钢丝磷化工艺技术研究
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第３ 卷 ８
Ｖｏ＿ ８ ｌ３
第２ 期
Ｎｏ ２ ．
金
属
制
Baidu Nhomakorabea
品
２ １ 年 ４ 月 ０２
Ａｐ ｉ ｒｌ ２ ２ ０１
Ｍｅ ａ ｔ１
Ｐｏ ｕｔ ｒ ｄ ｃｓ
ｄ ｉ１ ． ９ ９ ｊ ｉ ｎ １ ０ ４ ２ ． ０ ２ ０ ． ０ ｏ ：０ ３ ６ ／ ．ｓ ． ０ ３— ２ ６ ２ １ ． ２ ０ ４ ｓ
钢 丝磷 化 工 艺 技 术 研 究
戴 峭峰 ， 刘红 芳 ， 蔡 文祥 ， 李 国友
（江 苏 法 尔 胜 泓 舁集 团 有 限 公 司 ， 江 苏 江阴 ２ ４３ ） １４ ３
摘 要 介绍钢丝浸渍磷化 、 在线磷化与电解磷化 的反应机制 、 工艺流程和工艺控 制要 点 ， 析影 响磷 化膜涂层厚 分 度 和质量 的因素 ， 控制连拉 直进式拉丝机的拉拔速度为 ６～８ｍ ｓ磷 化膜 的厚 度为 ８—１ ｍ。给 出选择磷 化处理 ／， ２ 方式 的建议 ： １ 盘条选择浸渍磷 化 ；２ 水箱拉拔 的 １５～ ． （） （） ． ２５ｍｍ半成 品钢丝 选择在线磷 化 ； ３ 直进式 干拉 的 （） ２ ５— ． ｍ半成 品钢丝选择 电解磷 化。 ． ４ ０ｍ 关键词 钢丝磷化 工艺 ； 浸渍磷化 ； 在线磷化 ； 电解磷 化
２ ３ 钢丝拉拔 对润滑涂 层要 求 ．
对 于 高速 拉 拔 的钢 丝 ， 滑涂 层 必 须具 有 如 下 润
图 １ 钢 丝 传统 磷 化 工 艺 原 理 图
Ｆ ｇ． Ｐｒ ｃ ｓ ｈ ｏ ｒ ｐ ｆｓ ｅ ｌ ｒ ｉ １ ｏ ｅ ｓ ｔｅ ｒ ｇ ａ ｈ ｏ ｔｅ ｅ ｙ ｗｉ ｔ ｄｔ ｎ ｌ ｈ ｓ ｈ ｔ ｇ ｒ ｉｏ ａ ｏ ｐ ａ ｉ ａ ｉ ｐ ｎ
气， 阳极 表 面产生 氧气 。由于氢气 的产 生 ， 丝表 面 钢 溶液中 ｐ Ｈ上 升 ， 而 导致 第 ２步 电解 磷 化 液 中 的 从
磷 酸锌 富集 于钢 丝 表 面 ， 晶形 成磷 化 膜 。在 整 个 结 过程 中没有 铁溶 解 到磷 化 液 中 ， 因此 不会 产 生 铁 淤 泥 （ 化渣 ） 磷 。钢 丝 电解磷化 工艺 原理 如 图 ２所示 。
钢 丝润 滑涂 层质 量 是保证 钢 丝正 常拉 拔 的重要 条件 ， 特别是 在 高速 拉拔 时 ， 高质 量 的润滑 载体 极为
重要 ， 它关 系 到拉 拔后 钢 丝 的表 面 质 量 、 学 性 能 、 力
１ 磷化 反应 机制 １ １ 传 统磷化 ．
传统 磷化 主要包 括 盘条浸 渍磷 化和 钢丝 在线 连 续磷 化 ， 统钢 丝磷 化 的反应机 制 主要分 ３步完 成 。 传 第 １步 ： 磷化 液 中 ， 属 表 面首 先 形 成微 阳极 ， 在 金 钢
渍 磷 化 和在线 磷化 ２种 方式 。一般对 于 直进 式连 拉
溶 液 中钢丝表 面酸性 的氢 离子逐步 减少 ， 致使该 区域 ｐ Ｈ上升 。第 ３步 ： 在这种碱性 环境 下 ， 溶液 中 的锌 离 子和磷酸根 离子结合 ， 丝表面形成 磷酸锌 盐结 晶 在钢 体（ 磷化膜 ） 。钢丝传统磷化 工艺原理如 图 １ 所示 。
