磷化技術(shù)培訓(xùn)

磷化技術(shù)培訓(xùn)

生產(chǎn)部

江蘇固格瀾柵防護(hù)設(shè)施有限公司磷化的定義什么是磷化磷化是指將金屬工件(如鋼鐵、鋅、鋁)浸入（或噴淋或涂刷）含有磷酸、磷酸鹽和其他化學(xué)物質(zhì)的微酸性溶液中，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而在金屬工件表面生成一層主要為不溶或難溶的磷酸鹽膜層的一種化學(xué)處理方法，該磷酸鹽膜稱為磷化膜。磷化的作用保護(hù)作用：提高金屬的耐蝕性。為涂膜創(chuàng)造良好基底：提高金屬基體與涂層的結(jié)合力。提供清潔表面。磷化膜（膜重≥3g/㎡）能改善材料的冷加工性能，如拉絲、拉管、擠壓等。磷化膜（膜重≥7.5g/㎡）能明顯改進(jìn)工件的表面摩擦性能，使得工件的摩擦因數(shù)降低，以促進(jìn)其滑動。（如發(fā)動機活塞環(huán)、齒輪、制冷壓縮機、軸承支座等防銹耐磨磷化）磷化的分類按磷化膜種類分：鋅系、鐵系、鋅鈣系、鋅錳系、錳系、非晶相鐵系六大類按磷化方式分：浸漬磷化、噴淋磷化、刷涂磷化按磷化溫度高低分：高溫磷化、中溫磷化、常溫磷化按磷化膜單位面積膜層質(zhì)量分（附用途）：A、次輕量級膜重0.2-1.0g/㎡（用作耐蝕性要求較低的涂裝底層）B、輕量級膜重1.1-4.5g/㎡（用作涂裝底層）C、次重量級膜重4.6-7.5g/㎡（用作基本不變形的工件涂裝底層）D、重量級膜重7.5g/㎡以上（不宜作涂裝底層；常用作功能磷化膜層，如防銹耐磨磷化膜層等）磷化技術(shù)的發(fā)展趨勢低溫低能耗低毒低污染低濃度低成本適用新型涂裝方式無需經(jīng)常清理（或不需清理）磷化的成膜機理磷化工作液的主要組成為酸式磷酸鹽，在含有氧化劑、催化劑的情況下，酸式磷酸鹽的水溶液與潔凈的金屬表面相接觸產(chǎn)生化學(xué)、電化學(xué)反應(yīng)，在金屬表面生成一層不溶或難容于水的磷酸鹽。磷化前后工件表面狀況鍍鋅板材

鐵板磷化成膜的四個步驟隨著對磷化研究逐步深入，當(dāng)今，各學(xué)者比較贊同的觀點是磷化成膜過程主要是由如下四個步聚組成：金屬基體的腐蝕氧化去氫磷酸根的多級電離磷化膜的生成金屬基體的腐蝕酸的浸蝕使基體金屬表面H+濃度降低:Fe–2e→Fe2+

2H++2e→2[H]Fe+2H+→Fe2++H2(1)氧化去氫第一步產(chǎn)生的氫原子吸附在金屬基體會對磷化反應(yīng)造成不良影響，因此需要氧化去除。[O]+[H]→[R]+H2OFe2++[O]→Fe3++[R]（2）式中[O]為促進(jìn)劑（氧化劑），[R]為還原產(chǎn)物，由于促進(jìn)劑氧化掉第一步反應(yīng)所產(chǎn)生的氫原子，加快了反應(yīng)（1）的速度，進(jìn)一步導(dǎo)致金屬表面H+濃度急劇下降。同時也將溶液中的Fe2+氧化成為Fe3+。磷酸根的多級離解

H3PO4→H2PO4–+H+H2PO4-→HPO42-+H+HPO42-→PO43-+2H+（3）由于金屬表面的H+濃度急劇下降，導(dǎo)致磷酸根各級離解平衡向右移動，最終為PO43-。磷化膜的形成當(dāng)金屬表面離解出的PO43-與溶液中（金屬界面）的金屬離子（如Zn2+、Mn2+、Ca2+、Fe2+）達(dá)到溶度積常數(shù)Ksp時，就會形成磷酸鹽沉淀。

