磷化知識(shí)匯總

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磷化是一種化學(xué)與電化學(xué)反應(yīng)形成磷酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的過程，所形成的磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜稱之為磷化膜。磷化的目的主要是：1.給基體金屬提供保護(hù)，在一定程度上防止金屬被腐蝕；2.用于涂漆前打底，提高漆膜層的附著力與防腐蝕能力；3.在金屬冷加工工藝中起減摩潤(rùn)滑使用。

1基本原理

磷化過程包括化學(xué)與電化學(xué)反應(yīng)。不同磷化體系、不同其材的磷化反應(yīng)機(jī)理比較繁雜。雖然科學(xué)家在這方面已做過大量的研究，但至今未完全弄明白。在很早以前，曾以一個(gè)化學(xué)反應(yīng)方程式簡(jiǎn)單表述磷化成膜機(jī)理：

8Fe+5Me(H2PO4)2+8H2O+H3PO4Me2Fe(PO4)2·4H2O(膜)+Me3(PO4)·4H2O(膜)+7FeHPO4(沉渣)+8H2↑Me為Mn、Zn等，Machu等認(rèn)為，鋼鐵在含有磷酸及磷酸二氫鹽的高溫溶液中浸泡，將形成以磷酸鹽沉淀物組成的晶粒狀磷化膜，并產(chǎn)生磷酸一氫鐵沉渣和氫氣。這個(gè)機(jī)理解釋比較粗糙，不能完整地解釋成膜過程。隨著對(duì)磷化研究逐步深入，當(dāng)今，各學(xué)者比較贊同的觀點(diǎn)是磷化成膜過程主要是由如下4個(gè)步聚組成：①酸的浸蝕使基體金屬表面H濃度降低Fe–2e→Fe2H+2e→2[H](1)H2②促進(jìn)劑（氧化劑）加速[O]+[H]→[R]+H2Fe+[O]→Fe+[R]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(shí)也將溶液中的Fe氧化成為Fe。③磷酸根的多級(jí)離解H3PO4H2PO4+HHPO4+2HPO4+3H（3）由于金屬表面的H濃度急劇下降，導(dǎo)致磷酸根各級(jí)離解平衡向右移動(dòng)，最終為PO4。④磷酸鹽沉淀結(jié)晶成為磷化膜當(dāng)金屬表面離解出的PO4與溶液中（金屬界面）的金屬離子（如Zn、Mn、Ca、Fe）達(dá)到溶度積常數(shù)Ksp時(shí)，就會(huì)形成磷酸鹽沉淀Zn+Fe+PO4+H2O→Zn2Fe(PO4)2·4H2O↓（4）3Zn+2PO4+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(zhǎng)大成為磷化晶粒，無數(shù)個(gè)晶粒緊湊堆集形而上學(xué)成磷化膜。磷酸鹽沉淀的副反應(yīng)將形成磷化沉渣Fe+PO4=FePO4（6）以上機(jī)理不僅可解釋鋅系、錳系、鋅鈣系磷化成膜過程，還可指導(dǎo)磷化配方與磷化工藝的設(shè)計(jì)。從以上機(jī)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(dòng)離解出PO4；金屬表面如存在活性點(diǎn)面結(jié)合時(shí)，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

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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(qiáng)均使沉渣增多。相應(yīng)，在實(shí)際磷化配方與工藝實(shí)施中表面為：適當(dāng)較強(qiáng)的促進(jìn)劑（氧化劑）；較高的酸比（相對(duì)較低的游離酸，即H濃度）；使金屬表面調(diào)整到具備活性點(diǎn)均能提高磷化反應(yīng)速度，能在較低溫度下快速成膜。因此在低溫快速磷化配方設(shè)計(jì)時(shí)一般遵循上述機(jī)理，選擇強(qiáng)促進(jìn)劑、高酸比、表面調(diào)整工序等。關(guān)于磷化沉渣。由于磷化沉渣主要是FePO4,要相減少沉渣量就必需降低Fe的產(chǎn)生量，即通過兩個(gè)方法：降低磷化液的H濃度（低游離酸度）減少Fe氧化成為Fe。鋅材與鋁材磷化機(jī)理基本與上一致。鋅材的磷化速度較快，磷化膜只有磷酸鋅鹽單一組成，并且沉渣很少。鋁材磷化一般要參與較多的氟化合物，使之形成AlF3、AlF6，鋁材磷化步聚與上述機(jī)理基本一致。

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磷化（Ⅱ）——磷化分類

磷化的分類方法好多，但一般是按磷化成膜體系、磷化膜厚度、磷化使用溫度、促進(jìn)劑類型進(jìn)行分類。

2.1按磷化膜體系分類

按磷化成膜體系主要分為：鋅系、鋅鈣系、鋅錳系、錳系、鐵系、非晶相鐵系六大類。鋅系磷化槽液主體成他是：Zn、H2PO3、NO3、H3PO4、促進(jìn)劑等。形成的磷化膜主體組成（鋼鐵件）：Zn3(po4)2·4H2O、Zn2Fe(PO4)2·4H2O。磷化晶粒呈樹枝狀、針狀、孔隙較多。廣泛應(yīng)用于涂漆前打底、防腐蝕和冷加工減摩潤(rùn)滑。

鋅鈣系磷化槽液主體成分是：Zn、Ca、NO3、H2PO4、H3PO4以及其它添加物等。形成磷化膜的主體組成（鋼鐵件）：Zn2Ca(PO4)2·4H2O、Zn2Fe(PO4)2·4H2O、Zn3(PO4)2·4H2O。磷化晶粒呈緊湊顆粒狀（有時(shí)有大的針狀晶粒），孔隙較少。應(yīng)用于涂裝前打底及防腐蝕。

鋅錳系磷化槽液主體組成：Zn、Mn、NO3、H2PO4、H3PO4以及其它一些添加物。磷化膜主體組成：Zn2Fe(PO4)2·4H2O、Zn3(PO4)2·4H2O、(Mn,Fe)5H2(PO4)4·4H2O，磷化晶粒呈顆粒-針狀-樹枝狀混合晶型，孔隙較少。廣泛用于漆前打底、防腐蝕及冷加工減摩潤(rùn)滑。

錳系磷化槽液主體組成：Mn、NO3、H2PO4、H3PO4以及其它一些添加物。在鋼鐵件上形成磷化膜主體組成：(Mn,Fe)5H2(PO4)4·4H2O。磷化膜厚度大、孔隙少，磷化晶粒呈密集顆狀。廣泛應(yīng)用于防腐蝕及冷加工減摩潤(rùn)滑。

鐵系磷化槽液主體組成：Fe、H2PO4、H3PO4以及其它一些添加物。磷化膜主體組成（鋼鐵工件）：Fe5H2(PO4)4·4H2O,磷化膜厚度大，磷化溫度高，處理時(shí)間長(zhǎng)，膜孔隙較多，磷化晶粒呈顆粒狀。應(yīng)用于防腐蝕以及冷加工減摩潤(rùn)滑。

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非晶相鐵系磷化槽液主體成分：Na(NH4)、H2PO4、H3PO4、MoO4(ClO3、NO3)以及其它一些添加物。磷化膜主體組成（鋼鐵件）：Fe3(PO4)2·8H2O,Fe2O3,磷化膜薄，微觀膜結(jié)構(gòu)呈非晶相的平面分布狀，僅應(yīng)用于涂漆前打底。2.2按磷化膜的厚度分類

按磷化膜厚度（磷化膜重）分，可分為次輕量級(jí)、輕量級(jí)、次重量級(jí)、重量級(jí)四種。次輕量級(jí)膜重僅0.1～1.0g/m,一般是非晶相鐵系磷化膜，僅用于漆前打底，特別是變形大工件的涂漆前打底效果很好。輕量級(jí)膜重1.1～4.5g/m,廣泛應(yīng)用于漆前打底，在防腐蝕和冷加工行業(yè)應(yīng)用較少。次重量級(jí)磷化膜厚4.6～7.5g/m,由于膜重較大，膜較厚（一般>3μm），較少作為漆前打底（僅作為基本不變形的鋼鐵件漆前打底），可用于防腐蝕及冷加工減摩滑潤(rùn)。重量級(jí)膜重大于7.5g/m,不作為漆前打底用，廣泛用于防腐蝕及冷加工。2.3按磷化處理溫度劃分

按處理溫度可分為常溫、低溫、中溫、高溫四類。常溫磷化就是不加溫磷化。低溫磷化一般處理溫度30～45℃。中溫磷化一般60～70℃。高溫磷化一般大于80℃。溫度劃分法本身并不嚴(yán)格，有時(shí)還有亞中溫、亞高溫之法，隨各人的意愿而定，但一般還是遵循上述劃分法。2.4按促進(jìn)劑類型分類

由于磷化促進(jìn)劑主要只有那么幾種，按促進(jìn)劑的類型分有利于槽液的了解。根據(jù)促進(jìn)劑類型大體可決定磷化處理溫度，如NO3促進(jìn)劑主要就是中溫磷化。促進(jìn)劑主要分為：硝酸鹽型、亞硝酸鹽型、氯酸鹽型、有機(jī)氮化物型、鉬酸鹽型等主要類型。每一個(gè)促進(jìn)劑類型又可與其它促進(jìn)劑配套使用，有不少的分支系列。硝酸鹽型包括：NO3型，NO3/NO2（自生型）。氯酸鹽型包括：ClO3，ClO3/NO3，ClO3/NO2。亞硝酸鹽包括：硝基胍R-NO2/ClO3。鉬酸鹽型包括：MoO4,MoO4/ClO3,MoO4/NO3。

