磷化處理技術

1、磷化前處理技術在實際生產中的應用磷化是大幅度提高金屬表面耐腐蝕性的一個簡單可靠、費川低廉、操作方便的工藝方法，因此被廣泛的應用在實際生產屮。 現(xiàn)代磷化工藝流程般為：脫脂一水洗一除銹一表調一磷化一水洗一烘干。1、脫脂鋼材及其零件在儲運過程屮要用防銹油脂保護，i般合金在壓力加工時要用到拉延油，林件在切削加工時要接觸乳化液，熱 處理時可能接觸冷卻汕，零件上還經(jīng)常有操作者手上的油跡和汗跡，零件上的油脂還總是和灰塵等朵質摻和在i起的。零件上 的油脂不僅阻礙了磷化膜的形成,而且在磷化后進行涂裝時會影響涂層的結合力、干燥性能、裝飾性能和耐蝕性。要脫去金履表面的汕脂，首先就要了解汕脂的有關性質：1、油污的性質

2、和組成在選擇脫脂方法和脫脂劑時，首先要了解金屬表而所帶的油污的性質和組成，只有這樣,才能進行正確的選擇，達到滿意 去油效果。1、1、汕污的組成（1）、礦物油、凡士林他們是防銹油、防銹脂、潤滑油、潤滑脂及乳化液的主要成分。（2）皂類動植物油脂、脂肪酸等他們是拉延汕的主要成分。（3）防銹添加劑他們是防銹油和防銹脂的主耍成分。此外，金屬屑、灰塵及汗?jié)⒌任畚镆矔祀s在上述的油污中。1、2汕污的性質（1）化學性質根據(jù)油污能否與脫脂劑發(fā)生化學反應而分為可皂化油污和不可皂化油污。植物油脂和動物汕脂是對皂化的，他們可以依靠皂化、乳化和溶解的作用脫除。礦物汕和凡士林是不可皂化的，他們只能 依靠乳化或溶解的作用來

3、脫除。（2）物理性質根據(jù)油污黏度或滴落點的不同，共形態(tài)有液體和半固體。黏度越人或滴落點越高，淸洗越閑難。根據(jù)汕污對基體金屈的吸 附作用,可分為極性油污和非極性油污。極性油污,如含有脂肪酸和極性添加劑的汕污,有強烈的吸附在基體金屬上的傾向, 淸洗較困難，要靠化學作用或較強的機械作用力來脫除。此外，某些油污，如含有不飽和脂肪酸的拉延油，長期存放后，氧化聚集形成薄膜，含育固體粉料的拉延油，細微的粉料 吸附在基體金屈衣面上，還有當汕污和金屈腐蝕物等混介在起，都會極大的增加淸洗的難度。2、脫脂方法及材料脫脂是依靠脫脂劑對污物的溶解作用，皂化作用，依靠表而活性劑對污物的潤濕、滲透、分散等物理作用等等，使污

4、物成 為可溶解的或可分散的。但還必須使污物離開金屬農面，而讓新的清洗劑占據(jù)農面，這樣金屬農面才能達到清潔。因固體表面 有相對穩(wěn)定的液膜,溶解后的污物口動離開金屬表而以及表而上清洗劑的更新等都不是很容易的。這就要求加以攪拌、擦拭等 方式，以完成清洗過程或提禹清洗效杲等。2、1淸洗的方式有：（1）機械攪拌。在液體中加以機械攪拌，使固體表面z液膜減薄。攪拌越強，液膜越薄，但只作用有一定限度。（2）擦洗。（3）加溫清洗，增加熱運動。（4）噴洗。用高壓噴洗。（5）蒸氣清洗。用溶劑蒸氣清洗，溶劑在金屈表而上冷凝成液體，液體流淌時帶下污物。（6）超聲波輔助淸洗。利用超聲波振蕩作用，使固體表曲被沖擊震動，促使

5、污物離開金屬表曲。（7）電解清洗。利用金屈農面電化學反應生成氣體。氣體自表面詣出時，使污物析出，自衣面測離。2、2清洗用材料淸洗用材料有兒類：石油系溶劑，鹵代怪溶劑，堿性化學水溶液，乳化液等。簡單的說就足溶劑淸洗和做液淸洗倆種。1）常見的有機溶劑為：石油系溶劑有溶劑汽油、煤油、正己烷等：芳香族溶劑有甲苯、二甲苯等；氯系溶劑有三氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯、 二氯甲烷等。有機溶劑的特點是脫脂效率高，特別是清除那些高黏度、高滴落點的汕脂具有特殊的效果，而j1可以在簾溫下川簡單的器 具和石油系溶劑進行手工淸洗，対于各種金屬、各種尺寸和形狀的零件都適用，一在產魚不大、機械化水平不高及冇持姝要求 的工廠中

6、仍然采用。為了使油污除凈，至少耍用冇機溶劑西倆次以上，使用段時間后，當溶劑中的油污含量增加到一定程度時，要及時更換, 最后一道淸洗要用比較干凈的溶劑。除了液相有機溶劑脫脂，還有氣相有機溶劑脫脂。例如利用三氯乙烯、三氯甲烷等物質，他們的沸點低、受熱易汽化，遇 冷易液化、蒸氣密度大、蒸氣界而不易擴散、不燃燒、溶解能力強（15度時三氯乙烯的溶解能力比汽油大四倍，50度時大七倍）， 因而常用做氣相脫脂，即把零件總于這類有機溶劑的蒸氣中蒸氣就在冷的零件上冷凝化，寥件上的汕脂就溶解于液化了的有機溶劑中而脫離零件，液化了的溶劑又被加熱成蒸氣，這種過程一直持續(xù)到零件表面的溫度與溶劑的溫度相等，蒸氣不 在被液化

7、為止。雖然氣鄉(xiāng)有機溶劑去汕效率內很高，但是不能洗掉無機鹽類和堿類物質，不能除去零件上的灰塵微粒。把三氯乙烯的浸洗、 氣柑淸洗和噴洗來聯(lián)合采用，可以獲得極好的淸洗效果。由于采用冇機溶劑左油的勞動條件差、毒性較大，氣相脫脂必須冇良 好的封閉式脫脂設備和通用裝置，大幺數(shù)冇機溶劑防火要求嚴格，而11脫脂費用高，現(xiàn)在乂冇衙效賭東道的水基清洗劑的出現(xiàn), 現(xiàn)在i般已不采用冇機溶劑去油。2）緘性水基清洗以堿性清洗劑為主的水溶液，對動植物油脂通過皂化作用使z成為町溶于水的皂類。此皂為表而活性劑，對非極性的礦物 汕育乳化作用，使z “增溶”于水相中堿性清洗劑的水溶液也可溶解汗跡等無機污物，故也能將其洗去。加入合成

