磷化1040601102

耿婷1040601102金属表面转化膜的含义金属表面转化膜技术就是使金属与特定的腐蚀液相接触，通过化学或电化学手段，使金属表面形成一层稳定的、致密的、附着良好的化合物膜，这种通过化学或电化学处理所生成的膜层称为化学转化膜。化学转化膜几乎在所有的金属表面都能生成，目前工业上应用较多的是铁、铝、锌。2．表面转化膜的分类p179表12-1表面转化膜几乎可以在所有的金属表面生成。按主要组成物的类型，金属表面转化膜分为氧化物膜（氧化）、磷酸盐膜、（磷化）铬酸盐膜（钝化）和草酸盐膜等按转化过程中是否存在外加电流，分为化学转化膜和电化学转化膜两类，后者常称为阳极转化膜金属的磷化概述定义：金属在含有锰、铁、锌的磷酸盐溶液中进行化学处理，使金属表面生成一层难溶于水的结晶型磷酸盐保护膜的方法，叫做金属的磷酸盐处理，简称磷化。磷化膜厚度一般在1～50μm，具有微孔结构，膜的颜色一般由浅灰到黑灰色，有时也可呈彩虹色。工程使用性能：1.磷化膜层为微孔结构，与基体结合牢固，经钝化或封闭后具有良好的吸附性、润滑性、耐蚀性、不粘附熔融金属（锡、铝、锌）及较高的电绝缘性等，广泛用于汽车、船舶、航空航天、机械制造及家电等工业生产中，如用作涂料涂装的底层、金属冷加工时的润滑层、金属表面保护层以及硅钢片的绝缘处理、压铸模具的防粘处理等。2.涂装底层是磷化的最大用途所在，约占磷化总工业用途的60%～70%，如汽车行业的电泳涂装。磷化膜作为涂漆前的底层，能提高漆膜附着力和整个涂层体系的耐腐蚀能力。磷化处理得当，可是漆膜附着力提高2～3倍，整体耐腐蚀性提高1～2倍。3.磷化处理所需设备简单，操作方便，成本低，生产效率高。磷化技术的发展方向是薄膜化、综合化、降低污染、节省能源。尤其是降低污染是研究的重点方向，包括生物可降解表面活性剂技术、无磷脱脂剂、双氧水无污染促进剂等。磷酸盐膜的形成机理1.转化型磷酸盐膜的形成溶液：碱金属的磷酸盐或焦磷酸盐、六偏磷酸盐、多聚磷酸盐反应初期阳极阴极中后期FePO4覆盖的面积不断增加，阴极过程不断加强，阳极逐渐变小，H2不断产生，也可以把氧化物还原为铁223442222FeFeeFePOFePOeHeH4xyFeOFePO总反应反应物中的氧可以来自环境(喷液法)，或溶液中的氧化剂，反应不可逆的，反应将使酸度降低，此时适当添加磷酸使反应继续进行242423242443223FeNaHPOOFePOFeONaHPOHO2.准（假）转化磷酸盐膜的形成溶液：重金属的磷酸二氢盐与游离态磷酸溶液中的反应平衡以磷酸锌盐膜为例反应平衡槽液中有沉淀物存在22443243(4)5MeHPOMeHPOMePOH242424()2ZnHPOZnPOHPOH当处理溶液是碱金属的磷酸盐时，得到的是由基底金属自身转化并生成由对应的磷酸盐和氧比物所组成的膜属于化学转化膜。当金属在含有游离H3PO3的重金属磷酸盐（Zn、Mn、Fe等)和加速剂(氧化剂)的溶液中处理时，得到的是重金属的磷酸一氢盐或正磷酸盐所组成的膜。它是处理液中重金属的磷酸二氢盐的水解产物，称之为准转化膜(或假转化膜)。目前，磷酸盐处理当中，大部分是准转化膜可接受磷化处理的金属主要是Fe、Al、Zn及它们的台金。而保Cu、Pb、不锈钢和镍铬台金，它们在介质中不发生腐蚀溶解，不能结晶形核，故难以形成磷酸盐膜。钢铁磷化工艺钢铁磷化膜主要用于耐蚀防护、油漆涂装的底层和冷变形加工时的润滑层，膜厚度一般在5～20μm。目前用于生产的钢铁磷化工艺按磷化温度可分为高温磷化、中温磷化和常温磷化三种，目前钢铁磷化技术主要朝中低温磷化方向发展。1．高温磷化高温磷化的工作温度为90～98℃，处理时间10～20min。优点是磷化速度快,膜层较厚；膜层的耐蚀性、结合力、硬度和耐热性都比较好；缺点是工作温度高，能耗大,溶液蒸发量大，成分变化快，常需调整；膜层容易夹杂沉淀物且结晶粗细不均匀。高温磷化主要用防锈、耐磨和减摩的零件，如螺钉、螺母、活塞环、轴承座等。2．中温磷化中温磷化的工作温度为50～70℃，处理时间10～15min。优点是磷化速度较快，膜层的耐蚀性接近高温磷化膜,溶液稳定,磷化速度快,生产效率高；缺点是溶液成分较复杂,调整麻烦。中温磷化常用于要求防锈、减摩的零件；中温薄膜磷化常用于涂装底层。3．常（低）温磷化常温磷化一般在15～35℃的温度下进行，处理时间20～60min。其优点是不需要加热,节约能源,成本低,溶液稳定；缺点是对槽液控制要求严格，膜层耐蚀性及耐热性差,结合力欠佳,处理时间较长,效率低等。溶液组成/（g/L）及工艺条件高温中温低温配方1配方2配方1配方2配方1配方2磷酸二氢锰铁盐30～404040～60磷酸二氢锌30～4030～4050～70硝酸锌55～6512080～10050～10080～100硝酸锰15～2550亚硝酸钠0.2～1氧化锌4～8氟化钠3～4.5乙二胺四乙酸1～2游离酸度/点①3.5～56～93～75～7.53～44～6总酸度/点36～5040～5890～12060～8050～9075～95温度/℃94～9888～9555～6560～7020～3015～35时间/min15～208～152010～1530～4520～40磷化工艺方法磷化工艺基本方法有浸渍法和喷淋法两种。浸渍法适用于高、中、低温磷化工艺，可处理任何形状的工件。特点是设备简单，仅需要磷化槽和相应的加热设备。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。喷淋法适用于中、低温磷化工艺，可处理大面积工件，如汽车、电冰箱、洗衣机壳体。特点是处理时间短，成膜反应速度快，生产效率高。钢铁磷化工艺流程一般钢铁工件的磷化工艺流程为:预处理→磷化→后处理，具体为：化学脱脂→热水洗→冷水洗→酸洗→冷水洗→磷化→冷水洗→磷化后处理→冷水洗→去离子水洗→干燥。工件在磷化前若经喷砂处理，则磷化膜质量会更好。喷砂过的工件为防止重新锈蚀，应在6h内进行磷化处理。磷化后处理钢铁件磷化后应根据工件用途进行后处理，以提高磷化膜的防护能力。一般情况下，磷化后应对磷化膜进行填充和封闭处理。溶液组成/（g/L）与工艺条件配方1配方2配方3配方4重铬酸酐钾30～5060～100碳酸钠2～4铬酸酐1～3肥皂30～50温度/℃80～9580～9580～9570～90时间/Min5～153～103～53～5磷化膜填充处理工艺规范填充后，可以根据需要在锭子油、防锈油或润滑油中进行封闭。如需涂装，应在钝化处理干燥后进行，工序间隔不超过24h。