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1、磷化技术培训生产部,江苏固格澜栅防护设施有限公司,磷化的定义,什么是磷化 磷化是指将金属工件(如钢铁、锌、铝)浸入（或喷淋或涂刷）含有磷酸、磷酸盐和其他化学物质的微酸性溶液中，发生化学反应而在金属工件表面生成一层主要为不溶或难溶的磷酸盐膜层的一种化学处理方法，该磷酸盐膜称为磷化膜。,磷化的作用,保护作用：提高金属的耐蚀性。为涂膜创造良好基底：提高金属基体与涂层的结合力。提供清洁表面。磷化膜（膜重3g/）能改善材料的冷加工性能，如拉丝、拉管、挤压等。磷化膜（膜重7.5g/）能明显改进工件的表面摩擦性能，使得工件的摩擦因数降低，以促进其滑动。（如发动机活塞环、齿轮、制冷压缩机、轴承支座等防锈耐磨磷
2、化）,磷化的分类,按磷化膜种类分：锌系、铁系、锌钙系、锌锰系、锰系、非晶相铁系六大类 按磷化方式分：浸渍磷化、喷淋磷化、刷涂磷化 按磷化温度高低分：高温磷化、中温磷化、常温磷化按磷化膜单位面积膜层质量分（附用途）：A、次轻量级 膜重0.2-1.0g/（用作耐蚀性要求较低的涂装 底层）B、轻量级 膜重1.1-4.5 g/（用作涂装底层）C、次重量级 膜重4.6-7.5 g/（用作基本不变形 的工件涂装底层）D、重量级 膜重7.5 g/以上（不宜作涂装底层；常用作功能磷化膜层，如防锈耐磨磷化膜层等）,磷化技术的发展趋势,低温低能耗低毒低污染低浓度低成本适用新型涂装方式无需经常清理（或不需清理）,磷
3、化的成膜机理,磷化工作液的主要组成为酸式磷酸盐，在含有氧化剂、催化剂的情况下，酸式磷酸盐的水溶液与洁净的金属表面相接触产生化学、电化学反应，在金属表面生成一层不溶或难容于水的磷酸盐。,磷化前后工件表面状况,镀锌板材,铁板,磷化成膜的四个步骤,随着对磷化研究逐步深入，当今，各学者比较赞同的观点是磷化成膜过程主要是由如下四个步聚组成：金属基体的腐蚀氧化去氢磷酸根的多级电离磷化膜的生成,金属基体的腐蚀,酸的浸蚀使基体金属表面H+浓度降低:Fe 2e Fe2+2H+2e2H Fe+2H+Fe2+H2(1),氧化去氢,第一步产生的氢原子吸附在金属基体会对磷化反应造成不良影响，因此需要氧化去除。O+H R
4、+H2O Fe2+O Fe3+R（2）式中O为促进剂（氧化剂），R为还原产物，由于促进剂氧化掉第一步反应所产生的氢原子，加快了反应（1）的速度，进一步导致金属表面H+浓度急剧下降。同时也将溶液中的Fe2+氧化成为Fe3+。,磷酸根的多级离解,H3PO4 H2PO4+H+H2PO4-HPO42-+H+HPO42-PO43-+2H+（3）由于金属表面的H+浓度急剧下降，导致磷酸根各级离解平衡向右移动，最终为PO43-。,磷化膜的形成,当金属表面离解出的PO43-与溶液中（金属界面）的金属离子（如Zn2+、Mn2+、Ca2+、Fe2+）达到溶度积常数Ksp时，就会形成磷酸盐沉淀。Zn2+Fe2+PO
5、43-+H2OZn2Fe(PO4)24H2O（4）3Zn2+2PO43-+4H2OZn3(PO4)24H2O（5）磷酸盐沉淀与水分子一起形成磷化晶核，晶核继续长大成为磷化晶粒，无数个晶粒紧密堆集形成成磷化膜。,磷酸盐沉淀的副反应,磷酸盐沉淀的副反应将形成磷化沉渣：Fe3+PO43-FePO4（6）,从以上机理可以看出：适当的氧化剂可提高反应（2）的速度。较低的H+浓度可使磷酸根离解反应（3）的离解平衡更易向右移动离解出PO43-。金属表面如存在活性点面结合时，可使沉淀反应（4）、（5）不需太大的过饱和即可形成磷酸盐沉淀晶核。磷化沉渣的产生取决于反应（1）与反应（2），溶液H+浓度高，促进剂强均