8、洗滌劑的清 洗液，對油脂的清洗作用更有效。堿性化學水溶液能清洗齊種污物，在下一丁字要求親水表血時特別適用。他何較溶劑經(jīng)濟、涓洗液能用水洗凈，有不燃性，無 毒性。i般的堿性水溶液不如有機溶劑淸洗快，而且需耍加溫，還要右機械攪拌，并需注意pii值高室隊銅、鋁、鋅等金屈的腐蝕 作用。各種金屬發(fā)生腐蝕的臨界pii值為：鋅鋁錫黃銅鋼鐵ph 10 10 11 11.5 13目詢隨著技術的發(fā)展，出現(xiàn)了表而活性劑，他可以和堿性水溶液一起使用。他即保存了堿性脫脂劑方便廉價的優(yōu)點，乂能 大犬的提高脫脂效率，降低脫脂溫度，與單純用表血活性劑相比，即降低了脫脂費用，又有很高的脫脂效來。因此，口前被廣 泛的應用在前處理

9、工藝上。含表面活性劑的堿性脫脂劑屮常用物質及作用簡介如下：1、氫氧化鈉又稱苛性鈉，是一種強堿化合物，他在水中溶解后電離出oll­­-­,提供堿性，與動植物油發(fā)生皂化反應，生 成能溶于水的ii汕和脂肪酸鹽，溶解分散在水溶液中。所生成的脂肪酸鈉皂不僅自身有水溶性，而且也起表面活性劑的作用， 能使不活性的油污被殘余的堿乳化、分散。當?shù)V物油脂中存在竣酸基和碘酸基時，也能產生同樣的現(xiàn)象。2、碳酸鈉又稱蘇打，是一種價格低廉的堿，他在水中水解時生成01卜，提供堿度。因此，碳酸鈉具冇緩沖作用，不象強敬那樣腐蝕 某些有色金屈。碳酸鈉在換水中能生成難溶的碳酸鈣，因此

10、對應水有一定的軟化能力。3、隣酸三鈉兒縮合磷酸鹽磷酸-鈉在水解時生成離解度很小的磷酸，從而獲得堿度。磷酸三鈉具有軟化硬水的作用和較明顯的促進河垢粒了的分散（乳化）作川，他還具有較高的堿性，可通過皂化作用使脂肪類污垢溶解。其他縮合磷酸鹽，包括焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉，他們都有一個重要性質，就是作為多價螯合劑使用，所形成 的簽合物不會從水溶液中沉淀出來，即是說，縮合磷酸鹽対水的軟化作用不會產生任何沉淀。對鈣離子的螯合力以六偏磷酸鈉 星強，對鎂離子的螯合力以焦磷酸鈉最強，三聚磷酸訥對鈣鎂離子的螯介力介于倆者z間。所冇的縮合磷酸鹽尤其是三聚磷酸 鈉與十二烷基苯磺酸鈉這類表面活性劑都有明顯的協(xié)和

11、作用，二者復配比比單用其中i種的淸洗效果大幅度提髙。此外，他們 還具有緩沖、分散、促進乳化等作用。4、硅酸鈉有原硅酸鈉、偏硅酸鈉和水玻璃。水玻璃在水中能形成穩(wěn)定的膠體，形成溶劑化膠束，與農面活性劑一起使用時，有良好 的助洗作用。硅酸鹽在水中會發(fā)生水解，水解生成的硅酸不溶于水，而以膠束結構懸浮在槽液中，此種溶劑化的膠朿對固體污 垢的粒子具有懸浮和分散能力，對汕污有乳化作用，因而有利于防止污垢在工件的表面再沉積。硅酸鹽具有緩沖作用，即在酸性污垢存在時，其ph值兒乎維持不變。硅酸鹽還可以和水小的高價金屬離子形成沉淀，可除去水 中的鐵鹽，還能絡合鈣鎂離子，在一定意義上說有軟化水的作用。硅酸鹽還具冇耐腐

12、純作用，是金屈緩純劑，因而有色金城, 特別是鋁、鋅、錫等制件用的堿性清洗劑兒乎都含有硅酸鹽。5、表面活性劑表面活性劑乂叫界面活性劑。狹義上講是指在很低含雖時就能顯著的降低水的表面張力的物質稱為表面活性劑。廣義上是 指凡是能夠使體系的表面狀態(tài)發(fā)生明顯變化的物質，都稱z為表面活性劑。表而活性劑的分子是山易溶于油的親油基和易溶于水的親水基倆種集團所組成。親油基以長的磯氮鏈為代表。而親水基團 是極性的基團，如疑基、竣基、氨基、堿酸基和朋基等為代表。這倆種基團的不同親和力各自獨立作用而又同時發(fā)生。這種特 點，使液體表而發(fā)生許名性能上的變化，農現(xiàn)在表而或界而上的吸附，表而力與界而張力的降低及潤濕、凈洗、分

13、散增溶、乳 化、潤滑等性能上。表而活性劑的親汕基結構上的差別較小，一般是由長鏈繪構成，包擴下列結構：1）直鏈烷基（c8'c20）2）支鏈烷基（c8、c20）3）烷基苯基（烷基碳原子數(shù)為8、16）4）烷基荼基（烷基碳原子數(shù)為3以上）5）松香衍生物6）高相對分子質量聚氧丙烯基7）長鏈全氟（或氯代）烷基8）全氟聚氧內烯基（低的相對分子質駅）9）硅氧烷基等他的親水基部分的基因種類緊答，差別較大。表血活性劑性質的差界除與坯基大小、形狀冇關外，還主要與親水慕的不同 有關。因而農面活性劑的分類一般是以其親水基團的結構為依據(jù)，即按表面活性劑溶于水時的離子類型來分類,可分為四大類: 陽離子型、陰離子型、