Zn2++Fe2++PO43-+H2O→Zn2Fe(PO4)2?4H2O↓（4）

3Zn2++2PO43-+4H2O→Zn3(PO4)2?4H2O↓（5）

磷酸鹽沉淀與水分子一起形成磷化晶核，晶核繼續(xù)長大成為磷化晶粒，無數(shù)個晶粒緊密堆集形成成磷化膜。

磷酸鹽沉淀的副反應(yīng)磷酸鹽沉淀的副反應(yīng)將形成磷化沉渣：Fe3++PO43-→FePO4↓（6）從以上機理可以看出：適當(dāng)?shù)难趸瘎┛商岣叻磻?yīng)（2）的速度。較低的H+濃度可使磷酸根離解反應(yīng)（3）的離解平衡更易向右移動離解出PO43-。金屬表面如存在活性點面結(jié)合時，可使沉淀反應(yīng)（4）、（5）不需太大的過飽和即可形成磷酸鹽沉淀晶核。磷化沉渣的產(chǎn)生取決于反應(yīng)（1）與反應(yīng)（2），溶液H+濃度高，促進(jìn)劑強均使沉渣增多。磷化工藝參數(shù)游離酸度（FA）：指磷化槽液中的游離酸的濃度?？偹岫?TA)：指反映磷化槽液濃度的一項指標(biāo),是指磷化槽液中配合酸和游離酸濃度的總和。酸比：總酸/游離酸＝酸比。促進(jìn)劑濃度：反應(yīng)磷化工作液中促進(jìn)劑的含量。磷化溫度。磷化時間。游離酸度游離酸度過高,成膜困難,工件表面泛黃,抗蝕性能降低,膜層表面浮粉增多，可加中和劑調(diào)整。游離酸度過低,工件腐蝕反應(yīng)緩慢,磷化膜難以形成,磷化槽液不穩(wěn)定,易產(chǎn)生磷酸鋅沉淀,引起工件表面掛灰,會導(dǎo)致工件邊角部位產(chǎn)生發(fā)花現(xiàn)象，加磷酸調(diào)整?？偹岫瓤偹岫冗^高,磷化膜結(jié)晶粗糙,表面易產(chǎn)生浮粉,磷化沉渣增加，可加水調(diào)整?？偹岫冗^低,磷化速度緩慢,磷化膜生成困難,磷化膜結(jié)晶粗糙疏松,磷化膜變薄,耐蝕性也差，可加磷化劑調(diào)整。酸比酸比越高,磷化膜越細(xì)、越薄，過高不易成膜、渣多。酸比過小，磷化膜結(jié)晶粗大,疏松。常溫磷化的酸比一般在20-30左右。促進(jìn)劑促進(jìn)劑濃度過高，磷化速度快,沉渣多,易發(fā)彩。促進(jìn)劑濃度過低,磷化反應(yīng)速度慢,成膜困難，易發(fā)黃生銹。磷化溫度磷化溫度高,有利于磷化膜的形成,磷化速度快,磷化膜厚且結(jié)晶粗大。磷化溫度低,磷化速度慢,結(jié)晶較細(xì)，磷化時間長。磷化時間時間過短，磷化膜的成膜量不足，磷化膜不連續(xù)也不致密。時間過長，結(jié)晶可能在已經(jīng)形成的磷化膜上繼續(xù)生長，進(jìn)而產(chǎn)生疏松粗糙的厚膜。磷化工藝參數(shù)檢測總酸度的檢測：取10ml工作液于250ml錐形瓶中，注入50ml蒸餾水，滴3～4滴酚酞指示劑攪勻，并用0.1NNaOH標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行滴定至粉紅色，所消耗0.1NNaOH標(biāo)準(zhǔn)液的毫升數(shù)即為總酸度的點數(shù)。磷化工藝參數(shù)檢測游離酸度的檢測：取10ml工作液于250ml錐形瓶中，注入50ml蒸餾水，滴3～4滴溴酚藍(lán)指示劑攪勻，并用0.1NNaOH標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行滴定使之由黃色變至青紫色，所消耗0.1NNaOH標(biāo)準(zhǔn)液的毫升數(shù)即為游離算酸度的點數(shù)。磷化工藝參數(shù)檢測促進(jìn)劑濃度檢測：取工作液注滿U型彎管中，放入2～3g的氨基磺酸，將U型彎管倒置3秒鐘左右，馬上倒回來，此時U型彎管中讀得的真空氣的點數(shù)即為促進(jìn)劑濃度。鋅系磷化膜常見弊病及處理方法膜層外觀產(chǎn)生原因解決方法工件整體無膜，有時發(fā)藍(lán)1.總酸度游離酸度偏低1.添加磷化液2.無促進(jìn)劑2.添加促進(jìn)劑3.溫度太低3.適當(dāng)加溫膜層完好，只有部件無膜1.工件重疊1.增大工件間隙2.加工硬化層2.加強酸洗3.油層第二次附著3.加強除油后潔凈面保護(hù)膜層薄，結(jié)晶過細(xì)1.時間過短1.延時2.溫度過低2.適當(dāng)升溫3.促進(jìn)劑含量偏高3.加強攪拌4.游離酸度，總酸度過低4.添加磷化液膜層粗糙,多孔1.工件磷化前未洗凈1.加強清洗2.磷化前生銹