磷化分類方法還有好多，如按材質(zhì)可分為鋼鐵件、鋁件、鋅件以及混合件磷化等。磷化前的預(yù)處理

一般狀況下，磷化處理要求工件表面應(yīng)是清白的金屬表面（二合一、三合一、四合一例外）。工件在磷化前必需進(jìn)行除油脂、銹蝕物、氧化皮以及表面調(diào)整等預(yù)處理。特別是涂漆前打底用磷化還要求作表面調(diào)整，使金屬表面具備一定的“活性〞，才能獲得均勻、細(xì)致、密實(shí)的磷化膜，達(dá)到提高漆膜附著力和耐腐蝕性的要求。因此，磷化前處理是獲得高質(zhì)量磷化膜的基礎(chǔ)。1除油脂

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除油脂的目的在于清除掉工件表面的油脂、油污。包括機(jī)械法、化學(xué)法兩類。機(jī)械法主要是：手工擦刷、噴砂拋丸、火焰灼燒等?；瘜W(xué)法主要：溶劑清洗、酸性清洗劑清洗、強(qiáng)堿液清洗，低堿性清洗劑清洗。以下介紹化學(xué)法除油脂工藝。1.1溶劑清洗

溶劑法除油脂，一般是用非易燃的鹵代烴蒸氣法或乳化法。最常見的是采用三氯乙烷、三氯乙烯、全氯乙烯蒸汽除油脂。蒸汽脫脂速度快，效率高，脫脂清白完全，對(duì)各類油及脂的去除效果都十分好。在氯代烴中參與一定的乳化液，不管是浸泡還是噴淋效果都很好。由于氯代鹵都有一定的毒性，汽化溫度也較高，再者由于新型水基低堿性清洗劑的出現(xiàn)，溶劑蒸汽和乳液除油脂方法現(xiàn)在已經(jīng)很少使用了。1.2酸性清洗劑清洗

酸性清洗劑除油脂是一種應(yīng)用十分廣泛的方法。它利用表面活性劑的乳化、潤(rùn)濕、滲透原理，并借助于酸腐蝕金屬產(chǎn)生氫氣的機(jī)械剝離作用，達(dá)到除油脂的目的。酸性清洗劑可在低溫柔中溫下使用。低溫一般只能除掉液態(tài)油，中溫就可除掉油和脂，一般只適合于浸泡處理方式。酸性清洗劑主要由表面活性劑（如OP類非離子型活性劑、陰離子磺酸鈉型）、普通無機(jī)酸、緩蝕劑三大部分組成。由于它兼?zhèn)溆谐P與除油脂雙重功能，人們習(xí)慣稱之為“二合一〞處理液。常見的酸性清洗劑配方及工藝參數(shù)見下表。

工藝工業(yè)鹽酸（31%）工業(yè)硫酸（98%）工業(yè)磷酸（85%）表面活性劑0.4%～1.0%(OP類，磺酸類)緩蝕劑使用溫度處理時(shí)間適量常量～45℃適當(dāng)適量50～80℃5～10min適量常溫～80℃適當(dāng)80℃處理時(shí)間5～20min處理方式浸泡、噴淋均可

強(qiáng)堿液除油脂需要較高溫度，能耗大，對(duì)設(shè)備腐蝕性也大，并且材料成本并不算低，因此這種方法的應(yīng)用正逐步減少。1.4低堿性清洗液清洗

低堿性清洗液是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的一類除油脂劑。它的堿性低，一般pH值為9～12。對(duì)設(shè)備腐蝕較小，對(duì)工件表面狀態(tài)破壞小，可在低溫柔中溫下使用，除油脂效率較高。特別在噴淋方式使用時(shí)，除油脂效果特別好。低堿性清洗劑主要由無機(jī)低堿性助劑、表面活性劑、消泡劑等組成。無機(jī)型助劑主要是硅酸鈉、三聚磷酸鈉、磷酸鈉、碳酸鈉等。其作用是提供一定的堿度，有分散懸浮作用?？煞乐姑撓聛淼挠椭匦挛皆诠ぜ砻妗１砻婊钚詣┲饕捎梅请x子型與陰離子型，一般是聚氯乙烯OP類和磺酸鹽型，它在除油脂過程中起主要的作用。在有特別要求時(shí)還需要參與一些其它添加物，如噴淋時(shí)需要參與消泡劑，有時(shí)還參與表面調(diào)整劑，起到脫脂、表調(diào)雙重功能。低堿性清洗劑已有好多商業(yè)化產(chǎn)品，如PA30-IM、PA30-SM、FC-C4328、Pyroclean442等。

一般常用的低堿性清洗液配方和工藝如下：浸泡型噴淋型

三聚磷酸鈉4～10g/l4～10g/l硅酸鈉0～10g/l0～10g/l碳酸鈉4～10g/l4～10g/l消泡劑00.5～3.0g/l

表面調(diào)整劑0～3g/l0～3g/l游離堿度5～20點(diǎn)5～15點(diǎn)處理溫度常溫～80℃40～70℃處理時(shí)間5～20min1.5～3.0min

浸泡型清洗劑主要應(yīng)注意的是表面活性劑的濁點(diǎn)問題，當(dāng)處理溫度高于濁點(diǎn)時(shí)，表面活性劑析出上浮，使之失去脫脂能力，一般參與陰離子型活性劑即可解決。噴淋型清洗劑應(yīng)參與足夠的消泡劑，在噴淋時(shí)不產(chǎn)生泡沫尤為重要。

鋁件、鋅件清洗時(shí)，必需考慮到它們?cè)趬A性條件下的腐蝕問題，一般宜用接近中性的清洗劑。2酸洗

酸洗除銹、除氧化皮的方法是工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的方法。利用酸對(duì)氧化物溶解以及腐蝕產(chǎn)生氫氣的機(jī)械剝離作用達(dá)到除銹和除氧化皮的目的。酸洗中使用最為常見的是鹽酸、硫酸、磷酸。硝酸由于在酸洗時(shí)產(chǎn)生有毒的二氧化氮?dú)怏w，一般很少應(yīng)用。鹽酸酸洗適合在低溫下使用，不宜超過45℃，使用濃度10%～45%，還應(yīng)參與適量的酸霧抑制劑為宜。硫酸在低溫下的酸洗速度很慢，宜在中溫使用，溫度50～80℃，使用濃度10%～25%。磷酸酸洗的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)產(chǎn)生腐蝕性殘留物（鹽酸、硫酸酸洗后或多或少會(huì)有少會(huì)有Cl、SO4殘留），比較安全，但磷酸的缺點(diǎn)是成本較高，酸洗速度較慢，一般使用濃度10%～40%，處理溫度可常溫到80℃。在酸洗工藝中，采用混合酸也是十分有效的方法，如鹽酸-硫酸混合酸，磷酸-檸檬酸混合酸。在酸洗除銹除氧化皮槽液中，必需參與適量的緩蝕劑。緩蝕劑的種類好多，選用也比較簡(jiǎn)單，它的作用是抑制金屬腐蝕和防止“氫脆〞。但酸洗“氫脆〞敏感的工件時(shí)，緩蝕劑的選擇應(yīng)特別防備，由于某些緩蝕劑抑制二個(gè)氫原子變?yōu)闅浞肿拥姆磻?yīng)，即：2[H]→H2↑，使金屬表面氫原子的濃度提高，加強(qiáng)了“氫脆〞傾向。因此必需查閱有關(guān)腐蝕數(shù)據(jù)手冊(cè)，或做“氫脆〞試驗(yàn)，避免選用危險(xiǎn)的緩蝕劑。>3表面調(diào)整

表面調(diào)整的目的，是促使磷化形成晶粒細(xì)致密實(shí)的磷化膜，以及提高磷化速度。表面調(diào)整劑主要有兩類，一種是酸性表調(diào)劑，如草酸。另一種是膠體鈦。兩者的應(yīng)用都十分普及，前者還兼?zhèn)溆谐p銹（工件運(yùn)行過程中形成的“水銹〞及“風(fēng)銹〞）的作用。在磷化前處理工藝中，是否選用表面調(diào)整工序和選用那一種表調(diào)劑都是由工藝與磷化膜的要求來決定的。一般原則是：涂漆前打底磷化、快速低溫磷化需要表調(diào)。假使工件在進(jìn)入磷化槽時(shí)，已經(jīng)二次生銹，最好采用酸性表調(diào)，但酸性表調(diào)只適合于≥50℃的中溫磷化。一般中溫鋅鈣系磷化不表調(diào)也行。磷化前預(yù)處理工藝是：

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除油脂——水洗——酸洗——水洗——中和——表調(diào)——磷化除油除銹“二合一〞——水洗——中和——表調(diào)——磷化除油脂——水洗——表調(diào)——磷化

中和一般就是0.2%～1.0%純堿水溶液。在有些工藝中對(duì)重油脂工件，還增加預(yù)除油脂工序。

磷化（Ⅲ）——磷化工藝（1）

1防銹磷化工藝

磷化工藝的早期應(yīng)用是防銹，鋼鐵件經(jīng)磷化處理形成一層磷化膜，起到防銹作用。經(jīng)過磷化防銹處理的工件防銹期可達(dá)幾個(gè)月甚至幾年（對(duì)涂油工件而言），廣泛用于工序間、運(yùn)輸、包裝貯存及使用過程中的防銹，防銹磷化主要有鐵系磷化、鋅系磷化、錳系磷化三大品種。鐵系磷化的主體槽液成分是磷酸亞鐵溶液，不含氧化類促進(jìn)劑，并且有高游離酸度。這種鐵系磷化處理溫度高于95℃，處理時(shí)間長(zhǎng)達(dá)30min以上，磷化膜重大于10g/m,并且有除銹和磷化雙重功能。這種高溫鐵系磷化由于磷化速度太慢，現(xiàn)在應(yīng)用很少。

錳系磷化用作防銹磷化具有最正確性能，磷化膜微觀結(jié)構(gòu)呈顆粒密堆集狀，是應(yīng)用最為廣泛的防銹磷化。加與不加促進(jìn)劑均可，假使參與硝酸鹽或硝基胍促進(jìn)劑可加快磷化成膜速度。尋常處理溫度80～100℃，處理時(shí)間10～20min，膜重在7.5克/m以上。