14、倆性型和非離子型。在工業(yè)生產中用陰離子型和非離子型倆類。表而活性劑的親水基親汕基的強弱與瓦潤濕、洗滌、乳化性有關系，主要表現(xiàn)在hlb值上及臨界膠束濃度(cmc)»臨界膠朿濃度是指表血活性劑形成膠束的最低濃度。當在水中加入少量表血活性劑時，為使親油基團不被水分子排斥，他 的極性基傾向于留在水中,而非極性基傾向于翹出水面,造成表面活性劑分子在水面整齊的取向扌豐列,不在是原來純水的表面, 因而水溶液的衣面張力下降，當表面活性劑濃度增加到一定值時，表面不能再容納更多的表面活性劑分子，表而濃度達到最大 伉時，表血張力達繪小值，此時多余的表血活性劑分了轉向液體內部，出現(xiàn)成團結構。親汕基向里，親水

15、基向外，以減少親油 基與水的接觸面枳，這種成團結構稱為“膠束”。開始形成膠束的濃度稱為臨界膠束濃度(cmc)。大于臨界膠束濃度時，溶液 中猶如添加了許多“袋子”，把不溶的油污裝入“袋子”，產生增溶作用。chc越小，表面活性越大，而cmc的大小與結構有關, 與雙親程度有關：1) 憎水基鏈越長,越易形成膠束,cmc越小。2) 親水基越強，電荷越第，靜電排斥力越大，越不易形成膠束，chc越大。故cmc值順序是：離子型倆性型非離子型般表面活性劑cmc值都很低，其質雖分數(shù)大*在0. 02%'0. 4%范圍內。使用表而活性劑時，一定要保證他的濃度大于cmc, 才能充分發(fā)揮苴性能。表曲活性劑有著潤濕

16、、乳化、增溶、起泡、絮凝等多種作用，要使表血活性劑起到某一種作用，就必須選出一種合適的表 面活性劑來使用，可以借助1ilb值來考慮。i【lb值的概念是：1丄13=親水基的親水性/親油基的親油性hlb值與表面活性劑性質的關系-般說來,hlb值越大,親水性愈強,即在水中的溶解性愈好。按表面活性劑在水中的溶解情況,可以估計hu3値如下:表面活性劑在水中的溶解情況hlb值范圍在水中不分散少雖分散3飛強烈攪拌后成乳狀分散6'8穩(wěn)定的乳狀分散曠10半透明至透明分散10、13透明溶液13根據(jù)金屬表面汕污及汕脂的hi.b伉，選用恰當?shù)娜榛瘎?，和涓洗劑進行脫脂，則能脫出的干干凈凈。泡沫及消泡含有農ili

17、i活性劑的脫脂液的表面張力很低，界面能小，因而當空氣混入到溶液中，衣面活性劑分子就按照一定的順序押列 吸附于氣液界面上，使形成的氣泡具有一定的黏度而趨向穩(wěn)定，大雖的氣泡僅以薄層液膜分開而大雖聚集就形成泡沐，適址的 泡沫冇幫助懸浮油污的作用，対脫脂起里見解的作用。但如果泡沫過名，就會冒出清洗機，不但污染場地，而且造成脫脂液流 失，液面降低，而液面降低和泡沫過多，都會使噴射泵不能正常運行，彩響噴射壓力和流量，甚至無法工作。因此必須控制泡 沐的含量。在脫脂劑的配方中，消泡左要從倆方面入手：添加消泡劑或靠調整配方消泡。常用的消泡劑都是易在氣泡表面鋪展 的液體。消泡劑在氣泡膜液面鋪展時，會帶走鄰近表而層

18、的液體，使液膜局部變薄，于足液膜破裂而達到消泡的目的。一般情 況下，消泡劑在表面鋪展越快，消泡作用就越強，能在表面鋪展，起消泡作用的液體，大多數(shù)農面帳力都較低，易于吸附于溶 液表面，易于鋪展，一方面帶走表面液體，另一方面。取代了表面膜中的起泡劑分子，使氣泡破裂。常用的消泡劑有：1）醇類低級醇消泡持久性較差，揮發(fā)后就無消泡作用，高級醇（如辛酚、壬醉）較丁醇、乙醇等低級醇好，但使用時需不斷添加。 更高級的醇（如油醇），具有非常有效的消泡作用，他不揮發(fā)，但也不水溶，需要溶于較低的額醇中一起添加。2）磷酸脂類如磷酸三丁脂，消泡效果也不持久。3）硅油類表面張力極低,易于在溶液表面鋪展，是非常冇效的消泡劑

19、。使用濃度低，只要百萬分z兒十就見效果。缺點是價格貴， 而且水后淸洗不徹底，會影響涂層的外觀和附著力。4）聚碰類目前使用最廣泛的一種，是良好的消泡劑，并能抑制泡沐再產生。被廣泛的應用在前處理線上。5）揮發(fā)性的石油溶劑如松香水或煤汕，其加入鼠為涓洗溶液質雖分數(shù)的0.02、0. 1%,當這些溶劑揮發(fā)時，泡就彼滅。這種消泡劑也是不能持久。6）某些防銹油及石油副產品含令表而活性劑的堿性脫脂劑使用最廣泛，其脫脂效率也很高，常常把堿性無機物（碳酸鈉、硅酸鈉、聚合磷酸鈉等）稱 為助洗劑。助洗劑的助洗作用來自于：1）降低表面活性劑的膠束濃度,提高表面活性劑的活性。2）增加溶液的堿性，以利于中和酸性污物或使動植

20、物油脂皂化.3）許餌堿性助洗劑能起到軟化碩水的作用，特別是磷酸鹽和硅酸鹽的效果更好。4）有的助洗劑在溶液中分i枚形成膠體，起著吸附、懸浮和分散污物的作用。5）表曲活性劑的增強或膠體物質的形成，都產生防止污物再附著的作用。3、能響脫脂工藝的因索脫脂質量的好壞主要取決于脫脂溫度、脫脂時間、機械作用和脫脂劑四個因素。1 脫脂溫度i般說來，溫度越島，脫脂越徹底。這是因為三方而的原因，第一，溫度使油污的物理性能發(fā)生變化，例如滴落點高的防 銹脂，凡士林，固態(tài)石蠟等，在較低溫度下即使采用高濃度的堿液也難洗凈。但是，當提高油污的溫度，他們的黏度就降低， 甚至形成液滴而利于除去。第二，促進化學反應的進行，-般的

