钢铁材料的磷化生产教材
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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。
钢件经磷化处理，其机械性能及磁性保持
不变。磷化的主要用途是：作防锈层；作 油漆底层；作变压器及电机转子、定子硅 钢片的绝缘层；材料拉拔和冷镦成型作减 磨层；因此，它常用于汽车、船舶、机械、 军事以及航天、航空等方面。
冷加工润滑用磷化膜要求 a 冷镦线材拉拔 单位面积上膜重1-10 g/m2； b 精密钢管拉拔 单位面积上膜重4-10 g/m2； c 钢铁件冷挤压成型 单位面积上膜重大于10 g/m2。
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。
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。
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。
紧固件制造技术讲座
钢铁材料的磷化生产
吴则豹
一、概述：
钢件在含有磷酸盐的溶液中,经过一系 列的化学和电化学的反应,表面上生成一层 难溶于水的磷酸盐保护膜的过程称为钢的 磷化。磷化后生成的膜的颜色随着钢材中 碳含量不同而改变。低碳钢、中碳钢呈灰 白色；高碳钢及渗碳产品呈黑色。由于这 种膜有较多的细孔，经填充，浸油以及涂 漆，它在大气中就具有了较好的抗腐蚀能 力、润滑性能和良好的绝缘性能。（正常 情况，击穿电压在250≈380V，经涂装处理 后，击穿电压可在1000V）。膜的生成厚度 一般在5-20um，且与钢件的结合牢固。
1、按磷化处理温度分类
（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，目前应用较多。 （3）低温型 30-50℃ 节省能源，使用方便。
1、按磷化处理温度分类
（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。
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
1-15
1-60
1-60
五、磷化工艺流程
除油除锈→水洗→磷化→水洗→磷 化后处理
二、化学成膜的原理：
磷酸二氢盐在磷化溶液中可以发生水解， 使溶液中的铁、锌、锰离子增多。当钢铁 零件放入溶液中，发生一系列的化学反应。 这时硝酸盐起催化作用，加剧磷酸盐与零 件间的作用，使磷酸二氢盐和正磷酸的浓 度不断增加，达到饱和状时，铁、锌、锰 离子便结晶析出而沉定在零件表面上。反 应继续进行，结晶晶粒在零件表面上不断 地长大，磷化膜生成。
六、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，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பைடு நூலகம்会大量
三、磷化分类
1、按磷化处理温度分类 （1）高温型 80—90℃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。
（3）刷涂磷化 上述两种方法无法实施时，采用本法，在常温下操作
，易涂刷，可除锈蚀，磷化后工件自然干燥，防锈性能 好，但磷化效果不如前两种。
四、磷化膜组成
分类 磷化液主要成份 膜组成
膜外观
锌系 Zn(H2PO4)2
磷酸锌和磷酸锌 浅灰→深灰 铁
锌钙系 Zn(H2PO4)2和 Ca (H2PO4)2
磷酸锌钙和磷酸 浅灰→深灰 锌铁
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。
七、磷化后处理 目的：增加磷化膜的抗蚀性、防锈性，通 常的做法是加封闭剂和浸油。
八、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。
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。
钢件经磷化处理，其机械性能及磁性保持
不变。磷化的主要用途是：作防锈层；作 油漆底层；作变压器及电机转子、定子硅 钢片的绝缘层；材料拉拔和冷镦成型作减 磨层；因此，它常用于汽车、船舶、机械、 军事以及航天、航空等方面。
冷加工润滑用磷化膜要求 a 冷镦线材拉拔 单位面积上膜重1-10 g/m2； b 精密钢管拉拔 单位面积上膜重4-10 g/m2； c 钢铁件冷挤压成型 单位面积上膜重大于10 g/m2。
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。
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。
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。
紧固件制造技术讲座
钢铁材料的磷化生产
吴则豹
一、概述：
钢件在含有磷酸盐的溶液中,经过一系 列的化学和电化学的反应,表面上生成一层 难溶于水的磷酸盐保护膜的过程称为钢的 磷化。磷化后生成的膜的颜色随着钢材中 碳含量不同而改变。低碳钢、中碳钢呈灰 白色；高碳钢及渗碳产品呈黑色。由于这 种膜有较多的细孔，经填充，浸油以及涂 漆，它在大气中就具有了较好的抗腐蚀能 力、润滑性能和良好的绝缘性能。（正常 情况，击穿电压在250≈380V，经涂装处理 后，击穿电压可在1000V）。膜的生成厚度 一般在5-20um，且与钢件的结合牢固。
1、按磷化处理温度分类
（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，目前应用较多。 （3）低温型 30-50℃ 节省能源，使用方便。
1、按磷化处理温度分类
（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。
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
1-15
1-60
1-60
五、磷化工艺流程
除油除锈→水洗→磷化→水洗→磷 化后处理
二、化学成膜的原理：
磷酸二氢盐在磷化溶液中可以发生水解， 使溶液中的铁、锌、锰离子增多。当钢铁 零件放入溶液中，发生一系列的化学反应。 这时硝酸盐起催化作用，加剧磷酸盐与零 件间的作用，使磷酸二氢盐和正磷酸的浓 度不断增加，达到饱和状时，铁、锌、锰 离子便结晶析出而沉定在零件表面上。反 应继续进行，结晶晶粒在零件表面上不断 地长大，磷化膜生成。
六、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，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பைடு நூலகம்会大量
三、磷化分类
1、按磷化处理温度分类 （1）高温型 80—90℃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。
（3）刷涂磷化 上述两种方法无法实施时，采用本法，在常温下操作
，易涂刷，可除锈蚀，磷化后工件自然干燥，防锈性能 好，但磷化效果不如前两种。
四、磷化膜组成
分类 磷化液主要成份 膜组成
膜外观
锌系 Zn(H2PO4)2
磷酸锌和磷酸锌 浅灰→深灰 铁
锌钙系 Zn(H2PO4)2和 Ca (H2PO4)2
磷酸锌钙和磷酸 浅灰→深灰 锌铁
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。
七、磷化后处理 目的：增加磷化膜的抗蚀性、防锈性，通 常的做法是加封闭剂和浸油。
八、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。