金属表面磷化处理

文献研讨
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Abstract
In this paper, an innovative cleaner production has been developed for steel surface treatment using Zn–Mn phosphating solution in which there was no nitrite. The mass of the Zn–Mn layer deposited in this new process was about 1.1 g/m 2 when the temperature ranged from 3 to 35 ℃. The corrosion time for the color phosphating layer in the copper sulfate spot test was in the range of 72–145 s. Adhesion test showed that the coating layers achieved a higher adhesion load than those produced by conventional methods. Washing using water was not necessary in this cleaner phosphorization, which usually follows phosphorization in traditional processes of steel phosphorization. Consequently, wastewater discharge was
磷化处理工艺历史
磷化处理工艺用于工业生产已经有100 多 年的历史，在这漫长的时间里，磷化技术取 得了重大的发展。磷化技术最早用于钢铁件 上，最早的记载是英国的 Charles Ross于 1869 年获得的专利(B.P.No.3119)，此专利 提出的方法是把红热的钢铁投入磷酸中处理， 使钢铁表面生成一层磷酸盐膜。
金属的磷酸二氢盐可用通式 M(H2PO4)2 表示。在磷化过程中发生如下反应：
M(H2PO4)2 → M2+ +2H2PO4H3PO4 →H+ +H2PO4- →HPO42- + 2H+→PO43- +3 H+
3M2+ +2PO43- → M3 (PO4)2 ↓
由于钢铁中含有杂质，当将它放入含有磷酸二氢盐溶液中 时，钢铁表面上将形成无数微电池发生电化学反应。杂质为 阴极，发生氢离子的还原反应，并有氢气析出，阳极区为铁， 被氧化为离子进入溶液，最终生成Fe3 (PO4)2 ↓
磷化处理分类
按照温度
高温磷化 中温磷化 常（低）温磷化
磷化处理分类
高温磷化
在90~98 ℃的温度下进行，处理时间为10~20 min，磷化膜 厚度可到10~30 g/m2。
中温磷化
在50~70 ℃的温度下进行，处理时间为10~15 min，磷化膜厚 度可到1~7 g/m2。
常（低）温磷化
在15~35 0.2~7 g/m2。
reduced greatly.
文献研讨
Apparatus： A biochemical incubator, an acidometer, a constant
temperature and humidity, and a low temperature thermostat were used in this study.
rinsing phosphating natural drying
文献研讨 Q235 steel specimens were immersed into phosphating solution, in beakers in the low temperature thermostat at pH value of 2.5±0.2 and 20 ℃for7 min, and then were taken out for natural drying in the biochemical incubator for 2 h.
金属表面磷化处理
Phosphating of Metal Surface
目录
CONTENTS
相关建议
研究成功与应用
关键技术与实践焦点
磷化处理分类 磷化处理概念
磷化处理概念
什么叫磷化处理
把工件放入磷酸盐溶液中进 行浸泡，使金属表面获得一层 不溶于水的磷酸盐薄膜的过程 叫做磷化处理，简称磷化。
磷化处理概念
文献研讨
文献研讨
文献研讨
Conclusions
• Friendly Environmental
• Adjusted in a broad range • Pretreatment and rinsing after phosphating are omitted
• Significantly saves the material consumption and reduces the wastewater discharge
℃的温度下进行，处理时间为20~60 min，磷化膜厚度只有
磷化处理分类
按照磷化液组成
锌系磷化
铁系磷化
锰系磷化
磷化处理分类
单一 锌系
• Zn2+
锌系 磷化
锌锰 系
• 大量Zn2+ • 少量Mn2+
锌钙 系
• Zn2+ 和 Ca2+
磷化处理概念
铁系磷化
铁系磷化液中含有一定量的 Fe2+大，在这种体系中 所得磷化膜很薄，膜重0.3~1.0 g/m2，膜层本身耐蚀 性不高，但与涂层的附着力较好，常用于涂装底层。
Specimens：Q235 steel Reagents：
Zinc oxide (99.5%), ammonium heptamolybdate (99%), industrial phosphoric acid , manganese nitrate solution and additives for the coating formation were
immersing test using 3% NaCl solution. In the laboratory
exposure test, the samples were hanged in the constant temperature and humidity incubator at 30℃, and yellow rusty
also used in this study.
文献研讨
This innovative phosphating process
grease removal at room temperature grease and rust removal using strong acid at room temperature
Scanning Electron Microscope (SEM) (JSM-5600LV,JEOL
Ltd., Japan) was used for analyzing the form of phosphating layer, and Energy Dispersive Spectrometer (EDS) (JPS9200, IE 300X, Oxford, Oxford ISIS 310 EDS, JEOL Ltd., Japan) was also used foranalyzing the elements in phosphating layer.
磷酸盐膜层经过皂化处理后可直接 作为润滑层使用
磷酸盐膜层可以提高变压器，电机 用硅钢片的绝缘性能
磷化工艺流程
几种磷酸盐膜层的用途具体应用工艺流程如下图所示：
磷化处理概念
表调即表面调整，在磷化前 形成次中膜，附着在零件表 面，特别是非常活泼的点上， 在磷化膜形成中使晶核数量 增多，使其更加致密
磷化处理机理
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铁系磷化
磷化液中金属离子主要有Mn2+ 磷化膜较厚，膜重 10~43 g/m2 膜层油滑性和抗磨性很好，常用于耐磨 及减摩层。
磷化处理概念
按照磷化方式 浸渍法
目前最广泛使用的磷化方式，适用于处理各种结构 、各种尺寸、多品种样品的零件。生产过程直观，溶 液消耗少，磷化膜的厚度、结晶的粗细容易调节，运 行成本低，日常管理方便，溶液和设备的维护量小。
spots did not appear in 5 and 30 d at a relative humidity of
90±5% and 65±5%,respectively. The adhesion force achieved the first grade.
Effects of process parameters on corrosion resistance of phosphating layer
磷化处理概念
喷—浸结合式磷化
即喷淋一浸渍一再喷淋。既保留了部分喷淋磷化的特点， 又保留了浸渍磷化的一些长处，但是设备投资大，占地多。
涂刷法
刷涂磷化主要是用于大型结构件，适用的磷化膜层主 要是铁系磷化层。
磷化工艺流程
磷化膜主要用途
膜层较薄的磷酸盐膜层作为化学镀 的底层和有机涂层的底层；
膜层较厚的磷酸膜层经过封闭处理， 可直接作为金属的防护层使用
文献研讨
文献研讨
The colorful phosphating layer weighed about 1.1 g /m2 . The corrosion time was about 100 s for the copper sulfate spot test using 0.1 mol/L copper sulfate solutions, and was 2 h for the
文献研讨
磷化处理概念
什么是磷化处理？ 点击添加文本 点击添加文本
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磷化处理概念
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磷化处理概念
磷化处理概念
国内外相关研究综述
缺点：磷化时间长，设备占地面积多。
磷化处理概念
喷淋法
用泵将磷化液以0.1~0.2MPa的压力通过喷嘴将溶液雾化成小液滴状喷 淋到零件表面上进行磷化处理，如下图所示
用喷淋方法磷化所获得 的磷化膜层很薄，结晶 细致。喷淋磷化在汽车、 家电等行业广泛采用。 设备占地面积少，便于 自动控制，生产效率高。
但溶液用量大，设备 维护量大，设备投资 高。