2.減短工序間空停時間3.表調(diào)失效3.調(diào)換表調(diào)4.酸洗過度4.減短酸洗時間膜層發(fā)黃，疏松1.總酸度和酸比太低1.添加磷化液調(diào)整酸比2.促進(jìn)劑含量偏低2.添加促進(jìn)劑3.溫度低，時間短3.合理調(diào)整溫度，時間4.表調(diào)失效4.調(diào)換表調(diào)5.磷化后洗不凈5.加強磷化后清洗發(fā)花，膜層不均勻，有明顯流痕1.除油不充分或除油后清洗不良1.加強除油及其后清洗2.磷化液濃度不均或受酸堿污染2.調(diào)換或調(diào)整磷化工作液3.工序間滯留時間過長3.減短滯留時間膜層掛灰，手擦留有白色灰狀物1.槽內(nèi)含渣太多1.定期清渣2.酸比太大2.調(diào)整酸比3.溫度過高3.降低溫度4.促進(jìn)劑含量過高4.加強攪拌5.中和劑添加過多過快5.充分溶解后緩慢添加6.工件表面殘留不溶物6.加強清除，特別是除油膜呈彩虹斑1.促進(jìn)劑含量過多或分散不均1.加強攪拌2.游離酸過低2.添加磷酸3.溫度過低3.適當(dāng)升溫4.表調(diào)失效4.調(diào)換表調(diào)5.除油不徹底5.加強除油鋼鐵工件涂漆前磷化處理技術(shù)條件GB6807-861、待處理的工件應(yīng)符合的要求2、前處理a脫脂后工件表面質(zhì)量要求b酸洗后工件表面質(zhì)量要求3、磷化處理a磷化膜的外觀b磷化膜的重量c磷化膜的耐蝕性4、后處理待處理的工件應(yīng)符合下列要求

無特別規(guī)定時,工件的機械加工,成型,焊接和打孔應(yīng)在處理前完成。工件的表面質(zhì)量應(yīng)符合技術(shù)文件的規(guī)定。特殊用途的零件,應(yīng)在磷化處理前消除應(yīng)力及處理后消除氫脆。磷化前處理