（） ２ 热稳 定性 ， 承受 拉 拔 温度 ， 破 坏分 解 和 可 不 焦化 变质 。 （ ） 展性 ， 随着钢丝 延伸 而不 破裂 。 ３延 可 （ 吸 附 力 ， 牢 固 地 吸 附 在 钢 丝 表 面 ， 易 ４） 可 不 脱落。 （ ） 滑性 ， ５润 可减 小摩擦 和 发热 。 （ ） 糙度 ， 面具 有一 定 的粗糙 度 ， 于 吸 附 ６粗 表 易 润 滑剂 。
Ｚｎ Ｐ ０ｄ一 Ｚ。 ｎ Ｐ０４一 ３
（） ７ 防锈性 ， 有一 定 的 防锈 性 能 ， 无 其 他有 具 且
害影响 。
（） ８ 中和 残 酸 ， 钢 丝 表 面残 余 酸 液 有一 定 的 对 中和作 用 ， 以及满 足产 品其他 方面 的特殊 要求 ］ 。
３ 钢 丝磷化 工艺
ｉ ｈｏ ｐ ｔｎ ． ｃ ｐ ｓ ｈａｉ ｇ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ｓｅ ｌｗ ｒ ｈ ｓ ｈ ｔ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ｉ ｐ ｎ ｈ ｓ ｈ ｔ ｇ ｎｉ ｅ ｐ ｏ ｐ ａｉ ｇ ｌｃ ｒ ｌｔ ｈ ｓ ｈ ｔ ｇ ｙ ｒ ｓ ｔｅ ｉｅ ｐ ｏ ｐ ａｉ ｒ ｃ ｓ ；ｄｐ ｉ ｇ ｐ ｏ ｐ ａｉ ；ｏ ｌ ｈ ｓ ｈ ｔ ；ｅ ｅ ｔｏｙｉ ｐ ｏ ｐ ａｉ ｎ ｎ ｎ ｎ ｃ ｎ
性能。
（ ） 压 性 ， 承 受 拉 拔 的压 力 ， 被 挤 掉 或 １耐 可 不
破坏 。
１ ２ 电解磷 化 ．
电解 磷 化 是 通过 给磷 化液 施 加 电流 ， 钢 丝表 在 面沉 积形 成磷 化膜 的反 应过 程 。在 施加 电流 的 电解 磷 化槽 中 ， 丝作 为 阴极 ， 用一种 不参 与成 膜 的惰 钢 使 性 导体作 为 阳极 ， 主要 反应 机制分 ２步完 成 。首先 ， 给 电解磷 酸槽 液通 电 ， 钢丝 作为 阴极 ， 性导 体作 为 惰 阳极 ， 化液 自动 发生 水解 反应 ， 阴极 表 面产 生氢 磷 在
ｐ ｏｐ ａｉ ． ２ ｄａ ｅｅ １ ５～ ． ｍ ｓｍｉ ｉｉ ｅ ｔ ｌ ｉ ｒ ｎｗ ｔ ｗ ｔ ｎ ｈ ｕｄｃ ｏ ｓ ｎｉｅｐ ｏｐ ａ ｎ ． ｈ ｓ ｈ ｔ ｇ （ ） ｉ ｔ ． ２ ５ ｍ ｅ － ｎｓ ｄｓ ｅ ｗ ｒ ｄａ ｉ ａ ｒ ａ ｋｓ ｏ ｌ ｈ ｏ ｅｏ ｌ ｈ ｓｈ ｔ ｇ ｎ ｍ ｒ ｆ ｈ ｅ ｅ ｗ ｈ ｅｔ ｎ ｉ （ ） ｉ ｔ ． ４ ０ ｍ ｅ —ｎｓ ｅ ｅ ｌ ｉ ｒ ｎｗ ｔ ｓ ａｇ ｔ ｉ ｉ ｒ ｉｇ ｃ ｉｅ ｈ ｕｄｃ ｏ ｓ ｌ ｔ ｌ — ３ ｄ ｍｅ ｒ ５～ ． ｍ ｓｍｉ ｉ ｄｓ ｅ ｗ ｒ ｄ ａ ｉ ｔ ｉｈ ｌ ｅｗ ｒ ｄ ａ ｎ ｈｎ ｏ ｌ ｈ ｏｅｅ ｃ ｏ ｔ ａ ｅ２ ｉ ｆ ｈ ｔ ｅ ｗ ｈ ｒ ｎ ｅ ｗ ｍａ ｓ ｅ ｒｙ
Ｔ９３ Ｓ １ ７ 中图 分 类 号
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图 ２ 钢 丝 电 解 磷 化 工 艺 原 理 图