鋅系磷化也是廣泛應(yīng)用的一種防銹磷化，尋常采用硝酸鹽作為促進(jìn)劑，處理溫度80～90℃，處理時(shí)間10～15min，磷化膜重大于7.5g/m,磷化膜微觀結(jié)構(gòu)一般是針片緊湊堆集型。防銹磷化一般工藝流程：

除油除銹——水清洗——表面調(diào)整活化——磷化——水清洗——鉻酸鹽處理——烘干——涂油脂或染色處理

通過強(qiáng)堿強(qiáng)酸處理過的工件會(huì)導(dǎo)致磷化膜粗化現(xiàn)象，采用表面調(diào)整活化可細(xì)化晶粒。鋅系磷化可采用草酸、膠體鈦表調(diào)。錳系磷化可采用不溶性磷酸錳懸浮液活化。鐵系磷化一般不需要調(diào)整活化處理。磷化后的工件經(jīng)鉻酸鹽封閉可大幅度提高防銹性，如再經(jīng)過涂油或染色處理可將防銹性提高幾位甚至幾十倍，見表1。表1磷化膜與涂油復(fù)合對(duì)耐蝕性的影響

材料裸鋼鋼+涂油出現(xiàn)銹蝕時(shí)間（h）（鹽霧ASTMB117-64）0.515.02

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鋼+16g/m鋅磷化鋼+鋅磷化+涂油24.0550.0摘自FreemanDB.PhosphatingandMetalPretreatmentWoodhead-Faukner,1986.2耐磨減摩潤(rùn)滑磷化工藝

對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)、齒輪、制冷壓縮機(jī)一類工件，它不僅承受一次載荷，而且還有運(yùn)動(dòng)摩擦，要求工件能減摩、耐摩。錳系磷化膜具有較高的硬度和熱穩(wěn)定性，能耐磨損，磷化膜具有較好的減摩潤(rùn)滑作用。因此，廣泛應(yīng)用于活塞環(huán)，軸承支座，壓縮機(jī)等零部件。這類耐磨減摩磷化處理溫度70～100℃，處理時(shí)間10～20min，磷化膜重大于7.5g/m。

在冷加工行業(yè)如：接納、拉絲、擠壓、深拉延等工序，要求磷化膜提供減摩潤(rùn)滑性能，一般采用鋅系磷化，一是鋅系磷化膜皂化后形成潤(rùn)滑性很好的硬脂酸鋅層，二是鋅系磷化操作溫度比較低，可在40、60或90℃條件下進(jìn)行磷化處理，磷化時(shí)間4～10min，有時(shí)甚至幾十秒鐘即可，磷化膜重量要求≥3g/m便可。工藝流程是：耐磨減摩磷化減摩潤(rùn)滑磷化（冷加工）除油除銹除油除銹水清洗水清洗錳系磷化鋅系磷化水清洗水清洗枯燥皂化（硬脂酸鈉）涂潤(rùn)滑油脂枯燥3漆前磷化工藝

涂裝底漆前的磷化處理，將提高漆膜與基體金屬的附著力，提高整個(gè)涂層系統(tǒng)的耐腐蝕能力；提供工序間保護(hù)以免形成二次生銹。因此漆前磷化的首要問題是磷化膜必需與底漆有優(yōu)良的配套性，而磷化膜本身的防銹性是次要的，磷化膜細(xì)致密實(shí)、膜薄。當(dāng)磷化膜粗厚時(shí)，會(huì)對(duì)漆膜的綜合性能產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)。磷化體系與工藝的選定主要由：工件材質(zhì)、油銹程度、幾何形狀；磷化與涂漆的時(shí)間間隔；底漆品種和施工方式以及相關(guān)場(chǎng)地設(shè)備條件決定。

一般來說，低碳鋼較高碳鋼簡(jiǎn)單進(jìn)行磷化處理，磷化成膜性能好些。對(duì)于有銹（氧化皮）工件必需經(jīng)過酸洗工序，而酸洗后的工件將給磷化帶來好多麻煩，如工序間生銹泛黃，殘留酸液的清除，磷化膜出現(xiàn)粗化等。酸洗后的工件在進(jìn)行鋅系、鋅錳系磷化前一般要進(jìn)行表面調(diào)整處理。

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在間歇式的生產(chǎn)場(chǎng)合，由于受條件限制，磷化工件必需存放一段時(shí)間后才能涂漆，因此要求磷化膜本身具有較好的防銹性。假使存放期在10天以上，一般應(yīng)采用中溫磷化，如中溫鋅系、中溫鋅錳系、中溫鋅鈣系等，磷化膜的厚度最好應(yīng)在2.0

～4.5g/m之間。磷化后的工件應(yīng)馬上烘干，不宜自然涼干，以免在夾縫、焊接處形成銹蝕。假使存放期只有3～5天，可用低溫鋅系、輕鐵系磷化，烘干效果會(huì)好于自然涼干。3.1單室噴淋磷化工藝

整個(gè)前處理工藝只有一個(gè)噴室，在噴室的下面有多個(gè)貯液槽體，不同的處理液噴淋工件后流回各自的槽體中。例如首先噴淋脫脂液，待脫脂液流回脫脂槽后，關(guān)閉閥門；然后噴淋水洗，水洗完成后關(guān)閉水洗閥門；下一步再噴淋磷化液，這種單室處理方法可實(shí)行如下幾種工藝流程：脫脂——磷化“二合一〞（輕鐵系）——水清洗——（鉻封閉）——出件。脫脂——水清洗——磷化——水清洗——（鉻封閉）——出件

脫脂——水清洗——表面調(diào)整——磷化——水清洗——（鉻封閉）——出件

這種磷化工藝一般不提倡安排酸洗工序，以免造成設(shè)備腐蝕或產(chǎn)生工序間銹蝕。單室工藝設(shè)備少占用場(chǎng)地小，簡(jiǎn)便易行，但浪費(fèi)較大，僅適合于批量少的間歇式生產(chǎn)場(chǎng)合。與此相像的另一種方法，采用外圍小容量罐體盛處理液，通過泵與管道抽液后與熱水混合后噴淋在工件上達(dá)到脫脂、磷化效果，噴淋后藥液不回收，這種方法更簡(jiǎn)單，但浪費(fèi)更大。3.2多室“標(biāo)準(zhǔn)〞工位磷化工藝：①預(yù)脫脂50～70℃1～2min②脫脂50～70℃2～4min③水清洗1～2道常溫0.5～1.0min④表面調(diào)整常溫0.5～1.0min⑤磷化35～60℃2～6min⑥水清洗對(duì)于混合件（無銹工件、有銹、氧化皮工件同時(shí)混合處理），采用脫脂除銹“二合一〞代替分步脫脂除銹的方法已經(jīng)應(yīng)用有幾十年的歷史，同樣可獲滿意效果。對(duì)于酸洗和脫脂除銹“二合一〞一般采用非揮發(fā)性的無機(jī)酸較適合。

磷化（Ⅳ）——磷化工藝（2）

在磷化工序中，由于各個(gè)磷化液生產(chǎn)廠家和就應(yīng)用廠家基于不同的性能要求，涉及不同配方的磷化液在磷化工藝中應(yīng)用。但規(guī)模商品化應(yīng)用的也僅只有幾大主要類型，如輕鐵系、鋅系、錳系、鋅鈣系，所采用的的促進(jìn)劑基本都是鉬酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氯酸鹽、有機(jī)硝硝基化合物等。磷化處理溫度尋常為常溫型5～30℃，低溫型35～45℃，中溫型50～70℃。在磷化配方中，大家可能還經(jīng)?？梢姷健叭弦花?、“四合一〞，即除油除銹磷化鈍化綜合處理劑，由于這類幾合一處理劑，在國(guó)內(nèi)外都不提倡采用，這量不作表達(dá)。1配方組成及性能1.1常溫低溫型磷化

常溫磷化是不加溫磷化，溫度范圍是5～30℃。低溫磷化尋常指磷化溫度為35～45℃的磷化工藝，在有些狀況下即使溫度偏高偏低一點(diǎn)，也認(rèn)為是低溫磷化，尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。常溫低溫磷化絕大部分以輕鐵系磷化、鋅系磷化為主，當(dāng)然也有改進(jìn)型，如在鋅系磷化中參與Mn、Ca、Ni等改性，仍習(xí)慣稱之為鋅系磷化，配方及性能見表1。

鐵系輕型磷化形成彩色或灰色磷化膜，純用鉬酸鈉促進(jìn)劑得到全彩色磷化膜，純用NO3或ClO3

2+

2+

2+

促進(jìn)劑得到灰色磷化膜，用鉬酸鹽和NO3、ClO3混合促進(jìn)劑將形成彩色或灰色混合色膜。輕鐵系磷化不能形成厚膜，膜重總是在1g/m以下。它與涂漆配套的一個(gè)顯著特點(diǎn)是使漆膜的抗彎曲、抗沖擊性能特別好。一般優(yōu)于其他類型如鋅系、錳系、鋅鈣系磷化。輕鐵系磷化槽液還有一些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，即不需要表面調(diào)整；磷化沉渣特別少；槽液工藝范圍寬，管理便利，但不足之處是耐鹽霧性能稍差。輕鐵系磷化與粉末涂裝、陽(yáng)極電泳配套應(yīng)用多一些，與鋅系磷化相比不會(huì)有很大的區(qū)別。

