金屬表面磷化處理

1、金屬表面磷化處理Phosphating of Metal Surface 目錄 CONTENTS磷化處理概念磷化處理分類關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)踐焦點(diǎn)研究成功與應(yīng)用相關(guān)建議磷化處理概念 把工件放入磷酸鹽溶液中進(jìn)行浸泡，使金屬表面獲得一層不溶于水的磷酸鹽薄膜的過程叫做磷化處理，簡稱磷化。什么叫磷化處理磷化處理概念 磷化處理工藝用于工業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)有100 多年的歷史，在這漫長的時(shí)間里，磷化技術(shù)取得了重大的發(fā)展。磷化技術(shù)最早用于鋼鐵件上，最早的記載是英國的 Charles Ross于1869 年獲得的專利(B.P.No.3119)，此專利提出的方法是把紅熱的鋼鐵投入磷酸中處理，使鋼鐵表面生成一層磷酸鹽膜。磷化處理

2、工藝歷史磷化處理分類高溫磷化中溫磷化常（低）溫磷化按照溫度磷化處理分類 在9098 的溫度下進(jìn)行，處理時(shí)間為1020 min，磷化膜厚度可到1030 g/m2。高溫磷化高溫磷化中溫磷化中溫磷化 在5070 的溫度下進(jìn)行，處理時(shí)間為1015 min，磷化膜厚度可到17 g/m2。常（低）溫磷化常（低）溫磷化 在1535 的溫度下進(jìn)行，處理時(shí)間為2060 min，磷化膜厚度只有0.27 g/m2。磷化處理分類鋅系磷化鐵系磷化錳系磷化按照磷化液組成磷化處理分類單一鋅系 Zn2+ 鋅錳系 大量Zn2+ 少量Mn2+ 鋅鈣系 Zn2+ 和 Ca2+鋅系鋅系磷化磷化磷化處理概念鐵系磷化鐵系磷化鐵系磷化鐵系

3、磷化 鐵系磷化液中含有一定量的 Fe2+大，在這種體系中所得磷化膜很薄，膜重0.31.0 g/m2，膜層本身耐蝕性不高，但與涂層的附著力較好，常用于涂裝底層。 磷化液中金屬離子主要有Mn2+ 磷化膜較厚，膜重1043 g/m2 膜層油滑性和抗磨性很好，常用于耐磨及減摩層。磷化處理概念按照磷化方式 目前最廣泛使用的磷化方式，適用于處理各種結(jié)構(gòu)、各種尺寸、多品種樣品的零件。生產(chǎn)過程直觀，溶液消耗少，磷化膜的厚度、結(jié)晶的粗細(xì)容易調(diào)節(jié)，運(yùn)行成本低，日常管理方便，溶液和設(shè)備的維護(hù)量小。缺點(diǎn)：磷化時(shí)間長，設(shè)備占地面積多。浸漬法浸漬法磷化處理概念 用泵將磷化液以0.10.2MPa的壓力通過噴嘴將溶液霧化成小

4、液滴狀噴淋到零件表面上進(jìn)行磷化處理，如下圖所示噴淋法噴淋法用噴淋方法磷化所獲得用噴淋方法磷化所獲得的磷化膜層很薄，結(jié)晶的磷化膜層很薄，結(jié)晶細(xì)致。噴淋磷化在汽車、細(xì)致。噴淋磷化在汽車、家電等行業(yè)廣泛采用。家電等行業(yè)廣泛采用。設(shè)備占地面積少，便于設(shè)備占地面積少，便于自動(dòng)控制，生產(chǎn)效率高自動(dòng)控制，生產(chǎn)效率高。但溶液用量大，設(shè)備但溶液用量大，設(shè)備維護(hù)量大，設(shè)備投資維護(hù)量大，設(shè)備投資高。高。磷化處理概念 即噴淋一浸漬一再噴淋。既保留了部分噴淋磷化的特點(diǎn)，又保留了浸漬磷化的一些長處，但是設(shè)備投資大，占地多。噴噴浸結(jié)合式磷化浸結(jié)合式磷化涂刷法涂刷法 刷涂磷化主要是用于大型結(jié)構(gòu)件，適用的磷化膜層主要是鐵系磷化

5、層。磷化工藝流程磷化膜主要用途磷化膜主要用途膜層較薄的磷酸鹽膜層作為化學(xué)鍍膜層較薄的磷酸鹽膜層作為化學(xué)鍍的底層和有機(jī)涂層的底層；的底層和有機(jī)涂層的底層；膜層較厚的磷酸膜層經(jīng)過封閉處理，膜層較厚的磷酸膜層經(jīng)過封閉處理，可直接作為金屬的防護(hù)層使用可直接作為金屬的防護(hù)層使用磷酸鹽膜層經(jīng)過皂化處理后可直接磷酸鹽膜層經(jīng)過皂化處理后可直接作為潤滑層使用作為潤滑層使用磷酸鹽膜層可以提高變壓器，電機(jī)磷酸鹽膜層可以提高變壓器，電機(jī)用硅鋼片的絕緣性能用硅鋼片的絕緣性能磷化工藝流程幾種磷酸鹽膜層的用途具體應(yīng)用工藝流程如下圖所示幾種磷酸鹽膜層的用途具體應(yīng)用工藝流程如下圖所示：磷化處理概念表調(diào)即表面調(diào)整，在磷化前表調(diào)即