工件表面的油污,銹及氧化皮可用一種或幾種方法清理。脫脂后的工件,不應(yīng)有油脂,乳濁液等污物,其表面應(yīng)能被水完全潤濕。酸洗后工件,不應(yīng)有目視可見的氧化物,銹及過腐蝕現(xiàn)象,其表面應(yīng)色澤均勻。噴拋丸清理后的工件,不應(yīng)有漏噴,磨料粘附,銹蝕及油污,其表面應(yīng)露出金屬本色。磷化處理磷化處理的主要施工方法可采用浸漬法,噴淋法或浸噴組合的方法進(jìn)行。對于輕度油污或銹蝕的工件,可以采用前處理和磷化或采用脫脂,除銹,磷化和鈍化一步法進(jìn)行。磷化處理可以在以鋅,錳,鋅鈣,堿金屬,其他金屬或氨的磷酸二氫鹽為主要成分的溶液中進(jìn)行。磷化槽液的配制,調(diào)整及管理應(yīng)按工藝規(guī)定的要求進(jìn)行。盛裝磷化液的槽體材料或襯里材料應(yīng)耐磷酸鹽腐蝕,所有制作磷化設(shè)備的材料或接觸槽液的材料應(yīng)不影響磷化液及損害磷化膜質(zhì)量。磷化膜的外觀磷化后工件的顏色應(yīng)為淺灰色到深灰色或彩色,膜層應(yīng)結(jié)晶致密,連續(xù)和均勻。磷化后的工件具有下列情況或其中之一時,均為允許缺陷：1輕微的水跡,重鉻酸鹽的痕跡,擦白及掛灰現(xiàn)象。2由于局部熱處理,焊接以及表面加工狀態(tài)的不同而造成顏色和結(jié)晶不均勻。3在焊縫的氣孔和夾渣處無磷化膜。磷化后的工件具有下列情況之一時,均為不允許缺陷：1疏松的磷化膜層。2有銹蝕或綠斑。3局部無磷化膜(焊縫的氣孔和夾渣處除外)。4表面嚴(yán)重掛灰。磷化膜耐蝕性能

浸漬法:將工件或試樣(已降至室溫)浸入3%的氯化鈉(NaCl)的水溶液中,在15-25℃下,1個小時后,取出工件或試樣,隨之洗凈,吹干,目視檢查磷化表面是否出現(xiàn)銹蝕(棱邊,孔,角及焊縫處除外)。點滴法：在15-23℃下,磷化表面滴一滴檢驗溶液,同時啟動秒表,觀察滴液從天藍(lán)色變?yōu)闇\黃色或淡紅色的時間。點滴法用作工序間磷化膜質(zhì)量的快速檢驗,其變色時間由供需雙方商定。點滴法本方法適用于穩(wěn)定性生產(chǎn)中,工序間磷化膜耐蝕性能的快速檢驗.1、檢驗溶液的成份和含量：硫酸銅CuSO4.5H2O41g/L氯化鈉NaCl35g/L0.1N鹽酸HCl13ml/L注:a.檢驗溶液應(yīng)使用化學(xué)純試劑和蒸餾水配制。b.溶液在5-35℃下有效期限為一周。2檢驗方法在15-23℃下,磷化表面滴一滴檢驗溶液,同時啟動秒表,觀察滴液從天藍(lán)色變?yōu)闇\黃色或淡紅色的時間。3驗收標(biāo)準(zhǔn)點滴法用作工序間磷化膜質(zhì)量的快速檢驗,其變色時間由供需雙方商定。后處理1為了提高磷化膜的耐腐蝕性能,水洗后磷化工件建議在鉻酸,重鉻酸鹽或其他類型的鈍化液中進(jìn)行鈍化。2磷化或鈍化后的工件,一般情況下應(yīng)進(jìn)行水洗,為了提高工件表面的清洗質(zhì)量,可采用脫離子水作最終水洗。3最終水洗后的工件,一般需干燥后方可涂漆。4為了防止工件表面被污染或重新銹蝕,干燥后應(yīng)盡快的涂漆。5磷化與涂漆間隔一般不超過16個小時,對特殊的加工工序及特殊的零件可適當(dāng)延長間隔時間,但此期間的工件表面不得被污染或重新銹蝕。漆膜耐蝕性能檢驗方法經(jīng)按規(guī)定處理并干燥后的磷化試樣,按GB1765-79<<測定耐濕熱,耐鹽霧,耐候性(入工加速)的漆膜制備法>>中第3條制板方法的規(guī)定,噴涂一層厚度為25-35um的A04-9白色氨基烘漆,室溫干燥30min,再放入恒溫鼓風(fēng)烘箱中,在溫度102-107℃下烘2h,干燥后的試樣,用石蠟和松香1:1的混合物或性能較好的自干漆封邊,封孔,在室外溫下置放24h,待試。制備后的試樣,用18號縫紉機針將漆膜劃成長2cm的交叉對角線(劃痕深至鋼鐵基體,對角線不貫穿對角,對角線端