6、使沉渣增多。,磷化工艺参数,游离酸度（FA）：指磷化槽液中的游离酸的浓度。总酸度(TA)：指反映磷化槽液浓度的一项指标,是指磷化槽液中配合酸和游离酸浓度的总和。酸比：总酸/游离酸酸比。促进剂浓度：反应磷化工作液中促进剂的含量。磷化温度。磷化时间。,游离酸度,游离酸度过高,成膜困难,工件表面泛黄,抗蚀性能降低,膜层表面浮粉增多，可加中和剂调整。游离酸度过低,工件腐蚀反应缓慢,磷化膜难以形成,磷化槽液不稳定,易产生磷酸锌沉淀,引起工件表面挂灰,会导致工件边角部位产生发花现象，加磷酸调整。,总酸度,总酸度过高,磷化膜结晶粗糙,表面易产生浮粉,磷化沉渣增加，可加水调整。总酸度过低,磷化速度缓慢,磷化膜
7、生成困难,磷化膜结晶粗糙疏松,磷化膜变薄,耐蚀性也差，可加磷化剂调整。,酸比,酸比越高,磷化膜越细、越薄，过高不易成膜、渣多。酸比过小，磷化膜结晶粗大,疏松。常温磷化的酸比一般在20-30左右。,促进剂,促进剂浓度过高，磷化速度快,沉渣多,易发彩。促进剂浓度过低,磷化反应速度慢,成膜困难，易发黄生锈。,磷化温度,磷化温度高,有利于磷化膜的形成,磷化速度快,磷化膜厚且结晶粗大。磷化温度低,磷化速度慢,结晶较细，磷化时间长。,磷化时间,时间过短，磷化膜的成膜量不足，磷化膜不连续也不致密。时间过长，结晶可能在已经形成的磷化膜上继续生长，进而产生疏松粗糙的厚膜。,磷化工艺参数检测,总酸度的检测：取10
8、ml工作液于250ml锥形瓶中，注入50ml蒸馏水，滴34滴酚酞指示剂搅匀，并用0.1N NaOH标准液进行滴定至粉红色，所消耗0.1NNaOH标准液的毫升数即为总酸度的点数。,磷化工艺参数检测,游离酸度的检测：取10ml工作液于250ml锥形瓶中，注入50ml蒸馏水，滴34滴溴酚蓝指示剂搅匀，并用0.1N NaOH标准液进行滴定使之由黄色变至青紫色，所消耗0.1NNaOH标准液的毫升数即为游离算酸度的点数。,磷化工艺参数检测,促进剂浓度检测：取工作液注满U型弯管中，放入23g的氨基磺酸，将U型弯管倒置3秒钟左右，马上倒回来，此时U型弯管中读得的真空气的点数即为促进剂浓度。,钢铁工件涂漆前磷化
9、处理技术条件 GB6807-86,1、待处理的工件应符合的要求2、前处理 a 脱脂后工件表面质量要求 b 酸洗后工件表面质量要求3、磷化处理 a 磷化膜的外观 b 磷化膜的重量 c 磷化膜的耐蚀性4、后处理,待处理的工件应符合下列要求,无特别规定时,工件的机械加工,成型,焊接和打孔应在处理前完成。工件的表面质量应符合技术文件的规定。特殊用途的零件,应在磷化处理前消除应力及处理后消除氢脆。,磷化前处理,工件表面的油污,锈及氧化皮可用一种或几种方法清理。脱脂后的工件,不应有油脂,乳浊液等污物,其表面应能被水完全润湿。酸洗后工件,不应有目视可见的氧化物,锈及过腐蚀现象,其表面应色泽均匀。喷抛丸清理后