21、說，溫度每上升10度，化學反應速度提奇一倍。第三，加速農 而活性劑分子的運動，從而促進浸潤、乳化、分散等作用。隨看溫度的升髙，溶液對污物的溶解能力也提髙。但是，并不是所 有場合都是溫度越高越好，各種脫脂劑有其適合的溫度范圍，在采用某些種類表血活件劑的脫脂液屮，過高的溫度會使表曲活 性劑析出聚集如同油珠附著在表面上，造成磷化膜發(fā)花不均勻。2. 脫脂時間在脫脂操作中，必須保證有足夠的脫脂時間，壓力噴射脫脂時間一般為1.5、3分鐘，浸漬脫脂為曠5分鐘（視汕污的種類 和*少而定）。增加脫脂時間，即延長脫脂液與油污的接蝕時間，從而提島脫脂效果。油污越多，脫脂時間就需越長。在流水 線作業(yè)中，往往不允許采用

22、太氏的時間，因此一般先用噴射予脫脂1分鐘，再用浸漬脫脂3分鐘。3. 機械作用在脫脂中，借助于壓力噴射或攪拌等機械作用是非常冇效的，因為，噴射時迫使新鮮的脫脂溶液與零件農面冇良好的接觸, 而口整個脫脂液含盤均勻，有利于提高脫脂效果：噴射時依靠機械作用力促使脫脂劑滲透和破壞油膜，從而冇效的迫使油污脫 離零件表面；噴射時促便脫離零件的油污乳化和分散于脫脂溶液中，防止汕污再吸附到洗凈的零件表而上。在中低溫脫脂中， 機械作用尤為重要。般的說，壓力噴射比浸漬脫脂速度快1倍以上。噴射壓力通常為（0.10.2）hpd（用于壓力噴射的脫脂劑 必須是低泡的，以免泡沫過篡影響正常操作和脫脂液流失），浸淡脫脂也不能認

23、為是靜上浸漬，必須裝備循環(huán)泵，使溶液不停的 攪動，每小時的循環(huán)雖:約為槽液體積的5倍。4. 脫脂劑對脫脂效果的影響脫脂劑的組成和使川方法対脫脂效果令很大的彩響。例如，含有表面活性劑的堿液脫脂比單獨的堿性物溶液脫脂效果好。 對于滴落點高的固態(tài)或半固態(tài)油脂，用溶劑消洗比用其他脫脂效呆有效。為提高油污的乳化和分散能力，適當提高脫脂劑中 表面活性劑的含量是有效的，不同的表面活性劑品種及不同的堿性物都使脫脂效果產生一定差并，良好的脫脂劑都是經(jīng)過大量 試驗，對其組分相互搭配比例進行反復篩選而確定的。對于含有農面活性劑的堿液脫脂劑，報有效的發(fā)揮洗凈作用是在表面活 性劑的臨界膠朿濃度的上限。使用過程中，脫脂劑

24、會不斷的被消耗，使?jié)舛冉档?，因此，必須定期的補加脫脂劑，以保持必要 的濃度。脫脂劑的脫脂效果與濃度并不是直線上升的關系，伙眥對于脫脂質雖要求很島的情況，不應當采取大幅度提髙濃度的 方法，而應該采用二次脫脂的辦法，倆個脫脂液可以是相同的，而且不必額外的提髙濃度。在實際使用中，必須考世各方面因索，使各個因索都控制在最佳狀態(tài)使脫脂達到満總:的效果。選用脫脂劑應注意的事項在進行脫脂前，應考慮脫脂劑的選擇及以下幾個方面：1. 被處理零件的材質不同的金屈在堿液小有不同的腐蝕界限，因此，必須根據(jù)零件的材質選擇介適的pii值的脫脂劑。見下表：各種金屬發(fā)生關蝕的臨界ph值為：鋅鋁錫黃銅硅鐵鋼鐵ph 10 111

25、1.513142. 油污的種類及數(shù)量要考慮零件上油污的化學性質（儲存時能否與周圍介質發(fā)生反應而影響脫脂,與脫脂液能否發(fā)生皂化反應）,油污的物態(tài) （固體或液體,油污中固態(tài)塵粒含量），油污對底材的吸附性（分子極性等情況，再選用合適的脫脂劑。例如動植物油是可 皂化的，因而在較髙溫度下用氫氧化鈉脫脂是有效的。礦物汕不發(fā)生皂化反應，用氫氧化鈉脫脂就不合適了，應用乳化性能好 的脫脂劑才能奏效。用-般的水基脫脂劑在低溫或屮溫定很難洗凈半固態(tài)的防銹脂，這時用溶劑脫脂杲很有效的。洗吸附性較 強的防銹汕比洗機械汕困難，因此，應該選用更好的脫脂劑來清洗防銹汕。3脫脂劑的正確選擇脫脂方法不同，對脫脂劑要求也不同。壓力

26、噴射脫脂因機械作用力大，脫脂效果好，但由于是處在極易起泡的狀態(tài)下，因 而選用低泡脫脂劑足必要的，浸漬脫脂的機械作用較弱，因此要選用脫脂性能更好的脫脂劑，適當?shù)脑黾用撝瑒┖亢脱邮厦?脂時間。5. 注總與下道工序的配合下道工序繪酸洗還是磷化，磷化詢有沒有表面調罄工序，都與脫脂劑的選用佇關。因為不同的詢處理與磷化配套，所得磷 化膜的質雖:不同，品質也不同。酸洗和強堿脫脂的磷化結晶大且疏松。對于脫脂，如果下道工序是薄型磷化處理，要選用低堿 度的帶表調處理的脫脂劑；如果冇單獨的表調工序，則只考慮脫脂效果，誠度影響不大，不必*慮；如果下道工序是酸洗除銹, 則不必選用帶表調的脫脂劑，而在磷化前單獨進行表調

27、處理：如工序間隔較長，則選用水洗后生銹傾向較小的脫脂劑（如磷酸 鹽類型的脫脂劑）或增加噴濕處理。對于油污較重或不易起清洗到位的表而，要采用手工預擦洗，他不僅是脫脂的要求，也能 明顯的改善磷化質量，經(jīng)預擦洗的磷化膜結晶細小、致密，而未經(jīng)預擦洗的結品則粗大的筋。脫脂效果的檢査檢查脫脂效果的方法冇很銳 例如；目視法、擦拭法、水浸潤法、接觸角法、硫酸銅法、殘留油份質雖法、比色法、熒光 法、紅外分光法等。最常用的是水浸潤法，即觀察脫脂水洗后的表而水膜連續(xù)完整情況。充分脫脂的表面，其水膜應連續(xù)完整, 無水珠懸掛。在磷化條件正常的情況下，觀察磷化膜也可檢査脫脂效果，只有在無油污的金屬表面才能形成外觀完整的均