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浸渍磷 化一 水 冲洗一 硼化一 烘干 。 ３ １ ２ 磷化 过程 控制 ．． 浸 渍 磷 化是 在 含 有磷 酸 、 酸 盐 的溶 液 中处 理 磷
丝基 体 中的铁 被磷化 液 中 的酸 性成 分氧 化为 可溶性
模具 消 耗和 劳 动生产 率 等情况 。随着 直进 式拉 丝设 备 的普遍 使 用 ， 为达 到 高 效 的产 能输 出 和 良好 的产
品 质量 ， 金属 制 品生 产 普 遍 采 用 磷 化 作 为钢 丝 的表 面 预处 理方 式 ¨ 。
析出 。第 ２步 ： 在近 阳极 区 ， 酸介 质 中的氢 离子 得 到
在钢铁表面发 生传导 的阳极 电子 ， 者结合 成为微 阴 两 极， 形成氢气并 以氢气泡 的方式 浮 出溶液表 面。 由于
磷 化 膜 。磷 化是 金属 基体 与稀 磷 酸或酸 性磷 酸盐 反 应 形 成磷 酸 盐保 护膜 的过 程 。钢丝 磷化 一般 采取 浸
ｅｅ ｔ ｌｔ ｈ ｓ ｈ ｎ ｌｃｒ ｙｉ ｐ ｏ ｐ ￣ｉｇ ｏ ｃ
盘条 ， 使表 面通 过一 系列化 学反 应 ， 生具 有 防腐作 产
２ 钢 丝磷 化涂 层
用 的 磷 酸 盐 保 护 膜 。 浸 渍 磷 化 一 般 采 用 中 温
２ １ 磷化 膜 成分 ．
（７ ５ ℃ ） 盐磷 化 ， 间 根 据 盘条 的 直径 和所 （０± ） 锌 时 需磷 化膜 的厚度 进行 调整 ， 般设 置 标 准 时 间为 １ 一 ２ ｍｎ ｉ。浸 渍磷 化 液 主要 控 制 ３个 指 标 ： 酸度 、 离 总 游
３ １ 浸渍磷 化 ．
３ １ １ 工艺 流程 ．．
盘 条 在储 运 过 程 中表 面生 成 氧 化铁 皮 ， 些 氧 这
化铁皮 质地 坚硬 ， 影 响后 续 拉 拔 使 用 和产 品表 面 会
质量 ， 因此 在拉拔 前必 须去 除 ， 相应 的浸渍磷 化工 艺 流程 ： 盘条 上料一 集 中酸 洗 一 水 洗一 高压 水 冲洗 一
ｎ ｓ ｉ８～１ ｍ．Ｔ ｅｓｇｅｔ ｎｏ ｃｏｓ ｇｐ ｏｐ ａｉ ｅｔ ｎ ｗ ｙｗ ｓｇ ｅ ：（ ） ｉ ｏ ｈｕｄｃｏｓ ｉｐｎ ｅｓ ｓ ２Ｉ ｘ ｈ ｕｇｓｏ ｆ ｈｏｉ ｈｓｈｔ ｇｔ ａ ｉ ｎ ｎ ｒ ｍｅｔ ａ ａ ｉ ｎ １ ｗｒ ｒｄｓｏ ｌ ｈｏｅｄｐｉｇ ｖ ｅ
亚铁 离子 ， 进一步 氧化 成三 价铁 离 子 ， 终与磷 化 液 最
中的磷酸根 形成磷 酸铁 （ 称铁 淤 泥或磷 化渣 ） 淀 俗 沉
磷化 钢 丝不 论是 用 于深加 工 、 短期储 存 防腐 ， 还 是作 为成 品的 “ 化光 缆 增 强用 碳 素 钢 丝 ” 都 必 须 磷 ，
使 钢 丝在 磷 化后 获得 均匀 、 密 ， 致 和基体 结合 牢 固 的
所 需 的盘 条进 行 集 中 酸洗 和磷 化 ， 于需 要 深 加 工 对
的半 成 品钢 丝进行 在 线热 处理 和磷 化 。
・
１ ・ ６
金
属
制
品
第３ ８卷
利 于携带 润滑 剂 。 （ ） 拔 时 可 与 钢 丝 一起 延 伸 变 形 ， 参 与 钢 ３拉 还 丝 与拉 丝模模 壁 的辅助 分 离 。改 善 拉 拔 条件 ， 高 提 拉拔 速度 。 （ ） 防锈 剂 有 很 强 的吸 收 性 ， 防锈 油 配合 ４对 与 可 极大 地增加 防锈 性能 。