表1常溫低溫磷化液配方組成及一般性能

磷化體系基礎(chǔ)配方組成6+3++2

輕鐵系Na、NH4、H3PO4、H3PO42+2+6++-2+鋅系Zn、H2PO4、NO3、H3PO42+2+--Cr、Cr、Ni、Cu、多羥基酸、含氟化合物、聚磷Cr、Ni、Mn、多羥基酸、聚磷添加物酸鹽等酸鹽、含氟化合物等促進(jìn)劑鉬酸鹽、ClO3、NO3等總酸度5～20點(diǎn)-NO3、NO2、ClO3、有機(jī)硝基物等總酸度≥10點(diǎn)游離酸度1～4點(diǎn)酸比15～30除油銹——水清洗——表面調(diào)整槽液參數(shù)游離酸度0.3～5.0點(diǎn)酸比5～20一般流程除油銹——水洗——磷化——水清洗——磷化——水清洗磷化膜外觀磷化膜重磷化膜組成紅藍(lán)黃彩色或灰色3．磷化液雜質(zhì)過多、老化工件表面覆蓋一層結(jié)晶體1．游離酸度過低2．溫度過高1．促進(jìn)劑濃度過高2．游離酸度過高槽液沉渣過多3．工件磷化時(shí)間過長(zhǎng)4．中和過度形成結(jié)晶沉淀3．換槽1．加一些磷酸2．降低溫度1．讓其自然降低2．補(bǔ)加堿3．縮短時(shí)間4．補(bǔ)加磷酸

磷化（Ⅴ）——涂裝前處理工藝設(shè)計(jì)的一般原則

建立涂裝前處理生產(chǎn)線，先要完成工藝設(shè)計(jì)，然后才能進(jìn)行非標(biāo)設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造和安裝。因此工藝設(shè)計(jì)是建立生產(chǎn)線的基礎(chǔ)，正確、合理的路線對(duì)生產(chǎn)操作及產(chǎn)品質(zhì)量將會(huì)產(chǎn)生良好的影響。工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括：處理方法，處理時(shí)間，工藝流程等。1處理方式

工件處理方式，是指工件以何種方式與槽液接觸達(dá)到化學(xué)預(yù)處理之目的，包括全浸泡式、全噴淋式、噴淋浸泡組合式、刷涂式等。它主要取決于工件的幾何尺寸及形狀、場(chǎng)地面積、投資規(guī)模、生產(chǎn)量等因素的影響。例如幾何尺寸繁雜的工件，不適合于噴淋方式；油箱、油桶類工件在液體中不易沉入，因而不適合于浸泡方式。1.1全浸泡方式

將工件完全浸泡在槽液中，待處理一段時(shí)間后取出，完成除油或除銹磷化等目標(biāo)的一種常見處理方式，工件的幾何形狀繁簡(jiǎn)各異，只要液體能夠到達(dá)的地方，都能實(shí)現(xiàn)處理目標(biāo)，這是浸泡方式的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，是噴淋、刷涂所不能比較的。其不足之處，是沒有機(jī)械沖刷的輔助使用，因此處理速度相對(duì)較慢，處理時(shí)間較長(zhǎng)，特別是象連續(xù)懸掛輸送工件時(shí)，除工件在槽內(nèi)運(yùn)行時(shí)間外，還有工件上下坡時(shí)間，因而使設(shè)備增長(zhǎng)，場(chǎng)地面積和投資增大。僅對(duì)磷化而言，目前國(guó)外比較趨向于采用全浸泡方式，據(jù)稱全浸泡磷化易形成含鐵量較高的顆粒狀結(jié)晶磷化膜，與陰極電泳具有好的配套性。1.2全噴淋方式

用泵將液體加壓，并以0.1～0.2Mpa的壓力使液體形成霧狀，噴射在工件上達(dá)四處理效果。由于噴淋時(shí)有機(jī)械沖刷和液體更新使用，因此處理速度加快、時(shí)間縮短。生產(chǎn)線長(zhǎng)度縮短，相應(yīng)節(jié)首了場(chǎng)地、設(shè)備、不足之處是，幾何形狀較繁雜的工件，像內(nèi)腔、拐角處等液體不易到達(dá)，處理效果不好，因此只適合于處理幾何形狀簡(jiǎn)單的工件。噴淋方式也不太適合于酸洗除銹，它會(huì)帶來設(shè)備腐蝕、工序間生銹等一系列問題，因此在選擇噴淋酸洗時(shí)必需十分慎重。據(jù)報(bào)道，全噴淋磷化易形成結(jié)晶枝狀粗大、含鐵量較低的磷化膜，國(guó)外不提倡作為陰極電泳漆前打底的前處理。全噴淋方式主要應(yīng)用于家用電器、零部件類的粉末涂裝、靜電涂漆、陽(yáng)極電泳等。1.3噴淋-浸泡結(jié)合式

噴淋-浸泡結(jié)合式，一般是在某道工序時(shí)，工件先是噴淋，然后入槽浸泡，出槽后再噴淋，所有的噴淋、浸泡均是同一槽液。這種結(jié)合方式即保存了噴淋的高效率，提高處理速度，又具有浸泡過程，使工件所有部位均可得到有效處理。因此噴淋-浸泡結(jié)合式前處理即能在較短時(shí)間內(nèi)完成處理工序，設(shè)備占用場(chǎng)地也相對(duì)較少，同時(shí)又可獲得滿意的處理效果。目前在國(guó)內(nèi)外，對(duì)于前處理要求較高的汽車行業(yè)，一般都趨向于采取噴淋-浸泡結(jié)合方式。1.4刷涂方式

直接將處理液通過手工刷涂到工件表面，來達(dá)到化學(xué)處理的目的，這種方式一般不易獲得很好的處理效果，在工廠應(yīng)用較少。對(duì)于某些大型、形狀較簡(jiǎn)單的工件，可以考慮用這種方式。2處理溫度

從節(jié)省能源、改善勞動(dòng)環(huán)境、降低生產(chǎn)成本、化學(xué)反應(yīng)速度、處理時(shí)間和生產(chǎn)速度要求出發(fā)，在生產(chǎn)應(yīng)用中普遍采用的是低溫或中溫前處理工藝。

工件除有液態(tài)油污外，還有少量固態(tài)油脂，在低溫下，固態(tài)油脂很難去除，因此脫脂溫度不管是浸泡還是噴淋均應(yīng)選擇中溫范圍。假使只有液態(tài)油脂，選用低溫脫脂完全可以達(dá)到要求。對(duì)一般銹蝕及氧化皮工件，應(yīng)選擇中溫酸洗，方可保證在10min內(nèi)完全除掉銹蝕物及氧化皮。除非有足夠的理由，一般不選擇低溫或不加溫酸洗除銹，低溫酸洗僅限于如：工件銹蝕很少、無氧化皮；除銹時(shí)間不受限制；允許采用鹽酸酸洗等狀況。表面調(diào)整工序，尋常不需加溫，一般就是常溫處理。

低溫或中溫磷化，磷化速度都沒有明顯的區(qū)別，都可在較短的時(shí)間內(nèi)快速形成磷化膜。磷化后的工件，假使要求有較長(zhǎng)的工序間存放時(shí)間，變應(yīng)選中擇中溫磷化，才會(huì)有較好的防銹效果。整個(gè)前處理過程，都可采用常溫不加溫洗方式，假使最終一道水洗是熱水燙干，其水溫應(yīng)在80℃以上。3處理時(shí)間

處理方式、處理溫度一旦選定，處理時(shí)間應(yīng)根據(jù)工件的油污、銹蝕程度來定。一般可參考前處理藥劑使用說明書的處理時(shí)間要求。4工藝流程

根據(jù)工件油污、銹蝕程度以及底漆要求，分為不同的工藝流程。4.1完全無銹工件

預(yù)脫脂——脫脂——水清洗——表調(diào)——磷化——水清洗——烘干（電泳底漆時(shí)可不枯燥，直接進(jìn)入電泳槽）。這是標(biāo)準(zhǔn)的四工位流程，應(yīng)用面廣，適合于各類冷軋板及機(jī)加工的無銹工件前處理，還可將表調(diào)劑加到脫脂槽內(nèi)，減少一道表調(diào)工序。4.2一般油污、銹蝕、氧化皮混合工件

脫脂除銹“二合一〞——水清洗——中和——表調(diào)——磷化——水清洗——烘干（或直接電泳）。這套工藝是國(guó)內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的流程，適合各類工件（重油污除外）的前處理；假使采用中溫磷化，還可省掉表調(diào)工序，簡(jiǎn)單的板型工件，也可省掉中和工序，成為標(biāo)準(zhǔn)帶銹件的四工位工藝。

4.3重油污、銹蝕、氧化皮類工件

預(yù)脫脂——水清洗——脫脂除銹“二合一〞——水清洗——中和——表調(diào)——磷化——水清洗——烘干（或直接進(jìn)入電泳槽）。對(duì)于重油污的工件，首先應(yīng)進(jìn)行預(yù)脫脂，除去大部分的油脂，以保證在下一步脫脂除銹“二合一〞處理后，得到完全清白的金屬表面。5幾點(diǎn)本卷須知

在工藝設(shè)計(jì)中有些小地方應(yīng)當(dāng)十分注意，即使有些是與設(shè)備設(shè)計(jì)有關(guān)的，假使考慮不周，將會(huì)對(duì)生產(chǎn)線的運(yùn)行及工人操作產(chǎn)生好多不利的影響，如工序間隔時(shí)間，溢流水洗，磷化除渣，工件的工藝孔，槽體及加熱管材料等。5.1工序間隔時(shí)間

各個(gè)工序間的間隔時(shí)間假使太長(zhǎng)，會(huì)造成工件在運(yùn)行過程中二次生銹，特別是有酸洗工藝時(shí)，酸洗后工件極易在空氣中氧化生銹泛綠，最好設(shè)有工序間水膜保護(hù)，可減少生銹。生銹泛黃泛綠的工件，嚴(yán)重影響磷化效果，造成工件掛灰、泛黃，不能形成完整的磷化膜，所以應(yīng)盡量縮短工序間的間隔時(shí)間。工序間的間隔時(shí)間若太短，工件存水處的水，不能完全有效的瀝干，產(chǎn)生串槽現(xiàn)象，特別在噴淋方式時(shí)，會(huì)產(chǎn)生相互噴射飛濺串槽，使槽液成分不易控制，甚至槽液遭到破壞。因此在考慮工序間隔時(shí)，應(yīng)根據(jù)工件幾何尺寸、形狀選擇一個(gè)恰當(dāng)?shù)墓ば蜷g隔時(shí)間。5.2溢流水清洗