28、勻磷 化膜，任何清洗方面的不足都會立即顯示出來。2、涂裝前除銹、除氧化皮鋼鐵熱加工時受氧化產生破而脆的氧化皮，如熱軋鋼板、熱處理零件、鍛件、焊接件都會有氧化皮。此外鋼鐵在儲運過程中， 接觸水或其他腐蝕介質，都極易出現(xiàn)一層黃銹。而這氧化皮和黃銹在涂層下時會加快鋼鐵的腐蝕速度?？梢姵浞值某ヤ撛湵?面的氧化皮利黃銹，對涂裝物得到冇效保護是非常重要的。除銹方法就倆栄，一是機械法，二是化學法。1、機械法1）手工打磨是便用簡單工具或打磨材料進行，對工作量不大的除銹作業(yè)采用此方法。一般方法為：用刮刀除銹；用研磨詩除銹；以及 用鋼絲刷除銹等。2）機械打磨除銹利用打磨除銹的工具或材料，以機械力驅動而除銹。例如

29、用砂布、砂紙、研磨膏、金屬絲刷等固定在固定的輪盤上，輪盤 靠近除銹面而轉動時就可在除銹面上打磨。3）噴砂、噴丸除銹用高壓空氣將沙了或金履粒向金屬制品表面噴射以除銹或除氧化皮。4）滾光除銹將制品和轉料起放在滾桶內旋轉或轉動，使物品與這些材料直接接觸、摩擦以除銹及除氧化皮。2、-般化學法化學除銹-般是酸洗法，做法也冇使用。1）酸洗在酸洗中，一般使用無機酸如鹽酸、硫酸及磷酸等，并常用酸洗緩蝕劑以減少基體金屬的溶解。特殊鋼或非鐵金屬則常川混介酸或草酸、鉆酸、檸椽酸等。小硫酸酸洗-般情況下鋼鐵大都使用硫酸酸洗,其濃度為98%的濃硫酸經(jīng)稀釋后使用,使用濃度不同，因而其除銹能力也不相同，此外, 溫度的影響很

30、大，- 般在60=0度是起除銹能力最強，除銹時間最短。-股常用的工業(yè)硫酸濃度為98%,其比重約為1.84g/ml, 濃硫酸何很強的氧化性，為無色油狀液體，無氣味，與水混合放出大雖的熱，硫酸還可以川來消洗不能用鹽酸酸洗的不銹鋼和 鋁合金零件。用濃毓酸酸洗因為連續(xù)使用而導致詼離子濃度增加時，酸洗能力會下降，當金屬表面冇硫酸鹽析出時，酸洗能力 大減，稱為酸液的老化。在10%的硫酸小，鐵離子濃度不能超過80、120g/硫酸較其他的酸容易引起滲紅現(xiàn)象。溫度越高，基體金屬吸氫速度俞高。酸的濃度高也增加滲氫傾向。當酸屮存在有as2o3、 sb2o3. h2s時，鐵上滲氫現(xiàn)彖增強。令時加入硝酸、俗酸等氧化劑2

31、5嚅以防|：這些物質產生不良的滲氫影響。b）鹽酸酸洗鹽酸也是酸洗小常見的酸"常用濃度為515%。工業(yè)鹽酸的濃度-般為3638%左右，為無色透明液體，密度約為1. 18g/ml, 眾藩在空氣中后胃煙，有刺激性酸味。故使用時一般稀釋一倍再用。一般在室溫下作業(yè)，即使加熱也不能超過40度。溫度高有 名種不利:氯化氫氣體揮發(fā)造成酸的損耗，有害人體，污染壞境，在溫度髙時滲氫現(xiàn)象明顯增強。雖然二價鐵離子在鹽酸中有 緩蝕作用，但當溶解鐵量增至100'120g/l時，為保持酸洗能力，盂追加酸量。鹽酸不能用來消洗不銹鋼和鋁合金，因為其中的 氯離子是能局部破壞鈍化膜的活性離子，是造成小孔腐蝕的主要

32、因索。鹽酸除銹較硫酸快，滲氫彫響亦較小，溶液小乂無殘渣、 酸泥等，作業(yè)比較方便。c）磷酸酸洗磷酸的價格較硫酸、鹽酸高的多，故雖有許多優(yōu)點，酸洗中并不常用。而h酸洗作用較慢，故不用于除氧化皮，而僅用于 除薄銹。在除銹厲形成有保護作用的磷酸鹽膜，故常用于涂裝和防銹油涂覆的前處理。工業(yè)磷酸的濃度般為85%,'密度為 1.685g/ml,無色粘稠狀液體而使用時需稀釋到520%,溫度為4080度。酸液中鐵離子溶解度小，為4050g/lo到達了此極限 的酸液已無使川價值，需要更新。滲氮問題在磷酸酸洗屮很小，可以不用考慮。d）硝酸-般商品濃硝酸的質量分數(shù)為6568%,密度為1.40g/ml,無色透明

33、液體。濃硝酸在空氣中冒煙，有刺激氣味，他有很強的 氧化性，濃度越人，氧化件越強,在30%時,低碳鋼零件溶解激烈，酸洗后表面潔凈、均勻，對中碳鋼溶解后表面渣多。硝酸對 人體有強烈的腐蝕作用。涂裝前鋼鐵件除銹很少采用，但迅對于不銹鋼構件，硝酸淸洗更為合適，硝酸用于清洗銅銹，效果特 好。e）氫氟酸氫氟酸貝-有強腐蝕性，能強烈的腐蝕玻璃或含硅化介物，因次一般密封在聚乙烯犁料容器中。工業(yè)用的質雖分數(shù)用0%,密 度為1. 14/ml,無色發(fā)煙液體，有刺激氣味，有毒，不能用手接觸，他是很好的銅類消洗劑。氫皴酸主要依靠軾離子的作用。m 離子與三價鐵離子絡合，即使質量分數(shù)為0.1%時，也可以很好的溶解氧化鐵。殘