（ｉｎ ｓ ａｔ ｏｅｕ ｒｕ ｏ ，ｔ． Ｊ ｎｙｎ２ ４３ ， ｈｎ ） ＪａｇｕＦ ｓ ｎＨ ｐｓｎＧｏｐＣ ．Ｌｄ ， ｉ ｇ ｉ １４ ３ Ｃ ｉ ｅ ａ ａ
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第２ 期
Ｎｏ ２ ．
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钢 丝磷 化 工 艺 技 术 研 究
戴 峭峰 ， 刘红 芳 ， 蔡 文祥 ， 李 国友
（江 苏 法 尔 胜 泓 舁集 团 有 限 公 司 ， 江 苏 江阴 ２ ４３ ） １４ ３
摘 要 介绍钢丝浸渍磷化 、 在线磷化与电解磷化 的反应机制 、 工艺流程和工艺控 制要 点 ， 析影 响磷 化膜涂层厚 分 度 和质量 的因素 ， 控制连拉 直进式拉丝机的拉拔速度为 ６～８ｍ ｓ磷 化膜 的厚 度为 ８—１ ｍ。给 出选择磷 化处理 ／， ２ 方式 的建议 ： １ 盘条选择浸渍磷 化 ；２ 水箱拉拔 的 １５～ ． （） （） ． ２５ｍｍ半成 品钢丝 选择在线磷 化 ； ３ 直进式 干拉 的 （） ２ ５— ． ｍ半成 品钢丝选择 电解磷 化。 ． ４ ０ｍ 关键词 钢丝磷化 工艺 ； 浸渍磷化 ； 在线磷化 ； 电解磷 化
２ ３ 钢丝拉拔 对润滑涂 层要 求 ．
对 于 高速 拉 拔 的钢 丝 ， 滑涂 层 必 须具 有 如 下 润
图 １ 钢 丝 传统 磷 化 工 艺 原 理 图
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磷 酸锌 富集 于钢 丝 表 面 ， 晶形 成磷 化 膜 。在 整 个 结 过程 中没有 铁溶 解 到磷 化 液 中 ， 因此 不会 产 生 铁 淤 泥 （ 化渣 ） 磷 。钢 丝 电解磷化 工艺 原理 如 图 ２所示 。
钢 丝润 滑涂 层质 量 是保证 钢 丝正 常拉 拔 的重要 条件 ， 特别是 在 高速 拉拔 时 ， 高质 量 的润滑 载体 极为
重要 ， 它关 系 到拉 拔后 钢 丝 的表 面 质 量 、 学 性 能 、 力
１ 磷化 反应 机制 １ １ 传 统磷化 ．
传统 磷化 主要包 括 盘条浸 渍磷 化和 钢丝 在线 连 续磷 化 ， 统钢 丝磷 化 的反应机 制 主要分 ３步完 成 。 传 第 １步 ： 磷化 液 中 ， 属 表 面首 先 形 成微 阳极 ， 在 金 钢
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溶 液 中钢丝表 面酸性 的氢 离子逐步 减少 ， 致使该 区域 ｐ Ｈ上升 。第 ３步 ： 在这种碱性 环境 下 ， 溶液 中 的锌 离 子和磷酸根 离子结合 ， 丝表面形成 磷酸锌 盐结 晶 在钢 体（ 磷化膜 ） 。钢丝传统磷化 工艺原理如 图 １ 所示 。
（） ２ 热稳 定性 ， 承受 拉 拔 温度 ， 破 坏分 解 和 可 不 焦化 变质 。 （ ） 展性 ， 随着钢丝 延伸 而不 破裂 。 ３延 可 （ 吸 附 力 ， 牢 固 地 吸 附 在 钢 丝 表 面 ， 易 ４） 可 不 脱落。 （ ） 滑性 ， ５润 可减 小摩擦 和 发热 。 （ ） 糙度 ， 面具 有一 定 的粗糙 度 ， 于 吸 附 ６粗 表 易 润 滑剂 。
