磷化膜的性能检测

磷化膜性能检测

外观

外观检测主要指颜色与结晶状态。磷化膜干燥后按Q/XG 217-89标准检测。对涂装磷化膜而言，颜色允许变化范围大，无严格规定。其中灰色磷化膜在浅灰-深灰一灰黑范围内变化，取决槽液成分及钢铁种类；彩色磷化膜在纯蓝一金黄一彩虹范围内变化，取决槽液成分、磷化时间、水洗条件(热水与冷水)、干燥条件(水洗干燥与不水洗干燥)等，通常认为金黄色磷化膜的耐蚀性最佳;铬磷化膜在浅绿色一深湖绿色范围内变化。功能磷化膜除黑色外，均无颜色要求，其中黑色磷化膜在浅黑色一深黑色一纯黑色范围内变化，取决于钢材品种(含碳量与合金元素)、预处理方法、槽液成分(发黑剂为主)、工作条件、油封处理等。只能通过试验，确定黑度范围。目前国内能真正达到纯黑色的磷化剂不多见(借助磷化前预黑化的除外)。

磷化膜结晶视磷化工艺不同而异。涂装磷化膜结晶细致均匀;功能磷化膜结晶较粗糙。允许磷化缺陷:轻微的水迹、钝化痕迹、擦白及挂灰(只允许涂装磷化膜轻微挂灰，涂装前需擦净);由于热处理、焊接以及表面机加工状态的不同而造成颜色和结晶不均匀;在焊缝处无磷化膜。不允许缺陷:疏松的磷化膜层;有锈蚀和绿斑;局部无磷化膜;表面严重挂灰。

膜重

涂装磷化膜膜重1-5g/m2(其中静电喷涂和电泳漆的磷化膜重1.2-2. 5g/rn2最佳)；功能磷化膜膜重≥6. 5g/m2 膜重按Q/XG 217-89标准检测。测试方法是将25一 400cm2干燥的磷化膜样板在天平上称量(精度士0. lmg)，然后在化学退膜溶液中退除膜、水洗、干燥后称重，从第二次差值中即可算出磷化膜单位质量，允许误差士3%。W=p1-p2/s*10

式中，W为磷化膜单位质量，g/m2；p1为磷化后试样重，Mg； p2为退膜后试样重，mg； S为磷化试样的总面积， cm2。取三块试样的平均值为膜重。所用试样的面积可根据磷化膜单位质量选择。膜重小于lg/m的试样，总面积不应小于300cm2；膜重1-log/m2的试样总面积不应小于200cm2 。在钢铁基体上的磷化膜的除膜液为三氯化铬50g/L, 80℃，15min 在锌基体上的磷化膜的除膜为铬酐25g/L, 50°C, 2min。

膜厚

在钢铁上的磷化膜厚度最常用的测定方法是用磁性测厚仪 (ES8C3K型测厚仪、HCC-18A涂层测厚仪、TT220测厚仪等)和显微镜法(适用测试铝、锌及其合金上的磷化膜厚)。用指甲划可以粗略检查磷化膜厚度。用指甲以足够的力划磷化膜时，表面有白色的划道出现。若划道粗，表示磷化膜厚且疏松;划道细，表示磷化膜薄而紧密。也有的磷化膜无划道出现，表示磷化膜极薄亦细致。涂装磷化膜要求厚度薄，太厚会影响与涂层的配套性。如作为粉末涂层的底层时，膜厚、电阻大，影响上粉率，涂层薄。而功能磷化要求膜厚(如冷挤钢棒磷化膜厚10丝左右)，只有达到规定的厚度，才能发挥最佳的功能作用。磷化前处理是影响

磷化膜厚度的主要原因之一。膜厚与膜重换算关系:膜厚1一2μm，膜重I -2g/m2；膜厚2-4μm，膜重2.2一4. 4g/m2；膜厚4 – 6μm ,膜重6一9g/ m2;膜厚6μm，膜重12g/m2。

耐蚀性

耐蚀性分磷化膜的耐蚀性和涂膜的耐蚀性。前者适用功能磷化(磷化膜+皂化膜+油膜或磷化膜+防锈膜+油膜)，后者适用涂装磷化(磷化膜十钝化膜十涂层或磷化膜+涂层)。仅对部分功能磷化膜的耐蚀性提出了严格的要求，如少数出口产品工件磷化后不允许油封，规定工件在出口海运期间不能锈蚀(运期>1个月)。也有少量汽车轮胎紧固件磷化后不允许油封，只能皂化处理，要求防锈期1年左右。其他紧固件磷化后油封，要求耐中性盐雾试验72h(包括其他出口磷化工件)。对于涂装磷化膜的耐蚀性要求不高，况且耐蚀性好的涂装磷化膜，其涂装性反而不好。磷化膜的耐蚀性检测分为下列3种方法。①氯化钠腐蚀法。按GB 6817-96标准。将磷化好的试样在干燥的室内放臵48h后浸入3%的氯化钠(NaCl)水溶液中，在15-25℃环境下保持1h，取出洗净、吹干、目视检查，试样表面不应出现锈蚀(棱边、孔、角及焊缝除外)。②硫酸铜点蚀法。按GB 5936-86标准。将硫酸铜溶液点在处理好的试样上，观察出现红色腐蚀点的时间(启动秒表计时)。点蚀溶液为: 硫酸铜(CUS04〃5H20) 41g/L; 氯化钠(NaCI) 35g/L；0. lmol的盐酸(HCl) 13mL/L(取分析纯盐酸900mL; 以蒸馏水稀释至1L). 涂装磷化膜耐硫酸铜溶液点蚀时间无明确规定或供需双方协商确定。涂装磷化膜耐硫酸铜溶液点蚀时间与磷化膜体系有关，