34、液便于處理，用石灰中和即可。有機酸采用有機酸酸洗，成本較高，操作溫度較高，時間較長，但是也有其獨特處,如絡合性。常用的有檸檬酸、乙二胺四乙酸、 氨基磺酸和竣基乙酸等。這些有機酸淸洗主要依靠絡介性，將鐵離子以絡合的形式將其溶解,從而達到除銹的h的。2、酸洗緩蝕劑采用無機酸除銹時，會產生氫的析出，進而會導致“氫脆”現(xiàn)象=為了防止氫脆的發(fā)生，敍少基體的腐蝕，應采用緩蝕劑。 緩蝕劑是一種極性分子，他能選擇的在金屈農面的活性區(qū)域以吸附的方式形成一層保護膜，阻止酸與鐵繼續(xù)反應而達到緩蝕的 目的。目前大致所用的緩蝕劑為：1、醛-胺縮聚物類這類緩蝕劑是以甲廉和苯胺為原料，在酸性介質中聚介而成。，此種物質性能不

35、穩(wěn)定。2、硫啄及其衍生物這類緩蝕劑名川硫脈和二鄰甲苯硫臥這類緩蝕劑在較高溫下會分解，其抗氮脆能力較差。3、毗呢及其衍生物類這類緩蝕劑的原料是從煤焦汕或貝母汕煉制過程中的到的副產品中分離出來的，主要成分是毗i癥、嗤啡的衍生物的混介物。 這類緩蝕劑有很好的緩蝕性能和酸溶解性能，是一種高效的緩蝕劑，但是其奇特的臭味使他受到了限制。4、一些華工廠下腳料加工的緩蝕劑其成分復雜，有許多無用的物質夾雜在里邊,故質量穩(wěn)定上有問題。3、隣化處理所渭磷化處理是指金屬表而與含磷酸二氮鹽的酸性溶液接蝕，發(fā)生化學反應而在金屬表而生成穩(wěn)定的不溶性的無機化合物膜層 的-種表面的化學處理方法。所形成的膜稱為磷化膜。它的成膜機

36、理為：（以鋅系為例）a）金屬的溶解過程當金屬浸入磷化液中時，先與磷化液中的磷酸作用，生成-代磷酸鐵，并有大量的氫氣析出。其化學反應為：fc+2h3p04=fc(h21>01)2+ll2&#8226： t (1)上式表明，磷化開始時，僅有金屈的溶解，而無膜生成。b) 促進劑的加速上步反應籽放出的氫氣被吸附在金屈工件表面上，進而阻止磷化膜的形成。因此加入氧化型促進劑以去除氮氣。其化學反 應式為：3zn(h2p04)2+fe+2nan02=zn3(p04)2+2fep04+n2t+2nah2p04+4h20(2)上式是以亞硝酸鈉為促進劑的作用機理。c) 水解反應與磷酸的三級離解磷化槽液

37、中基木成分是一種或名種重金屬的酸式磷酸鹽，其分子式me(h2p04)2,這些酸式磷酸鹽溶于水，在一定濃度及pii 值下發(fā)生水解泛音法，產生游離磷酸：me (ii2p04) 2=mclipo4+h3po4 (3)3mehp04=me3(p04)2+h3po4(4)h3p03=h2p04-bh+=hp042-+2h+=p043-+3h+(5)由于金屬工件表面的氫離子濃度急劇下降，導致磷酸根各級離解平衡向右移動，最終成為磷酸根。d) 磷化膜的形成當金屬表而離解出的三價磷酸根與磷化楙液屮的(工件農面)的金屬離子(如鋅離子、鈣離子、猛離子、二價鐵離子)達 到飽和時，即結晶沉積在金屬工件表而上，晶粒持續(xù)增

38、長，直至在金屬工件表面上生成連續(xù)的不溶于水的黏結牢尚的磷化膜。2zn2+fe2卄2p(m3-+4h2()f zn2fe(p04)2&料8226彳；h20 i (6)3zn2+2p042-+4i120=zn3 (p04) 2&jj82264:1120 i (7)金屬工件溶解出的二價鐵離子一部分作為磷化膜的組成部分被消耗掉，而殘留在磷化槽液中的二價鐵離子，則氧化成三價 鐵離子，發(fā)生(2)式的化學反應，形成的磷化沉渣其主要成分是磷酸亞鐵，也有少量的me3(p04)2o1、磷化的分類方法有以下兒種：1、根據(jù)組成磷化液的磷酸鹽分類。冇磷酸鋅系、磷酸猛系、磷酸鐵系。此外還有在磷酸鋅中加鈣的

39、鋅鈣系，在磷酸鋅中加探、加僦的“三元體系”磷化等。2、根據(jù)磷化的溫度分類。有高溫(80度以上)磷化、中溫(50'70度)磷化和低溫磷化(40度以下)。3、按磷化施工法分類。有噴淋式磷化、浸潰式磷化、噴浸結介式磷化、涂刷世磷化。4、按磷化膜的質雖分類。有重量型(7. 5g/m2以上)，中量型(4.37.5g/m2),輕量型(i.廣4.3g/m2)和特輕量型(0. 31. ig/m2)。鐵鹽磷化膜最薄，其膜重為(0.3'l. 1) g/m2,屈于輕量型。鋅鹽磷化視配方而定，可以分為輕量型、中量型或重型磷化膜。 膜車范圍廣，在<1.0'5.0) g/m2之間。磷化成膜原

40、理可以用過飽和理論來解釋。即構成磷化膜的離子積達到該種不溶件磷酸鹽 的溶度積時，就在金屬表而沉積形成磷化膜。磷化處理的材料主要成分為酸式磷酸鹽，其分子式為me(h2p04)2o金屬離子me 通常為鋅、鎰、鐵等。這些酸式磷酸鹽均能溶解于水。在含冇氧化劑及各種添加劑的酸性磷化液中，磷酸一二氮鹽要發(fā)生離解， 產生金屬離子me和磷酸根離子,但此時離子積耒達到不溶性磷酸鹽的溶度積,并不產生膜的沉積:me (i12p04) 2me2+h2p04-i - hp04-+h+ip04-+h+為在適當?shù)臏囟认率沽谆号c被處理的金履表面接觸時，發(fā)生金屬的溶解反應fc+2h+-*fc2+h2 f由于上式反應，鐵與磷化