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３ 钢 丝磷化 工艺
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１ ２ 电解磷 化 ．
电解 磷 化 是 通过 给磷 化液 施 加 电流 ， 钢 丝表 在 面沉 积形 成磷 化膜 的反 应过 程 。在 施加 电流 的 电解 磷 化槽 中 ， 丝作 为 阴极 ， 用一种 不参 与成 膜 的惰 钢 使 性 导体作 为 阳极 ， 主要 反应 机制分 ２步完 成 。首先 ， 给 电解磷 酸槽 液通 电 ， 钢丝 作为 阴极 ， 性导 体作 为 惰 阳极 ， 化液 自动 发生 水解 反应 ， 阴极 表 面产 生氢 磷 在
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图 ２ 钢 丝 电 解 磷 化 工 艺 原 理 图
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模具 消 耗和 劳 动生产 率 等情况 。随着 直进 式拉 丝设 备 的普遍 使 用 ， 为达 到 高 效 的产 能输 出 和 良好 的产
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析出 。第 ２步 ： 在近 阳极 区 ， 酸介 质 中的氢 离子 得 到
在钢铁表面发 生传导 的阳极 电子 ， 者结合 成为微 阴 两 极， 形成氢气并 以氢气泡 的方式 浮 出溶液表 面。 由于
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（７ ５ ℃ ） 盐磷 化 ， 间 根 据 盘条 的 直径 和所 （０± ） 锌 时 需磷 化膜 的厚度 进行 调整 ， 般设 置 标 准 时 间为 １ 一 ２ ｍｎ ｉ。浸 渍磷 化 液 主要 控 制 ３个 指 标 ： 酸度 、 离 总 游
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３ １ １ 工艺 流程 ．．
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使 钢 丝在 磷 化后 获得 均匀 、 密 ， 致 和基体 结合 牢 固 的
所 需 的盘 条进 行 集 中 酸洗 和磷 化 ， 于需 要 深 加 工 对
的半 成 品钢 丝进行 在 线热 处理 和磷 化 。
・
１ ・ ６
金
属
制
品
第３ ８卷
利 于携带 润滑 剂 。 （ ） 拔 时 可 与 钢 丝 一起 延 伸 变 形 ， 参 与 钢 ３拉 还 丝 与拉 丝模模 壁 的辅助 分 离 。改 善 拉 拔 条件 ， 高 提 拉拔 速度 。 （ ） 防锈 剂 有 很 强 的吸 收 性 ， 防锈 油 配合 ４对 与 可 极大 地增加 防锈 性能 。
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