轻质锌一铁磷化膜耐硫酸铜点蚀时间优于锌系磷化膜；而耐大气腐蚀时间差于锌系磷化膜；功能磷化膜耐硫酸铜点蚀时间大于等于1.5分钟为合格。3盐雾试验法：为了考察涂装产品和部分功能磷化膜的的抗腐蚀能力需要进行中性盐雾试验「(参见GB/T 10125- 1997标准)。推荐的试验周期为48h, 72h, 96h, 144h，168h, 240h, 480h, 720h, 1000h。如磷化膜与阴极电泳涂层的耐中性盐雾试验指标1000h(检验依据HG/T 3952-2007阴极电泳涂料B类)，其划线处起泡、底材单向锈蚀蔓延和附着力损失的涂膜不超过2mm，未划线处无起泡、底材生锈等破坏现象为合格(该涂层厚度为18-22μm)。应该指出，盐雾试验结果不能作为被试产品或工件在使用中的耐蚀性的直接指南。但是，人们很想了解耐盐雾试验时间与耐大气腐蚀年限的对应关系。尽管缺少可靠的数据，仍有粗略判断标准。如某空调器厂，采用锌一锰一镍磷化膜作为粉末喷涂的底层(纯聚酯粉末)，若涂装产品耐盐雾试验500h，相当于耐大气腐蚀5年，耐海洋性气候腐蚀3年。又如铝合金压铸件经化学氧化或无铬钝化，耐盐雾24h，相当于耐海上运输1个月不锈蚀(以上判断方法仅供参考)。

影响磷化膜耐蚀性的因素如下

①磷化时间。磷化膜的耐蚀性随着磷化时间的延长呈现先增后减的趋势。这是

因为膜重随时间延长先增加后减少的缘故。添加剂对提高磷化膜耐蚀性起决定性作用。如添加适量的锰离子会明显提高磷化膜的耐蚀性。②空气湿度。

磷化膜的耐蚀性随着空气湿度的增大而降低。即表现为磷化膜耐硫酸铜溶液点蚀时间随着空气湿度的增大而缩短。③磷化膜厚度。原则上松，膜层越厚，耐蚀性越好。但还与膜层的致密性有关。如高温磷化膜虽厚，由于致密性差，孔隙率高，耐蚀性难以提高。测得耐硫酸铜溶液点蚀时间小于34s(无论工件磷化前经表调还是未经表调)。④材质含碳量。低碳钢徐装产品的耐盐多性能高于高碳钢涂装产品(后者涂层过早出现气泡)。

耐磨性

某些功能磷化膜需要做耐磨性试验，可参照5932—86轻工产品金属镀层和化学处理膜的耐磨试验方法。

(1)湿性摩擦法：磷化试样涂矿物润滑油，经2000磨转动。测定锰系磷化膜的耐

磨性为未磷化的3倍；为锌系磷化膜的1倍。 (2)干性摩擦法：在UMT-2型摩擦试验机上进行。上试样为440C不锈钢(62HRC) ，下试样是被测件，载荷400g, 转速200r/min.测得复合磷化膜(Zn-Mn-Ni-Ca)的摩擦系数为未磷化试样的.1/4(未磷化试样的摩擦系数为0.8)。

配套性

检测磷化膜与电泳涂层的配套性，做随件磷化试样两块 (200mmX 150mm X lmm)，分别做耐碱性试验，(阴极电泳) 和耐酸性试验(阳极电泳)。耐碱性试验是将称量的磷化试样浸在0. lmol/L, ; pH = 12 -13的氢氧化钠溶液中(分析纯 NaOH 4. 5g/L), 25一30°C, 5一8min，水洗、干燥后称量，从第二次差值中算出磷化膜在碱液中的失重。失重越大，耐碱性越差。耐酸性试验是将称量的磷化试样浸在pH =3的盐酸中(分析纯HCI，25-30°C, 3一5min，水洗、千燥后称量，从第二次差值中算出磷化膜在酸液中的失重，失重越大，耐酸性越差。此外，还要对电泳涂层外观质量进行试验，在1L烧杯内进行模拟电泳试验，电泳后水洗固化，目视评定涂层外观质量，并检测涂层各项性能。

不仅如此，还需检测磷化膜与烘干腻子的配套性。做随件磷化和电泳试样两块(200mm X 150mm X lmm)，刮一层薄原子腻子后在140℃条件下烘干20min，要求电泳漆膜不随腻子脱落，视为合格奋。若发现腻子脱落，表明磷化膜与腻子配套性差。若改为腻子自干，可清除脱落现象，其原因不详。并经工艺试验检测，部分市售磷化剂都存在磷化膜与烘干腻子配套不合格，这与磷化膜中某些元素含量不足有关。值得指出，磷化膜在电泳漆中的溶解量会对电泳漆液的电导率产生不利影响，进而降低湿涂膜的附着力。以电泳X11-65聚丁二烯阳极电泳涂料为例，当采用轻质铃铁磷化膜时，电泳漆液电导率在3600 – 4300μS/cm范围内；改用普锌磷化膜时，电泳漆液电导率上升到4325 – 4665t.S/cm之间，此时出现湿涂膜不耐水洗而脱落。其原因是磷化膜溶解下来的 P04.3-使漆液的电导率大幅度上升价，随着电导率剧增，:工件表面的电解更加剧烈，大量气体势必影响湿涂膜的附着力，因而湿涂膜不耐水洗而脱落。