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磷化处理知识

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人气:-发表时间:2016-04-13 10:13【

磷化处理知识

 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,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。 

  (二)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。

  (三)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。

  

  二、磷化分类

  1、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。

  (3)低温型

  30-50℃ 节省能源,使用方便。

  (4)常温型

  10-40℃ 常(低)温磷化(除加氧化剂外,还加促进剂),时间10-40分钟,溶液游离酸度与总酸度比值为1:(20-30),膜厚为0.2-7 g/m2。

  优点:不需加热,药品消耗少,溶液稳定。

  缺点:处理时间长,溶液配制较繁。

  2、按磷化液成分分类

  (1)锌系磷化

  (2)铁系磷化

  (3)锰系磷化

  3、按磷化处理方法分类

  (1)化学磷化

  将工件浸入磷化液中,依靠化学反应来实现磷化,目前应用广泛。

  (2)电化学磷化

  在磷化液中,工件接正极,钢铁接负极进行磷化。

  4、按磷化膜质量分类

  (1)重量级(厚膜磷化) 膜重7.5 g/m2以上。

  (2)次重量级(中膜磷化)膜重4.6-7.5 g/m2。

  (3)轻量级(薄膜磷化)膜重1.1-4.5 g/m2。

  (4)次轻量级(特薄膜磷化)膜重0.2-1.0 g/m2。

  5、按施工方法分类

  (1)浸渍磷化 

  适用于高、中、低温磷化 特点:设备简单,仅需加热槽和相应加热设备,最好用不锈钢或橡胶衬里的槽子,不锈钢加热管道应放在槽两侧。

  (2)喷淋磷化 

  适用于中、低温磷化工艺,可处理大面积工件,如汽车、冰箱、洗衣机壳体。特点:处理时间短,成膜反应速度快,生产效率高,且这种方法获得的磷化膜结晶致密、均匀、膜薄、耐蚀性好。

  (3)刷涂磷化

  上述两种方法无法实施时,采用本法,在常温下操作,易涂刷,可除锈蚀,磷化后工件自然干燥,防锈性能好,但磷化效果不如前两种。

  三、磷化作用及用途

  1、磷化作用

  (1)涂装前磷化的作用

  ①增强涂装膜层(如涂料涂层)与工件间结合力。

  ②提高涂装后工件表面涂层的耐蚀性。

  ③提高装饰性。

  (2)非涂装磷化的作用

  ①提高工件的耐磨性。

  ②令工件在机加工过程中具有润滑性。

  ③提高工件的耐蚀性。

  2、磷化用途

  钢铁磷化主要用于耐蚀防护和油漆用底膜。

  (1)耐蚀防护用磷化膜

  ①防护用磷化膜 用于钢铁件耐蚀防护处理。磷化膜类型可用锌系、锰系。膜单位面积质量为10-40 g/m2。磷化后涂防锈油、防锈脂、防锈蜡等。

  ②油漆底层用磷化膜

  增加漆膜与钢铁工件附着力及防护性。磷化膜类型可用锌系或锌钙系。磷化膜单位面积质量为0.2-1.0 g/m2(用于较大形变钢铁件油漆底层);1-5 g/m2(用于一般钢铁件油漆底层);5-10 g/m2(用于不发生形变钢铁件油漆底层)。

  (2)冷加工润滑用磷化膜

  钢丝、焊接钢管拉拔 单位面积上膜重1-10 g/m2;精密钢管拉拔 单位面积上膜重4-10 g/m2;钢铁件冷挤压成型 单位面积上膜重大于10 g/m2。

  (3)减摩用磷化膜

  磷化膜可起减摩作用。一般用锰系磷化,也可用锌系磷化。对于有较小动配合间隙工件,磷化膜质量为1-3 g/m2;对有较大动配合间隙工件(减速箱齿轮),磷化膜质量为5-20 g/m2。

  (4)电绝缘用磷化膜

  一般用锌系磷化。用于电机及变电器中的硅片磷化处理。

  四、磷化膜组成及性质

  分类 磷化液主要成份 膜组成 膜外观 单位面积膜重/ g/m2

  锌系 Zn(H2PO4)2 磷酸锌和磷酸锌铁 浅灰→深灰 1-60

  

  锰系 Mn(H2PO4)2 和Fe(H2PO4)2 磷酸锰铁 灰→深灰 1-60

  

  铁系 Fe(H2PO4)2 磷酸铁

  深灰色 5-10

  2.磷化膜组成

  磷化膜为闪烁有光,均匀细致,灰色多孔且附着力强的结晶,结晶大部分为磷酸锌,小部分为磷酸氢铁。锌铁比例取决于溶液成分、磷化时间和温度。

  3、性质

  (1)耐蚀性

  在大气、矿物油、植物油、苯、甲苯中均有很好的耐蚀性,但在碱、酸、水蒸气中耐蚀性较差。在200-300℃时仍具有一定的耐蚀性,当温度达到450℃时膜层的耐蚀性显著下降。

  (2)特殊性质

  如增加附着力,润滑性,减摩耐磨作用。

  五、磷化工艺流程

  除油除锈→水洗→磷化→水洗→磷化后处理

  



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