提倡溢流水洗，以保證工件充分清洗清白，減少串槽現(xiàn)象。溢流時(shí)應(yīng)當(dāng)從底部進(jìn)水，對(duì)角線上部開溢流孔溢流。5.3工件工藝孔

對(duì)于某些管形件或易形成死角存水的工件，必需選擇適當(dāng)?shù)奈恢勉@好工藝孔，保證水能在較短的時(shí)間內(nèi)充分流盡。否則會(huì)造成串槽或者要在空中長(zhǎng)時(shí)間瀝干，產(chǎn)生二次生銹，影響磷化效果。5.4磷化除渣

對(duì)于任何一種磷化液都會(huì)或多或少產(chǎn)生沉渣（輕鐵系彩色磷化沉渣很少），應(yīng)在工藝予設(shè)計(jì)時(shí)注明設(shè)有磷化除渣裝置，特別是噴淋磷化時(shí)，除渣裝置必不可少，典型的除渣裝置有：斜板沉淀器、高位沉淀塔、離心除渣器、紙布袋濾渣等都可供選擇。5.5槽體及加熱管材料

雖然對(duì)于槽體加熱管材料的選擇不是工藝設(shè)計(jì)的內(nèi)容，假使在工藝設(shè)計(jì)時(shí)不予提醒，可能會(huì)造成設(shè)備設(shè)計(jì)人員的疏忽，而影響整個(gè)生產(chǎn)線的運(yùn)行。對(duì)于硫酸、鹽酸酸洗時(shí)，其槽體材料只能選用玻璃鋼、花崗巖、塑料，加熱管只能選用鉛銻合金管、陶瓷管，而不能選用不銹鋼材料。假使是采用磷酸酸洗，其槽體及加熱管材料均可選用不銹鋼材料，當(dāng)然玻璃鋼、塑料、花崗巖均可。

6幾種典型前處理工藝6.1汽車車身類

此類工件均為冷軋板沖壓焊接而成，要求工件不能有銹蝕，即使有極少量銹點(diǎn)也應(yīng)在上件前打磨掉。采用陰極電泳底漆，對(duì)前處理要求較高。典型工藝為：（1）手工預(yù)擦；

（2）預(yù)脫脂噴淋，50～70℃，1min

（3）脫脂噴淋-浸泡-噴淋，50～70℃，0.5～2.0～0.5min（4）水清洗二道噴淋，常溫，1min（5）表調(diào)噴淋，常溫，1min

（6）磷化噴淋-浸泡-噴淋，50～60℃，1.0～3.0～0.5min（7）水清洗噴淋，常溫，1min（8）循環(huán)去離子水洗噴淋，常溫，1min（9）新鮮去離子水洗噴淋，常溫，1min6.2家用電器類

一般也是由冷軋板沖壓而成，極少量銹蝕預(yù)先打磨掉。主要工件是冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)器、家用小電器等。前處理后是粉末涂裝，也有部分是靜電或空氣噴漆。典型工藝為：（1）預(yù)脫脂噴淋，50～70℃，1min；（2）脫脂噴淋，50～70℃，1.5min；（3）水清洗噴淋，常溫，1min；（4）表調(diào)噴淋，常溫，0.5min；（5）磷化噴淋，30～45℃，2.5min；（6）水清洗二道噴淋，常溫，1min；（7）去離子水洗噴淋，常溫，1min；（8）烘干10～140℃，10min。6.3汽車零部件、家用車、改裝車類

這類產(chǎn)品批量一般不是很大，因此工序間時(shí)間長(zhǎng)，工件帶有銹蝕、氧化皮、油污等。常用工藝為：

（1）脫脂除銹“二合一〞浸泡，15～40℃，10min；（2）水清洗浸泡，常溫，1min；（3）中和浸泡，常溫，1min；（4）表調(diào)浸泡，常溫，1min；（5）磷化浸泡，15～40℃，10min；（6）水清洗二道浸泡，常溫，1min；（7）烘干110～140℃，10min。6.4自行車、摩托車、拖拉機(jī)類

因大部分工件有銹蝕、氧化皮、油污，產(chǎn)量一般都較大，要求處理速度快。一般工藝為：（1）除油除銹“二合一〞浸泡，60～70℃，50～70℃，10min；（2）水清洗浸泡，常溫，1min；（3）中和浸泡，常溫，1min；（4）表調(diào)浸泡，常溫，1min；（5）磷化浸泡，30～70℃，6min；（6）水清洗二道浸泡，常溫，1min；（7）烘干110～140℃，10min。磷化（Ⅵ）——質(zhì)量控制及檢測(cè)方法

磷化后的工件，根據(jù)其用途，對(duì)其質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行分項(xiàng)檢驗(yàn)。主要質(zhì)量控制指標(biāo)，包括磷化膜外觀、磷化膜厚度或膜重、磷化膜或后處理以后的耐蝕性三大共性指標(biāo)。根據(jù)磷化用途有時(shí)還要檢測(cè)：磷化與漆膜配套性、磷化膜硬度、摩擦系數(shù)、抗擦傷性等指標(biāo)。關(guān)于磷化的三共性指標(biāo)，可參照如下標(biāo)準(zhǔn)及方法。

磷化膜外觀：采用目測(cè)法，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)GB11376-89《金屬的磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜》和GB6807-86《鋼鐵工件涂漆前磷化處理技術(shù)條件》。

磷化膜厚度或膜重：膜厚度測(cè)量采用GB6462《金屬的氧化覆蓋層橫斷面厚度顯微鏡測(cè)量法》，也可采用測(cè)厚儀，依照GB4956《磁性金屬基體上非磁性覆蓋層厚度測(cè)量磁性方法》或GB4957《非磁性金屬基體上非導(dǎo)電覆蓋層測(cè)量渦流方法》。膜重測(cè)量采用重量法，可依照GB6807《鋼鐵工件涂漆前磷化處理技術(shù)條件》或GB9792《金屬材料上的轉(zhuǎn)化膜單位面積上膜層質(zhì)量的測(cè)定》。

耐蝕性：檢測(cè)磷化膜本身的耐蝕性可采用硫酸銅點(diǎn)滴法，氯化鈉鹽水浸泡法和鹽霧試驗(yàn)法。點(diǎn)滴法和鹽水浸泡法可依照GB6807-86《鋼鐵件涂漆前磷化處理技術(shù)條件》，磷化膜經(jīng)過后處理如涂油，涂蠟，涂漆后一般進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)檢驗(yàn)。鹽霧試驗(yàn)可依照GB1771-79《漆膜耐鹽霧測(cè)定法》或GB6458《金屬覆蓋層中性鹽霧性試驗(yàn)》。1涂漆前打底用磷化

用于漆前打底的磷化處理，其主要目的是提高漆膜的附著力和涂層系統(tǒng)的耐蝕性，因此重點(diǎn)在于與漆膜的協(xié)同性能方面。一般對(duì)磷化質(zhì)量檢測(cè)指標(biāo)包括膜外觀、膜厚度和與漆膜配套后的性能。膜外觀應(yīng)為均勻細(xì)密完整的磷化膜，對(duì)輕鐵系磷化，其外觀應(yīng)為均勻細(xì)密完整的磷化膜，對(duì)輕鐵系磷化，其外觀應(yīng)為完整的紅藍(lán)彩色膜。磷化膜不宜過厚，一般膜重應(yīng)小于7.5g/m2,最正確為1.5～3.0g/m2，對(duì)于輕鐵系磷化膜重0.5～1.0g/m2為宜，過厚和粗糙的磷化膜是不利涂漆的。耐蝕性指標(biāo)包括磷化膜本身的耐蝕性和涂漆前不應(yīng)出現(xiàn)泛黃生銹現(xiàn)象。磷化與漆協(xié)同后的耐蝕性是最為重要的，它表達(dá)了磷化膜與漆協(xié)同后的整體耐蝕能力。磷化膜與涂漆協(xié)同后除檢測(cè)耐蝕性外，一般還需測(cè)定其漆膜的機(jī)械物理性能，如：附著力、沖擊強(qiáng)度、抗彎能力（柔韌性）等。

涂漆前打底用磷化的質(zhì)量指標(biāo)及檢測(cè)方法一般應(yīng)參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB6807-86《鋼鐵工件涂漆前磷化處理技術(shù)條件》，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)磷化膜的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)及檢測(cè)評(píng)價(jià)方法都有較詳細(xì)的規(guī)定，其主要內(nèi)容如下：

（1）磷化膜外觀應(yīng)為結(jié)晶致密、連續(xù)均勻的淺灰到深灰色膜，對(duì)于輕鐵系磷化應(yīng)為連續(xù)彩色膜。允許出現(xiàn)下述缺陷；微弱的水跡，鉻酸鹽痕跡、微弱掛灰現(xiàn)象，由于熱處理焊接及加工等

表面狀態(tài)不同造成的磷化膜缺陷。對(duì)于下述則是不允許出現(xiàn)的缺陷：磷化膜出現(xiàn)泛黃生銹、磷化膜疏松、磷化露底局部無膜，嚴(yán)重掛灰。（2）涂漆用磷化膜重應(yīng)低于7.5克/m2。

（3）磷化膜的耐蝕性采用鹽水浸泡法，磷化工件在3%NaCl水溶液中，在15～25℃溫度下，浸泡1h不應(yīng)出現(xiàn)銹蝕。磷化與漆膜協(xié)同后的耐蝕性檢測(cè)是將磷化工件涂覆25～35μm的A04-9白氨基漆，劃痕后進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)（按GB1771-79）經(jīng)24h鹽霧試驗(yàn)（鐵系磷化是8h鹽霧試驗(yàn)）漆膜應(yīng)無起泡、生銹、脫落現(xiàn)象。

