主要由无机低碱性助剂、表面活性剂、消泡剂等组成。无机型助剂主要是硅酸钠、三聚磷酸钠、磷酸钠、碳酸钠等。其作用是提供一定的碱度，有分散悬浮作用。可防止脱下来的油脂重新吸附在工件表面。表面活性剂主要采用非离子型与阴离子型，一般是聚氯乙烯OP类和磺酸盐型，它在除油脂过程中起主要的作用。在有特殊要求时还需要加入一些其它添加物，如喷淋时需要加入消泡剂，有时还加入表面调整剂，起到脱脂、表调双重功能。一般常用的低碱性清洗液工艺如下：

浸泡型喷淋型

处理温度常温～80℃

处理时间 5～20min

浸泡型清洗剂主要应注意的是表面活性剂的浊点问题，当处理温度高于浊点时，表面活性剂析出上浮，使之失去脱脂能力，一般加入阴离子型活性剂即可解决。喷淋型清洗剂应加入足够的消泡剂，在喷淋时不产生泡沫尤为重要。

铝件、锌件清洗时，必须考虑到它们在碱性条件下的腐蚀问题，一般宜用接近中性的清洗剂。

2 酸洗

酸洗除锈、除氧化皮的方法是工业领域应用最为广泛的方法。利用酸对氧化物溶解以及腐蚀产生氢气的机械剥离作用达到除锈和除氧化皮的目的。酸洗中使用最为常见的是盐酸、硫酸、磷酸。硝酸由于在酸洗时产生有毒的二氧化氮气体，一般很少应用。盐酸酸洗适合在低温下使用，不宜超过45℃，使用浓度10%～45%，还应加入适量的酸雾抑制剂为宜。硫酸在低温下的酸洗速度很慢，宜在中温使用，温度50～80℃，使用浓度10%～25%。磷酸酸洗的优点是不会产生腐蚀性残留物（盐酸、硫酸酸洗后或多或少会有少会有Cl-、SO42-残留），比较安全，但磷酸的缺点是成本较高，酸洗速度较慢，一般使用浓度10%～40%，处理温度可常温到80℃。在酸洗工艺中，采用混合酸也是非常有效的方法，如盐酸-硫酸混合酸，磷酸-柠檬酸混合酸。

在酸洗除锈除氧化皮槽液中，必须加入适量的缓蚀剂。缓蚀剂的种类很多，选用也比较容易，它的作用是抑制金属腐蚀和防止"氢脆"。但酸洗"氢脆"敏感的工件时，缓蚀剂的选择应特别小心，因为某些缓蚀剂抑制二个氢原子变为氢分子的反应，即：2[H]→H2↑，使金属表面氢原子的浓度提高，增强了"氢脆"倾向。因此必须查阅有关腐蚀数据手册，或做"氢脆"试验，避免选用危险的缓蚀剂。

3 表面调整

表面调整的目的，是促使磷化形成晶粒细致密实的磷化膜，以及提