41、液界而處h+不斷被消耗，引起pii值上升，這就又促使了三步離解反應。于是界而處恥2+與po43- 濃度不斷上升，直到mc2+po43->lmc3(po4)2時，就產生mc3(p04)2不溶性磷酸鹽的沉積，覆蓋在金屬表面，構成磷化膜。但是，上式生成的緘氣吸附在金屈衣面，造成所謂的陰極極化，使磷化反應懂得進程受到阻礙。因此耍添加一定蚩達到的 氧化劑作為陰極公極化劑，以保證磷化反應在規(guī)定的時間內完成。氫氣被氧化劑氧化成水除掉。產生fc2+除部分參與成脫形成 zn&shy;2fe(p04)2&#82264：h20外,剩余部分被氧化成fe3+, fe3+與p043-結合成濃度積很小

42、的fep04,成為淤渣沉淀出來排除 于體系外。2、隣化膜質量評定項目與方法1、外觀目視法好的磷化膜外觀均勻完整細密、無金屬亮點、無白灰。鋅系磷化膜為灰色膜，鐵系磷化為彩虹色膜。而鋁及鋁合金則為無 色或彩色鋁皮膜。2、微觀結構顯微鏡法以金相顯微鏡或電子顯微鏡將磷化膜放大到1001000倍，觀察結晶形狀、尺寸大小及排部情況。結胡形狀以柱狀胡為好。 結晶尺寸小些為好，一般控制在兒i微米以下，排部越均勻，孔隙率越小越好。3、厚度(或重量法)測定法對于鋼板的磷化膜方法是將磷化板浸在75度，質雖分數(shù)喂%的鉆酸溶液中(1015) min以去除磷化膜，然后除去膜層前后的重就差求的膜垂。3、腐蝕性能測立法垠常川

43、的是硫酸餉點滴實驗法?，F(xiàn)在常與下道工序進行后根據(jù)用戶要求進行鹽霧試驗、耐溫熱試驗或循環(huán)周期試驗等。4、抗沖擊試驗常常是進行涂裝后一起測定，當用49n&#8226;cm對涂裝后的磷化板進行沖擊試驗時，當沖擊后的樣板的反面沖擊點不產生放射性裂紋時，即可確定該磷化膜的質量較好。5、二次附著力測定磷化膜涂裝后測定的附著力為一次附著力。在一定條件下進行耐溫水實驗后測定的附著力稱為二次附著力。一般是在耐水 試驗后的樣板上用劃格法作附著力的測定，以膠帶剝離后觀察涂膜脫落等級，-般均為平行比較實驗。6、隣化膜孔隙率的測定取14%的nacl.和3%的鐵孰化鉀溶液，表血活件劑的質量分數(shù)為0. 1%的蒸飾水

44、溶液，保存在褐色瓶中24小時，用濾紙過濾。 使用時將濾紙切成長、寬均為2.5厘米的紙片，用眾料鍛子將紙片浸入上述溶液中，捉出滴凈篡余試液，將他覆蓋在戴測的磷 化膜農面，經(jīng)過一段時問（1分鐘）后將試紙拿掉，觀察膜層表面，有蘭色斑點處農示冇孔隙部分。6、無化膜的耐敬性比較磷化膜在浸堿液0. lmol/l的氫氧化鈉，25度，5分鐘前后的質量差，可以得到磷化膜在堿液中的溶解量。7、磷化膜的耐酸性比較磷化膜在ph值位為2的酸液中的溶解敏來評價磷化膜的耐酸性。8、磷化膜p比p比最初定義為p/（p+i【），其中p為磷酸二鋅鐵，i【為磷酸鋅，因此p比的高低農示磷化膜中磷酸二鋅詼所占比率的高低。p 比高的磷化膜

45、其結品水不易失水，也不易復水，其耐蝕性比低p比的磷化膜好。3、彩響隣化的因素影響磷化的因素很筋，當磷化膜出現(xiàn)質量問趣時，可以從磷化工藝參數(shù)、促進劑、磷化工藝（含設備）管理以及被處理鋼 材表面幾大方面考慮。一、磷化工藝參數(shù)的影響1、總酸度總酸度過低、磷化必受影響，因為總酸度是反映磷化液濃度的一項指標?？刂瓶偹岫鹊囊饬x在于使磷化液屮成膜離子濃度保持在必要的范圍內。2、游離酸度游離酸度過高、過低均會產生不良影響。過高不能成膜，易出現(xiàn)黃銹；過低磷化液的穩(wěn)定性受威脅, 生成額外的殘渣.游離酸度反咲磷化液中游離11+的含扯?？刂朴坞x酸度的愆義在于控制磷化液中磷酸二氫鹽的離解度，把成膜 離子濃度控制在一個必

46、須的范圍。磷化液在使用過程中，游離酸度會有緩慢的升商，這時要用堿來中和調胳，注總:緩慢加入， 充分攪拌，否則堿液局部過濃會產生不必耍的殘渣，出現(xiàn)越加堿，游離酸度越崗的現(xiàn)象。單看游離酸度和總酸度是沒冇實際恁 義的，必須一起考慮。3、酸比酸比即指總酸度與游離酸度的比值。-般的說酸比都在5'30的范閘內。酸比較小的配方，游離酸度髙，成膜速度慢，磷化時間長，所需溫度高。酸比較人的配方，成膜速度快，磷化時間短，所需溫度低。因此必須控制好酸比。4、溫度磷化處理溫度與酸比一樣，也是成膜的關鍵因素。不同的配方都有不同的溫度范圍，實際上，他在控制著磷化液中的成膜離子的濃度。溫度高，磷酸二緘鹽的離解度大，

47、成膜離子濃度相應高些，因此可以利用此種關系在降低溫度 的同時提高酸比，同樣可達到成膜，其關系如下：70c 60"c 50*c /10"c30*c 20*c1/5 1/7 1/10 1/151/201/25生產單位確定了某配方后，就應該嚴格控制好溫度，溫度過髙要產生大量沉渣，磷化液失去原冇平衡。溫度過低，成膜 離子濃度總達不到濃度積，不能生成完整磷化膜。溫度過烏，磷化液中可溶性磷酸鹽的離解度加大，成膜離子濃度大幅度提崗, 產生不必要的沉渣，白白浪費了磷化液中的有效成分，原有的平衡被迫壞，形成一個新的溫度下的平衡，如，低溫磷化液在溫 度失控而升高時,h2po4-h+po43-的