GB6807-86對(duì)硫酸銅點(diǎn)滴法沒有作為必需檢測(cè)的項(xiàng)目，認(rèn)為可作為工序間磷化質(zhì)量的快速檢驗(yàn)方法，而對(duì)磷化與涂漆協(xié)同后的耐蝕性作為必檢項(xiàng)目。

對(duì)于漆前磷化的檢驗(yàn)指標(biāo)及方法也可參照GB11376-89《金屬的磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜》。因此，從標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定檢驗(yàn)項(xiàng)目看，漆前打底用磷化應(yīng)當(dāng)是致密、均勻、薄層磷化膜，應(yīng)著重檢驗(yàn)磷化與油漆配套后的耐蝕性及機(jī)械物理性能。2對(duì)防銹、耐蝕用磷化

對(duì)于這類磷化，其主要目的是為了耐蝕防護(hù)，其耐蝕性是最為重要的指標(biāo)。一般的質(zhì)量檢測(cè)指標(biāo)包硫酸銅點(diǎn)滴要大于1min，耐鹽水大于2h，鹽霧試驗(yàn)大于1.5h。有關(guān)涂油或涂蠟后的耐蝕性檢測(cè)，最好采用鹽霧試驗(yàn)，具體應(yīng)達(dá)到的耐鹽霧時(shí)間，可由供需雙方商定。3潤(rùn)滑、耐磨減摩磷化

起潤(rùn)滑作用的磷化主要用在冷加工方面，一般是鋅系。耐磨減摩磷化是用于載荷摩擦運(yùn)動(dòng)的工件，常規(guī)的是錳系磷化。

對(duì)于起潤(rùn)滑作用的磷化，主要檢驗(yàn)外觀、膜重、耐蝕性以及皂化后的滑潤(rùn)性，有時(shí)要測(cè)定摩擦系數(shù)。要求磷化膜外觀應(yīng)均勻完整，一般膜重大于5g/m2,以保證有一定的膜厚，經(jīng)皂化后，明顯降低摩擦力，減少模具損傷，減少工件冷作時(shí)的開裂。

對(duì)于耐磨減摩磷化，一般為錳系磷化，其磷化膜外觀應(yīng)為均勻完整深灰或黑色膜。對(duì)于協(xié)同間隙小的零部件，其膜重應(yīng)在1～3g/m2，動(dòng)協(xié)同間隙大的工件，其膜重應(yīng)在5g/m2以上。要求這類磷化有較高的硬度和抗擦傷性能，具體指標(biāo)可由供需雙方商定。同時(shí)耐磨減摩磷化應(yīng)有較好的耐蝕性，尋常耐鹽霧應(yīng)在1.5h以上。對(duì)于潤(rùn)滑、耐磨減摩磷化同樣可參照GB11976-89。4其它用途的磷化

磷化除了用上述三個(gè)領(lǐng)域外，還可用于電絕緣方面，裝飾性方面。其常規(guī)質(zhì)量檢測(cè)指標(biāo)為外觀、膜重和耐蝕性。對(duì)電絕緣磷化，要求檢測(cè)單位面積上的表面電阻。對(duì)裝飾性磷化要根據(jù)不同的

要求進(jìn)行染色處理，要求不同的顏色色度和耐蝕性，這些指標(biāo)的檢測(cè)方法和控制范圍一般由供需雙方商定。

磷化質(zhì)量指標(biāo)的檢測(cè)和控制，是根據(jù)其用途的不同要有各種不同的要求，除常規(guī)的外觀、膜重，某些磷化的耐蝕性有標(biāo)準(zhǔn)可遵循外，大部分指標(biāo)及檢測(cè)方法都是由供需雙方商定。

磷化的基本原理之一--基本原理

磷化是一種化學(xué)與電化學(xué)反應(yīng)形成磷酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的過程，所形成的磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜稱之為磷化膜。磷化的目的主要是：給基體金屬提供保護(hù)，在一定程度上防止金屬被腐蝕；用于涂漆前打底，提高漆膜層的附著力與防腐蝕能力；在金屬冷加工工藝中起減摩潤(rùn)滑使用。磷化過程包括化學(xué)與電化學(xué)反應(yīng)。不同磷化體系、不同其材的磷化反應(yīng)機(jī)理比較繁雜。雖然科學(xué)家在這方面已做過大量的研究，但至今未完全弄明白。在很早以前，曾以一個(gè)化學(xué)反應(yīng)方程式簡(jiǎn)單表述磷化成膜機(jī)理：

8Fe+5Me(H2PO4)2+8H2O+H3PO4→Me2Fe(PO4)2?4H2O(膜)+Me3(PO4)?4H2O(膜)+7FeHPO4(沉渣)+8H2↑

Me為Mn、Zn等，Machu等認(rèn)為，鋼鐵在含有磷酸及磷酸二氫鹽的高溫溶液中浸泡，將形成以磷酸鹽沉淀物組成的晶粒狀磷化膜，并產(chǎn)生磷酸一氫鐵沉渣和氫氣。這個(gè)機(jī)理解釋比較粗糙，不能完整地解釋成膜過程。隨著對(duì)磷化研究逐步深入，當(dāng)今，各學(xué)者比較贊同的觀點(diǎn)是磷化成膜過程主要是由如下4個(gè)步驟組成：①酸的浸蝕使基體金屬表面H+濃度降低Fe-2e→Fe2+

2H－+2e→2[H]??????????????????????????????（1）H2

②促進(jìn)劑（氧化劑）加速[O]+[H]→[R]+H2O

Fe2++[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(shí)也將溶液中的Fe2+氧化成為Fe3+。③磷酸根的多級(jí)離解

H3PO4H2PO4－+H+HPO42－+2H++PO43－+3H－?????????????????（3）

由于金屬表面的H+濃度急劇下降，導(dǎo)致磷酸根各級(jí)離解平衡向右移動(dòng)，最終為PO43-。④磷酸鹽沉淀結(jié)晶成為磷化膜

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(shí)，就會(huì)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(zhǎng)大成為磷化晶粒，無數(shù)個(gè)晶粒緊湊堆集形而上學(xué)成磷化膜。

磷酸鹽沉淀的副反應(yīng)將形成磷化沉渣

Fe3++PO43－=FePO4???????????????????????????（6）以上機(jī)理不僅可解釋鋅系、錳系、鋅鈣系磷化成膜過程，還可指導(dǎo)磷化配方與磷化工藝的設(shè)計(jì)。從以上機(jī)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(dòng)離解出PO43-；金屬表面如存在活性點(diǎn)面結(jié)合時(shí)，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(qiáng)均使沉渣增多。相應(yīng)，在實(shí)際磷化配方與工藝實(shí)施中表面為：適當(dāng)較強(qiáng)的促進(jìn)劑（氧化劑）；較高的酸比（相對(duì)較低的游離酸，即H+濃度）；使金屬表面調(diào)整到具備活性點(diǎn)均能提高磷化反應(yīng)速度，能在較低溫度下快速成膜。因此在低溫快速磷化配方設(shè)計(jì)時(shí)一般遵循上述機(jī)理，選擇強(qiáng)促進(jìn)劑、高酸比、表面調(diào)整工序等。關(guān)于磷化沉渣。由于磷化沉渣主要是FePO4,要相減少沉渣量就必需降低Fe3+的產(chǎn)生量，即通過兩個(gè)方法：降低磷化液的H+濃度（低游離酸度）減少Fe2+氧化成為Fe3+。鋅材與鋁材磷化機(jī)理基本與上一致。鋅材的磷化速度較快，磷化膜只有磷酸鋅鹽單一組成，并且沉渣很少。鋁材磷化一般要參與較多的氟化合物，使之形成AlF3、AlF63-，鋁材磷化步聚與上述機(jī)理基本一致。

磷化的基本原理之二——磷化分類

磷化的分類方法好多，但一般是按磷化成膜體系、磷化膜厚度、磷化使用溫度、促進(jìn)劑類型進(jìn)行分類。

1按磷化膜體系分類

按磷化成膜體系主要分為：鋅系、鋅鈣系、鋅錳系、錳系、鐵系、非晶相鐵系六大類。鋅系磷化槽液主體成他是：Zn2+、H2PO3-、NO3-、H3PO4、促進(jìn)劑等。形成的磷化膜主體組成（鋼鐵件）：Zn3(PO4)2?4H2O、Zn2Fe(PO4)2?4H2O。磷化晶粒呈樹枝狀、針狀、孔隙較多。廣泛應(yīng)用于涂漆前打底、防腐蝕和冷加工減摩潤(rùn)滑。

鋅鈣系磷化槽液主體成分是：Zn2+、Ca2+、NO3-、H2PO4-、H3PO4以及其它添加物等。形成磷化膜的主體組成（鋼鐵件）：Zn2Ca(PO4)2?4H2O、Zn2Fe(PO4)2?4H2O、Zn3(PO4)2?4H2O。磷化晶粒呈緊湊顆粒狀（有時(shí)有大的針狀晶粒），孔隙較少。應(yīng)用于涂裝前打底及防腐蝕。鋅錳系磷化槽液主體組成：Zn2+、Mn2+、NO3-、H2PO4-、H3PO4以及其它一些添加物。磷化膜主體組成：Zn2Fe(PO4)2?4H2O、Zn3(PO4)2?4H2O、(Mn,Fe)5H2(PO4)4?4H2O，磷化晶粒呈顆粒-針狀-樹枝狀混合晶型，孔隙較少。廣泛用于漆前打底、防腐蝕及冷加工減摩潤(rùn)滑。錳系磷化槽液主體組成：Mn2+、NO3-、H2PO4-、H3PO4以及其它一些添加物。在鋼鐵件上形成磷化膜主體組成：(Mn,Fe)5H2(PO4)4?4H2O。磷化膜厚度大、孔隙少，磷化晶粒呈密集顆狀。廣泛應(yīng)用于防腐蝕及冷加工減摩潤(rùn)滑。