6、表面調(diào)整，在磷化前形成次中膜，附著在零件表形成次中膜，附著在零件表面，特別是非?；顫姷狞c(diǎn)上，面，特別是非常活潑的點(diǎn)上，在磷化膜形成中使晶核數(shù)量在磷化膜形成中使晶核數(shù)量增多，使其更加致密增多，使其更加致密磷化處理機(jī)理金屬的磷酸二氫鹽可用通式金屬的磷酸二氫鹽可用通式 M(H2PO4)2 表示。在磷化過程中發(fā)生如下反應(yīng)：表示。在磷化過程中發(fā)生如下反應(yīng)： M(H2PO4)2 M2+ +2H2PO4-H3PO4 H+ +H2PO4- HPO42- + 2H+PO43- +3 H+ 3M2+ +2PO43- M3 (PO4)2 由于由于鋼鐵中含有雜質(zhì)，當(dāng)將它放入含有磷酸二氫鹽溶液中鋼鐵中含有雜質(zhì)，當(dāng)將它放

7、入含有磷酸二氫鹽溶液中時(shí)，鋼鐵表面上將形成無數(shù)微電池發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。雜質(zhì)為時(shí)，鋼鐵表面上將形成無數(shù)微電池發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。雜質(zhì)為陰極，發(fā)生氫離子的還原反應(yīng)，并有氫氣析出，陽極區(qū)為鐵，陰極，發(fā)生氫離子的還原反應(yīng)，并有氫氣析出，陽極區(qū)為鐵，被氧化為離子進(jìn)入溶液，最終被氧化為離子進(jìn)入溶液，最終生成生成Fe3 (PO4)2 文獻(xiàn)研討文獻(xiàn)研討 In this paper, an innovative cleaner production has been developed for steel surface treatment using ZnMn phosphating solution in whi

8、ch there was no nitrite. The mass of the ZnMn layer deposited in this new process was about 1.1 g/m 2 when the temperature ranged from 3 to 35 . The corrosion time for the color phosphating layer in the copper sulfate spot test was in the range of 72145 s. Adhesion test showed that the coating layer

9、s achieved a higher adhesion load than those produced by conventional methods. Washing using water was not necessary in this cleaner phosphorization, which usually follows phosphorization in traditional processes of steel phosphorization. Consequently, wastewater discharge was reduced greatly.Abstra

10、ct文獻(xiàn)研討 Apparatus：A biochemical incubator, an acidometer, a constant temperature and humidity, and a low temperature thermostat were used in this study. Scanning Electron Microscope (SEM) (JSM-5600LV,JEOL Ltd., Japan) was used for analyzing the form of phosphatinglayer, and Energy Dispersive Spectrom

11、eter (EDS) (JPS-9200, IE 300X, Oxford, Oxford ISIS 310 EDS, JEOL Ltd., Japan) was also used foranalyzing the elements in phosphating layer.Reagents：Zinc oxide (99.5%), ammonium heptamolybdate (99%), industrial phosphoric acid , manganese nitrate solution and additives for the coating formation were

12、also used in this study.Specimens：Q235 steel文獻(xiàn)研討 grease removal at room temperaturegrease and rust removal using strong acid at room temperaturerinsing phosphatingnatural dryingThis innovative phosphating process文獻(xiàn)研討 Q235 steel specimens were immersed into phosphating solution, in beakers in the low

13、 temperature thermostat at pH value of 2.50.2 and 20 for7 min, and then were taken out for natural drying in thebiochemical incubator for 2 h.文獻(xiàn)研討文獻(xiàn)研討 The colorful phosphating layer weighed about 1.1 g /m2 . Thecorrosion time was about 100 s for the copper sulfate spot test using 0.1 mol/L copper su

14、lfate solutions, and was 2 h for the immersing test using 3% NaCl solution. In the laboratory exposure test, the samples were hanged in the constant temperature and humidity incubator at 30, and yellow rusty spots did not appear in 5 and 30 d at a relative humidity of 905% and 655%,respectively. The adhesion force achieved the first grade.文獻(xiàn)研討Effects of process parameters on corrosion resistance of phosphating layer文獻(xiàn)研討文獻(xiàn)研討Conclusions Friendly Environmental Adjusted in a broad range Pretreatment and rinsing after phosphating are omitted Significan