48、離解反應向右進行，從而使磷酸根濃度升高，產生磷酸鋅沉淀，使磷化液的酸比白動升高。當磷化液恢復到原有的溫度 時，原冇的平衡并不能恢復。因此實際中，當磷化液超過一定溫度后，再降低到原來的溫度時，如果不進行調整，就冇可能磷 化不上。從減少沉渣，穩(wěn)定槽液，保址質雖來看，磷化液的溫度變化越小越好。5、時間-各個呪方都冇規(guī)定的工藝時間。時間過短，成膜駅不足，不能形成致密的磷化膜層。時間過長，由于結晶在已形成的膜上繼續(xù)生長，可能產生有疏松表而的粗好膜。二、促進劑的影響促進劑是必不可少的成分，如果沒有他們，磷化將失去意義。磷化液中的促進劑，主要指某些氧化劑。氧化劑是作為陰極去極 化劑而在隣化配方屮采用的種化學

49、反應型的加速劑。他的主要作用是加速氫離子在陰極的放電速度，促使磷化第一階段的酸 蝕速度加快，因此可以稱為金屈腐蝕的催化劑。當金屈農面接觸到磷化液時，首先發(fā)生以下反應：fe+2h+-*fe2卄h2f這個反應能夠消耗大魚的氮離子，促使固液界面的ph上升，進而促使磷化液中的磷酸二氫鹽的三級離解平衡右移，以致使 鋅離子濃度和磷酸根濃度儀界血處達到溶度積而成膜。如果不添加一些有效物質，陰極析出的氫氣的滯留會逍成陰極極化，使 反應不能繼續(xù)進行，因而磷酸鹽膜的沉積也不能連續(xù)下去。因此，凡能加速這個反應的物質，必能加速磷化。氧化劑正是起著 陰極去極化的作用而加速反應。常用的氧化劑有硝酸鹽、亞硝酸鹽、雙氧水、渓

50、酸鹽、碘酸鹽、鉗酸鹽、有機硝基化合物、有機過氧化物等。最常用的主 要是硝酸鹽、氯酸鹽、亞硝酸鹽。單獨使用硝酸鹽做氧化劑時，不能將二價鐵完全氧化成三價鐵，使溶液中二價鐵離子濃度枳累升髙，影響磷化膜的生長速 度。因此,不單獨便用他，而是與亞硝酸鹽或氯酸鹽等配合便用。但是，亞硝酸根、氯酸根的氧化性太強,如果用量過多,會 使鋼鐵表面發(fā)生鈍化，阻礙磷化反應的進行。因此必須加入適最的亞硝酸鹽或氯酸鹽。亞硝酸鹽的缺點是在酸性磷化液中不穩(wěn)定，容易分解，需不斷補充，否則磷化膜極易發(fā)黃。他分解產生的酸氣易使未磷化 的濕工件生銹。氯酸鹽雖然不能產生酸性氣體，在酸液中也穩(wěn)定，但是他會還原成氯離子。氯離子在槽液中枳累，

51、若隨后的水洗不充分， 使氯離子卅在工件上，會帯來很大的后想。一方而污染電泳槽液，另一方而留在涂層下，會加快腐蝕速度。過氧化氫尤其獨持的優(yōu)點，他的還原產物是水，他是工業(yè)開發(fā)中最強的氧化劑。使用的濃度很低，大約o.oro. lg/l,但是 他在酸中更不穩(wěn)定，控制要求很高。此外還有更巧妙的有機氣化還原劑，比如恵醍類衍生物。從原理上看，這上一種不消耗的循環(huán)使用的加速劑，他只起氧化 載體的作用，利用其氣化性醜先與磷化第一階段產生的氫氣作用，自身被還原成酚，再用強制方法使磷化液與氧氣接觸，發(fā)生 還原反應，乂恢復成醍，同時給了磷化膜形成反應時必要的氧化電勢。目前工業(yè)生產中常用的是硝酸鹽、亞硝酸鹽、氯酸鹽、

52、有機硝基化合物、雙氧水的不同紐合。硝酸鹽、氯酸鹽、有機硝基化合物等在磷化液中都較穩(wěn)定,除定期抽查外,一般不進行 日常檢測。而亞硝酸鹽則需隨時檢測。濃度不夠時，立即反映在磷化膜外觀泛黃生銹，因此必須重視。齊種加速劑系統(tǒng)的性能1硝酸鹽：加速性高，穩(wěn)定性好2硝酸鹽+亞硝酸鹽：加速性高，穩(wěn)定性好3氯酸鹽:加速性高,穩(wěn)定性好,但要還原出氯離子4氯酸鹽+亞硝酸戰(zhàn)：加速性高，穩(wěn)定性低，有氯離子還原出5高氮有機化合物：用雖少，穩(wěn)定性烏，但有還原物積累有的色澤深，影響測定6氯酸鹽+有機含氮化合物加速性高，還原物的色澤影響測定7過氧化氫：加速性島，穩(wěn)定性低8氯酸鹽+亞硝酸鹽卜硝酸鹽：加速性髙，穩(wěn)定性低三、被處理鋼

53、材表而狀態(tài)的彩響近來的研究發(fā)現(xiàn)表明作為磷化膜基底的金屬材料的表面狀態(tài)對磷化質最影響很大?，F(xiàn)歸納如下：1、農面碳的污染鋼鐵表面碳的污染對磷化處理非常不利，磷化膜質雖差。礦濃度人的鋼板耐式性差。碳濃度高的部位，磷酸鋅結晶不能析 出,造成磷化膜缺陷,鹽霧試驗中會早期起泡和剝落。因此選材時就應注意這一點。2、鋼鐵表面氧化膜鋼鐵表而氧化膜的療度直接影響磷化及效果。用偏光分析氧化膜與耐蝕性z間關系肩發(fā)現(xiàn)：當氧化膜療度小于16*10-6佃 時較好。氧化膜過厚則耐蝕性差，當出現(xiàn)蘭色的氧化膜時，常常磷化不上。3、鋼板農面的結晶方位冇報導在改變熱處理溫度等鋼板制造條件時，鋼板表面冇不同的結晶方位，而結晶方位的不同乂彫響著磷化性。實驗認為： （111）面反應性高，其在有氧化劑存在時比英他結晶防衛(wèi)有較大的溶解度，這有利與磷化反應第一步驟酸蝕,無疑也有利 于整個磷化過程。4、冷軋鋼板