鐵系磷化槽液主體組成：Fe2+、H2PO4-、H3PO4以及其它一些添加物。磷化膜主體組成（鋼鐵工件）：Fe5H2(PO4)4?4H2O,磷化膜厚度大，磷化溫度高，處理時(shí)間長(zhǎng)，膜孔隙較多，磷化晶粒呈顆粒狀。應(yīng)用于防腐蝕以及冷加工減摩潤(rùn)滑。

非晶相鐵系磷化槽液主體成分：Na+(NH4+)、H2PO4-、H3PO4、MoO4-(ClO3-、NO3-)以及其它一些添加物。磷化膜主體組成（鋼鐵件）：Fe3(PO4)2?8H2O,Fe2O3,磷化膜薄，微觀膜結(jié)構(gòu)呈非晶相的平面分布狀，僅應(yīng)用于涂漆前打底。2按磷化膜的厚度分類

按磷化膜厚度（磷化膜重）分，可分為次輕量級(jí)、輕量級(jí)、次重量級(jí)、重量級(jí)四種。次輕量級(jí)膜重僅0.1～1.0g/m2,一般是非晶相鐵系磷化膜，僅用于漆前打底，特別是變形大工件的涂漆前打底效果很好。輕量級(jí)膜重1.1～4.5g/m2,廣泛應(yīng)用于漆前打底，在防腐蝕和冷加工行業(yè)應(yīng)用較少。次重量級(jí)磷化膜厚4.6～7.5g/m2,由于膜重較大，膜較厚（一般>3μm），較少作為漆前打底（僅作為基本不變形的鋼鐵件漆前打底），可用于防腐蝕及冷加工減摩滑潤(rùn)。重量級(jí)膜重大于7.5g/m2,不作為漆前打底用，廣泛用于防腐蝕及冷加工。3按磷化處理溫度劃分

按處理溫度可分為常溫、低溫、中溫、高溫四類。常溫磷化就是不加溫磷化。低溫磷化一般處理溫度30～45℃。中溫磷化一般60～70℃。高溫磷化一般大于80℃。溫度劃分法本身并不嚴(yán)格，有時(shí)還有亞中溫、亞高溫之法，隨各人的意愿而定，但一般還是遵循上述劃分法。4按促進(jìn)劑類型分類

由于磷化促進(jìn)劑主要只有那么幾種，按促進(jìn)劑的類型分有利于槽液的了解。根據(jù)促進(jìn)劑類型大體可決定磷化處理溫度，如NO3-促進(jìn)劑主要就是中溫磷化。促進(jìn)劑主要分為：硝酸鹽型、亞硝酸鹽型、氯酸鹽型、有機(jī)氮化物型、鉬酸鹽型等主要類型。每一個(gè)促進(jìn)劑類型又可與其它促進(jìn)劑配套使用，有不少的分支系列。硝酸鹽型包括：NO3-，NO3-NO2-自生型）。氯酸鹽型包括：ClO3-ClO3-NO3-ClO3-/NO2-亞硝酸鹽包括：硝基胍R-NO2-ClO3-，鉬酸鹽型包括：MoO4-MoO4-ClO3-MoO4-NO3-。

磷化分類方法還有好多，如按材質(zhì)可分為鋼鐵件、鋁件、鋅件以及混合件磷化等。

磷化的基本原理之三——磷化前的預(yù)處理

一般狀況下，磷化處理要求工件表面應(yīng)是清白的金屬表面（二合一、三合一、四合一例外）。工件在磷化前必需進(jìn)行除油脂、銹蝕物、氧化皮以及表面調(diào)整等預(yù)處理。特別是涂漆前打底用磷化還要求作表面調(diào)整，使金屬表面具備一定的“活性〞，才能獲得均勻、細(xì)致、密實(shí)的磷化膜，達(dá)到提高漆膜附著力和耐腐蝕性的要求。因此，磷化前處理是獲得高質(zhì)量磷化膜的基礎(chǔ)。1除油脂

除油脂的目的在于清除掉工件表面的油脂、油污。包括機(jī)械法、化學(xué)法兩類。機(jī)械法主要是：手工擦刷、噴砂拋丸、火焰灼燒等?；瘜W(xué)法主要：溶劑清洗、酸性清洗劑清洗、強(qiáng)堿液清洗，低堿性清洗劑清洗。以下介紹化學(xué)法除油脂工藝。1.1溶劑清洗

溶劑法除油脂，一般是用非易燃的鹵代烴蒸氣法或乳化法。最常見的是采用三氯乙烷、三氯乙烯、全氯乙烯蒸汽除油脂。蒸汽脫脂速度快，效率高，脫脂清白完全，對(duì)各類油及脂的去除效果都十分好。在氯代烴中參與一定的乳化液，不管是浸泡還是噴淋效果都很好。由于氯代鹵都有一定的毒性，汽化溫度也較高，再者由于新型水基低堿性清洗劑的出現(xiàn)，溶劑蒸汽和乳液除油脂方法現(xiàn)在已經(jīng)很少使用了。1.2酸性清洗劑清洗

酸性清洗劑除油脂是一種應(yīng)用十分廣泛的方法。它利用表面活性劑的乳化、潤(rùn)濕、滲透原理，并借助于酸腐蝕金屬產(chǎn)生氫氣的機(jī)械剝離作用，達(dá)到除油脂的目的。酸性清洗劑可在低溫柔中溫下使用。低溫一般只能除掉液態(tài)油，中溫就可除掉油和脂，一般只適合于浸泡處理方式。酸性清洗劑主要由表面活性劑、普通無機(jī)酸、緩蝕劑三大部分組成。由于它兼?zhèn)溆谐P與除油脂雙重功能，人們習(xí)慣稱之為“二合一〞處理液。

鹽酸、硫酸酸基的清洗劑應(yīng)用最為廣泛，成本低，效率較高。但假使酸洗后水洗不完全殘留的Cl-、SO42-對(duì)工件的后腐蝕危害很大。而磷酸酸基沒有腐蝕物殘留的隱患，但磷酸成本較高，清洗效率低些。

對(duì)于鋅件，鋁件一般不采用酸性清洗劑清洗，特別鋅件在酸中的腐蝕極快。1.3強(qiáng)堿液清洗

強(qiáng)堿液除油脂是一種傳統(tǒng)的有效方法。它是利用強(qiáng)堿對(duì)植物油的皂化反應(yīng)，形成溶于水的皂化物達(dá)到除油脂的目的。純粹的強(qiáng)堿液只能皂化除掉植物油脂而不能除掉礦物油脂。因此人們通過在強(qiáng)堿液中參與表面活性劑，一般是磺酸類陰離子活性劑，利用表面活性劑的乳化作用達(dá)到

除礦物油的目的。強(qiáng)堿液除油脂的使用溫度都較高，尋常>80℃。處理時(shí)間5～20min，處理方式浸泡、噴淋均可。強(qiáng)堿液除油脂需要較高溫度，能耗大，對(duì)設(shè)備腐蝕性也大，并且材料成本并不算低，因此這種方法的應(yīng)用正逐步減少。1.4低堿性清洗液清洗

低堿性清洗液是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的一類除油脂劑。它的堿性低，一般pH值為9～12。對(duì)設(shè)備腐蝕較小，對(duì)工件表面狀態(tài)破壞小，可在低溫柔中溫下使用，除油脂效率較高。特別在噴淋方式使用時(shí)，除油脂效果特別好。低堿性清洗劑主要由無機(jī)低堿性助劑、表面活性劑、消泡劑等組成。無機(jī)型助劑作用是提供一定的堿度，有分散懸浮作用?？煞乐姑撓聛淼挠椭匦挛皆诠ぜ砻妗１砻婊钚詣┲饕捎梅请x子型與陰離子型，一般是聚氯乙烯OP類和磺酸鹽型，它在除油脂過程中起主要的作用。在有特別要求時(shí)還需要參與一些其它添加物，如噴淋時(shí)需要參與消泡劑。

處理溫度：常溫～70℃，處理時(shí)間：5～20min

浸泡型清洗劑主要應(yīng)注意的是表面活性劑的濁點(diǎn)問題，當(dāng)處理溫度高于濁點(diǎn)時(shí)，表面活性劑析出上浮，使之失去脫脂能力，一般參與陰離子型活性劑即可解決。噴淋型清洗劑應(yīng)參與足夠的消泡劑，在噴淋時(shí)不產(chǎn)生泡沫尤為重要。

鋁件、鋅件清洗時(shí)，必需考慮到它們?cè)趬A性條件下的腐蝕問題，一般宜用接近中性的清洗劑。2酸洗

酸洗除銹、除氧化皮的方法是工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的方法。利用酸對(duì)氧化物溶解以及腐蝕產(chǎn)生氫氣的機(jī)械剝離作用達(dá)到除銹和除氧化皮的目的。酸洗中使用最為常見的是鹽酸、硫酸、磷酸。硝酸由于在酸洗時(shí)產(chǎn)生有毒的二氧化氮?dú)怏w，一般很少應(yīng)用。鹽酸酸洗適合在低溫下使用，不宜超過45℃，使用濃度10%～45%，還應(yīng)參與適量的酸霧抑制劑為宜。硫酸在低溫下的酸洗速度很慢，宜在中溫使用，溫度50～80℃，使用濃度10%～25%。磷酸酸洗的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)產(chǎn)生腐蝕性殘留物（鹽酸、硫酸酸洗后或多或少會(huì)有少會(huì)有Cl-、SO42-殘留），比較安全，但磷酸的缺點(diǎn)是成本較高，酸洗速度較慢，一般使用濃度10%～40%，處理溫度可常溫到80℃。在酸洗工藝中，采用混合酸也是十分有效的方法，如鹽酸-硫酸混合酸，磷酸-檸檬酸混合酸。在酸洗除銹除氧化皮槽液中，必需參與適量的緩蝕劑。緩蝕劑的種類好多，選用也比較簡(jiǎn)單，它的作用是抑制金屬腐蝕和防止“氫脆〞。但酸洗“氫脆〞敏感的工件時(shí)，緩蝕劑的選擇應(yīng)特別防備，由于某些緩蝕劑抑制二個(gè)氫原子變?yōu)闅浞肿拥姆磻?yīng)，即：2[H]→H2↑，使金屬表面氫原子的濃度提高，加強(qiáng)了“氫脆〞傾向。因此必需查閱有關(guān)腐蝕數(shù)據(jù)手冊(cè)，或做“氫脆〞試驗(yàn)，避免選用危險(xiǎn)的緩蝕劑。

