100次浏览 发布时间:2024-09-11 08:22:55
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:
1)给基体金属提供保护,在一定程度上防止金属被腐蚀;
2)用于涂漆前打底,提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力;
3)在金属冷加工工艺中起减摩润滑使用。
磷化分类
1.按磷化处理温度分类
(1)高温型
80~98℃处理时间为10-20分钟,形成磷化膜厚达10-30g/㎡;
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/㎡;
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,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;
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)锌钙系磷化
(3)铁系磷化
(4)锰系磷化
(5)复合磷化 磷化液由锌、铁、钙、镍、锰等元素组成。
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,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/㎡以上。
(2)次重量级(中膜磷化)膜重4.6-7.5 g/㎡。
(3)轻量级(薄膜磷化)膜重1.1-4.5 g/㎡。
(4)次轻量级(特薄膜磷化)膜重0.2-1.0 g/㎡。
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。
磷化用途
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。
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。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。
(2)冷加工润滑用磷化膜
钢丝、焊接钢管拉拔;精密钢管拉拔;钢铁件冷挤压成型等;
(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。
(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。
磷化膜性质
1.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。
2.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。
磷化流程
除油→水洗→水洗→表调→磷化处理→水洗→水洗→烘干→涂装
影响因素
1.温度
温度越高,磷化层越厚,结晶越粗大。
温度越低,磷化层越薄,结晶越细。
但温度不宜过高,否则Fe2+易被氧化成Fe3+,加大沉淀物量,溶液不稳定。
2.游离酸度
游离酸度指游离的磷酸。其作用是促使铁的溶解,已形成较多的晶核,使膜结晶致密。游离酸度过高,则与铁作用加快,会大量析出氢,令界面层磷酸盐不易饱和,导致晶核形成困难,膜层结构疏松,多孔,耐蚀性下降,令磷化时间延长。游离酸度过低,磷化膜变薄,甚至无膜。
3.总酸度
总酸度指磷酸盐、硝酸盐和酸的总和。总酸度一般以控制在规定范围 上限为好,有利于加速磷化反应,使膜层晶粒细,磷化过程中,总酸度不断下降,反映缓慢。总酸度过高,膜层变薄,可加水稀释。总酸度过低,膜层疏松粗糙。
4.PH值
锰系磷化液一般控制在2-3之间,当PH>3时,工件表面易生成粉末。当PH<1.5时难以成膜。铁系一般控制在3-5.5之间。
5.溶液中离子浓度
①溶液中Fe2+极易氧化成 Fe3+,导致不易成膜。但溶液中Fe2+浓度不能过高,否则,形成的膜晶粒粗大,膜表面有白色浮灰,耐蚀性及耐热性下降。
②Zn2+的影响,当Zn2+浓度过高 ,磷化膜晶粒粗大,脆性增大,表面呈白色浮灰;当Zn2+浓度过低,膜层疏松变暗。
磷化后处理
目的:增加磷化膜的抗蚀性、防锈性。
方法:喷塑、喷粉、喷漆、电泳、上防锈油等。
磷化渣
1.磷化渣的影响
①磷化中生成的磷化渣,既浪费药品又加大清渣工作量,处理不好还影响磷化质量,视为不利。
②磷化中在生成磷化渣的同时还会挥发出磷酸,有助于维持磷化液的游离酸度,保持磷化液的平衡,视为有利。
2.磷化渣生成的控制
①降低磷化温度。
②降低磷化液的游离酸度。
③提高磷化速度,缩短磷化时间。