10、的工件,不应有漏喷,磨料粘附,锈蚀及油污,其表面应露出金属本色。,磷化处理,磷化处理的主要施工方法可采用浸渍法,喷淋法或浸喷组合的方法进行。对于轻度油污或锈蚀的工件,可以采用前处理和磷化或采用脱脂,除锈,磷化和钝化一步法进行。磷化处理可以在以锌,锰,锌钙,碱金属,其他金属或氨的磷酸二氢盐为主要成分的溶液中进行。磷化槽液的配制,调整及管理应按工艺规定的要求进行。盛装磷化液的槽体材料或衬里材料应耐磷酸盐腐蚀,所有制作磷化设备的材料或接触槽液的材料应不影响磷化液及损害磷化膜质量。,磷化膜的外观,磷化后工件的颜色应为浅灰色到深灰色或彩色,膜层应结晶致密,连续和均匀。磷化后的工件具有下列情况或其中之一时
11、,均为允许缺陷：1 轻微的水迹,重铬酸盐的痕迹,擦白及挂灰现象。2 由于局部热处理,焊接以及表面加工状态的不同而造成颜色和结晶不均匀。3 在焊缝的气孔和夹渣处无磷化膜。磷化后的工件具有下列情况之一时,均为不允许缺陷：1 疏松的磷化膜层。2 有锈蚀或绿斑。3 局部无磷化膜(焊缝的气孔和夹渣处除外)。4 表面严重挂灰。,磷化膜耐蚀性能,浸渍法:将工件或试样(已降至室温)浸入3%的氯化钠(NaCl)的水溶液中,在15-25下,1个小时后,取出工件或试样,随之洗净,吹干,目视检查磷化表面是否出现锈蚀(棱边,孔,角及焊缝处除外)。点滴法：在15-23下,磷化表面滴一滴检验溶液,同时启动秒表,观察滴液从天
12、蓝色变为浅黄色或淡红色的时间。点滴法用作工序间磷化膜质量的快速检验,其变色时间由供需双方商定。,点滴法,本方法适用于稳定性生产中,工序间磷化膜耐蚀性能的快速检验.1、检验溶液的成份和含量：硫酸铜 CuSO4.5H2O 41g/L 氯化钠 NaCl 35g/L 0.1N盐酸 HCl 13ml/L注:a.检验溶液应使用化学纯试剂和蒸馏水配制。b.溶液在5-35下有效期限为一周。2 检验方法在15-23下,磷化表面滴一滴检验溶液,同时启动秒表,观察滴液从天蓝色变为浅黄色或淡红色的时间。3 验收标准点滴法用作工序间磷化膜质量的快速检验,其变色时间由供需双方商定。,后处理,1 为了提高磷化膜的耐腐蚀性能
13、,水洗后磷化工件建议在铬酸,重铬酸盐或其他类型的钝化液中进行钝化。2 磷化或钝化后的工件,一般情况下应进行水洗,为了提高工件表面的清洗质量,可采用脱离子水作最终水洗。3 最终水洗后的工件,一般需干燥后方可涂漆。4 为了防止工件表面被污染或重新锈蚀,干燥后应尽快的涂漆。5 磷化与涂漆间隔一般不超过16个小时,对特殊的加工工序及特殊的零件可适当延长间隔时间,但此期间的工件表面不得被污染或重新锈蚀。,漆膜耐蚀性能检验方法,经按规定处理并干燥后的磷化试样,按 GB1765-79中第3条制板方法的规定,喷涂一层厚度为25-35um的A04-9白色氨基烘漆,室温干燥30min,再放入恒温鼓风烘箱中,在温度
14、102-107下烘2h,干燥后的试样,用石蜡和松香1:1的混合物或性能较好的自干漆封边,封孔,在室外温下置放24h,待试。制备后的试样,用18号缝纫机针将漆膜划成长2cm的交叉对角线(划痕深至钢铁基体,对角线不贯穿对角,对角线端点与对角成等到距离),取试样三片,划痕面朝上,而后的将试样置于符合GB-1771-79的盐雾试验箱中,按其规定的试验条件连续试验。检查时,取出试样,用自来水冲净试样表面上所沉积的盐分,冷风快速吹干(或毛巾,滤纸吸干),目视检查试样表面。,漆膜的耐蚀性能,按规定的方法检验漆膜耐蚀性能时:锌盐,锰盐,锌钙盐磷化膜涂漆试样经24小时耐盐雾试验后,铁盐磷化膜的涂漆试样8小时耐盐雾试验收后,除划痕部位处,漆膜应无起泡,脱落及生锈等现象。注:划痕部位系指划痕任何一测的附近宽度0.5mm内。,谢谢大家,
