磷化处理及工艺.docx

-- - 磷化 目录 总述 原理及应用 磷化基础知识 一、磷化原理 二、磷化分类 三、磷化作用及用途 四、磷化膜组成及性质 五、磷化工艺流程 六、影响因素 七、磷化后处理 八、磷化渣 九、磷化膜质量检验 十、游离酸度及总酸度的测定 十一、有色金属磷化 总述 原理及应用 磷化基础知识 总述 磷化（ phosphorization ）是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程， 所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化膜。磷化的目的主要是：给基体金属提供保护，在 一定程度上防止金属被腐蚀；用于涂漆前打底，提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力； 在金属冷加工工艺中起减摩润滑使用。 磷化处理工艺应用于工业己有 90 多年的历 史，大致可以分为三个时期 :奠定磷化技术基础时期、磷化技术迅速发展时期和广泛 应用时期。 磷化膜用作钢铁的防腐蚀保护膜，最早的可靠记载是英国 Charles Ross 于 186 9 年获得的专利 (B.P.No.3119) 。从此，磷化工艺应用于工业生产。在近一个世纪的漫长岁月中，磷化处理技术积累了丰富的经验，有了许多重大的发现。一战期间，磷化 技术的发展中心由英国转移至美国。 1909 年美国 T.W.Coslet 将锌、氧化锌或磷酸锌 盐溶于磷酸中制成了第一个锌系磷化液。这一研究成果大大促进了磷化工艺的发展， 拓宽了磷化工艺的发展前途。  Parker  防锈公司研究开发的  Parco  Power  配制磷化液， 克服  T 许多缺点，将磷化处理时间提高到  lho 1929 年  Bonderizing  磷化工艺将磷化 时间缩短至  10min,  1934  年磷化处理技术在工业上取得了革命性的发展，  即采用了将 磷化液喷射到工件上的方法。二战结束以后，磷化技术很少有突破性进展，只是稳步 的发展和完善。磷化广泛应用于防蚀技术，金属冷变形加工工业。这个时期磷化处理 技术重要改进主要有 : 低温磷化、各种控制磷化膜膜重的方法、连续钢带高速磷化。 当前，磷化技术领域的研究方向主要是围绕提高质量、减少环境污染、节省 能源进 行。 原理及应用 磷化是常用的前处理技术，原理上应属于化学转换膜处理，主要应用 于钢铁表面磷化，有色金属（如铝、锌）件也可应用磷化。 磷化基础知识 一、磷化原理 、磷化 工件（钢铁或铝、锌件）浸入磷化液（某些酸式磷酸盐为主的溶液），在表面沉 积形成一层不溶于水的结晶型磷酸盐转换膜的过程，称之为磷化。 、磷化原理 钢铁件浸入磷化液（由  Fe(H2PO4)2  、  Mn(H2PO4)2  、  Zn(H2PO4)2  组成的酸 性稀水溶液，  PH  值为  1-3  ，溶液相对密度为  1.05-1.10  ）中，磷化膜的生成反应如下： 吸热 3Zn(H2PO4)2 =Zn3(PO4)2↓+4H3PO4 或 吸热 吸热 3Mn(H2PO4)2 =Mn3(PO4)2↓+4H3PO4 吸热 钢铁工件是钢铁合金，在磷酸作用下， Fe 和 FeC3 形成无数原电池，在阳极区， 铁开始熔解为 Fe2+ ，同时放出电子。 Fe+2H3PO4= Fe (H2PO4)2+H2↑ Fe =Fe2+ +2e- 在钢铁工件表面附近的溶液中 Fe2+ 不断增加，当 Fe2+ 与 HPO42- ， PO43- 浓度 大于磷酸盐的溶度积时，产生沉淀，在工件表面形成磷化膜： Fe(H2PO4)2= FeHPO4↓+ H3PO4 Fe+ Fe(H2PO4)2 =2FeHPO4↓+ H2↑ 3FeHPO4= Fe 3(PO4)2↓+ H3PO4 Fe+ 2FeHPO4 =Fe 3(PO4)2↓+H2↑ 阴极区放出大量的氢： 2H+ +2e- =H2↑ O2 + 2H20 =4e- + 4OH- 总反应式： 吸热 3Zn(H2PO4)2= Zn3(PO4)2↓+4H3PO4 吸热 吸热 Fe+3Zn(H2PO4)2= Zn3(PO4)2↓+FeHPO4↓+3 H3PO4+2 H2↑ 放热 二、磷化分类 、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。 （ 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。