3表面調(diào)整

表面調(diào)整的目的，是促使磷化形成晶粒細(xì)致密實(shí)的磷化膜，以及提高磷化速度。表面調(diào)整劑主要有兩類，一種是酸性表調(diào)劑，如草酸。另一種是膠體鈦。兩者的應(yīng)用都十分普及，前者還兼?zhèn)溆谐p銹（工件運(yùn)行過程中形成的“水銹〞及“風(fēng)銹〞）的作用。在磷化前處理工藝中，是否選用表面調(diào)整工序和選用那一種表調(diào)劑都是由工藝與磷化膜的要求來決定的。一般原則是：涂漆前打底磷化、快速低溫磷化需要表調(diào)。假使工件在進(jìn)入磷化槽時(shí)，已經(jīng)二次生銹，最好采用酸性表調(diào)，但酸性表調(diào)只適合于≥50℃的中溫磷化。一般中溫鋅鈣系磷化不表調(diào)也行。磷化前預(yù)處理工藝是：

重油、銹、氧化皮工件：除油脂→水洗→酸洗→水洗→中和→表調(diào)→磷化→水洗輕油、銹工件：除油除銹“二合一〞→水洗→中和→表調(diào)→磷化→水洗無銹工件：除油脂→水洗→表調(diào)→磷化→水洗

高檔涂裝工件：預(yù)清理→熱水噴淋→預(yù)脫脂（噴）→脫脂（噴+浸+噴）→水洗（噴）→水洗（噴+浸+噴）→表調(diào)（噴+浸+噴）→磷化（噴+浸+噴）→水洗（噴+浸+噴）→去離子水洗（噴）→新鮮去離子水洗（噴）

磷化的基本原理之四——磷化工藝

1防銹磷化工藝

磷化工藝的早期應(yīng)用是防銹，鋼鐵件經(jīng)磷化處理形成一層磷化膜，起到防銹作用。經(jīng)過磷化防銹處理的工件防銹期可達(dá)幾個(gè)月甚至幾年（對(duì)涂油工件而言），廣泛用于工序間、運(yùn)輸、包裝貯存及使用過程中的防銹，防銹磷化主要有鐵系磷化、鋅系磷化、錳系磷化三大品種。鐵系磷化的主體槽液成分是磷酸亞鐵溶液，不含氧化類促進(jìn)劑，并且有高游離酸度。這種鐵系磷化處理溫度高于95℃，處理時(shí)間長(zhǎng)達(dá)30min以上，磷化膜重大于10g/m2,并且有除銹和磷化雙重功能。這種高溫鐵系磷化由于磷化速度太慢，現(xiàn)在應(yīng)用很少。

錳系磷化用作防銹磷化具有最正確性能，磷化膜微觀結(jié)構(gòu)呈顆粒密堆集狀，是應(yīng)用最為廣泛的防銹磷化。加與不加促進(jìn)劑均可，假使參與硝酸鹽或硝基胍促進(jìn)劑可加快磷化成膜速度。尋常處理溫度80～100℃，處理時(shí)間10～20min，膜重在7.5克/m2以上。

鋅系磷化也是廣泛應(yīng)用的一種防銹磷化，尋常采用硝酸鹽作為促進(jìn)劑，處理溫度80～90℃，處理時(shí)間10～15min，磷化膜重大于7.5g/m2,磷化膜微觀結(jié)構(gòu)一般是針片緊湊堆集型。防銹磷化一般工藝流程：

除油除銹--水清洗--表面調(diào)整活化--磷化--水清洗--鉻酸鹽處理--烘干--涂油脂或染色處理

通過強(qiáng)堿強(qiáng)酸處理過的工件會(huì)導(dǎo)致磷化膜粗化現(xiàn)象，采用表面調(diào)整活化可細(xì)化晶粒。鋅系

磷化可采用草酸、膠體鈦表調(diào)。錳系磷化可采用不溶性磷酸錳懸浮液活化。鐵系磷化一般不需要調(diào)整活化處理。磷化后的工件經(jīng)鉻酸鹽封閉可大幅度提高防銹性，如再經(jīng)過涂油或染色處理可將防銹性提高幾位甚至幾十倍。2耐磨減摩潤(rùn)滑磷化工藝

對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)、齒輪、制冷壓縮機(jī)一類工件，它不僅承受一次載荷，而且還有運(yùn)動(dòng)摩擦，要求工件能減摩、耐摩。錳系磷化膜具有較高的硬度和熱穩(wěn)定性，能耐磨損，磷化膜具有較好的減摩潤(rùn)滑作用。因此，廣泛應(yīng)用于活塞環(huán)，軸承支座，壓縮機(jī)等零部件。這類耐磨減摩磷化處理溫度70～100℃，處理時(shí)間10～20min，磷化膜重大于7.5g/m2。

在冷加工行業(yè)如：接納、拉絲、擠壓、深拉延等工序，要求磷化膜提供減摩潤(rùn)滑性能，一般采用鋅系磷化，一是鋅系磷化膜皂化后形成潤(rùn)滑性很好的硬脂酸鋅層，二是鋅系磷化操作溫度比較低，可在40、60或90℃條件下進(jìn)行磷化處理，磷化時(shí)間4～10min，有時(shí)甚至幾十秒鐘即可，磷化膜重量要求≥3g/m2便可。3漆前磷化工藝

涂裝底漆前的磷化處理，將提高漆膜與基體金屬的附著力，提高整個(gè)涂層系統(tǒng)的耐腐蝕能力；提供工序間保護(hù)以免形成二次生銹。因此漆前磷化的首要問題是磷化膜必需與底漆有優(yōu)良的配套性，而磷化膜本身的防銹性是次要的，磷化膜細(xì)致密實(shí)、膜薄。當(dāng)磷化膜粗厚時(shí)，會(huì)對(duì)漆膜的綜合性能產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)。磷化體系與工藝的選定主要由：工件材質(zhì)、油銹程度、幾何形狀；磷化與涂漆的時(shí)間間隔；底漆品種和施工方式以及相關(guān)場(chǎng)地設(shè)備條件決定。

一般來說，低碳鋼較高碳鋼簡(jiǎn)單進(jìn)行磷化處理，磷化成膜性能好些。對(duì)于有銹（氧化皮）工件必需經(jīng)過酸洗工序，而酸洗后的工件將給磷化帶來好多麻煩，如工序間生銹泛黃，殘留酸液的清除，磷化膜出現(xiàn)粗化等,所以酸洗時(shí)參與具有緩蝕、抑霧、催化和防銹功能的酸洗添加劑是必要的。酸洗后的工件在進(jìn)行鋅系、改性鋅系磷化前一般要進(jìn)行表面調(diào)整處理。在間歇式的生產(chǎn)場(chǎng)合，由于受條件限制，磷化工件必需存放一段時(shí)間后才能涂漆，因此要求磷化膜本身具有較好的防銹性。假使存放期在10天以上，一般應(yīng)采用中溫磷化，如中溫鋅系、中溫鋅錳系、中溫鋅鈣系等，磷化膜的厚度最好應(yīng)在2.0～4.5g/m2之間。磷化后的工件應(yīng)馬上烘干，不宜自然涼干，以免在夾縫、焊接處形成銹蝕。假使存放期只有3～5天，可用低溫鋅系、輕鐵系磷化，烘干效果會(huì)好于自然涼干。3.1單室噴淋磷化工藝

整個(gè)前處理工藝只有一個(gè)噴室，在噴室的下面有多個(gè)貯液槽體，不同的處理液噴淋工件后流回各自的槽體中。例如首先噴淋脫脂液，待脫脂液流回脫脂槽后，關(guān)閉閥門；然后噴淋水洗，水洗完成后關(guān)閉水洗閥門；下一步再噴淋磷化液，這種單室處理方法可實(shí)行如下幾種工藝流程：

脫脂--磷化“二合一〞（輕鐵系）--水清洗--（鉻封閉）--出件。脫脂--水清洗--磷化--水清洗--（鉻封閉）--出件

脫脂--水清洗--表面調(diào)整--磷化--水清洗--（鉻封閉）--出件

這種磷化工藝一般不提倡安排酸洗工序，以免造成設(shè)備腐蝕或產(chǎn)生工序間銹蝕。單室工藝設(shè)備少占用場(chǎng)地小，簡(jiǎn)便易行，但浪費(fèi)較大，僅適合于批量少的間歇式生產(chǎn)場(chǎng)合。與此相像的另一種方法，采用外圍小容量罐體盛處理液，通過泵與管道抽液后與熱水混合后噴淋在工件上達(dá)到脫脂、磷化效果，噴淋后藥液不回收，這種方法更簡(jiǎn)單，但浪費(fèi)更大。3.2多室“標(biāo)準(zhǔn)〞工位磷化工藝：①預(yù)脫脂50～70℃1～2min②脫脂50～70℃2～4min③水清洗1～2道常溫0.5～1.0min④表面調(diào)整常溫0.5～1.0min⑤磷化35～60℃2～6min⑥水清洗替分步脫脂除銹的方法已經(jīng)應(yīng)用有幾十年的歷史，同樣可獲滿意效果。對(duì)于酸洗和脫脂除銹“二合一〞一般采用非揮發(fā)性的無機(jī)酸較適合。磷化的基本原理之五——磷化工藝及配方

在磷化工序中，由于各個(gè)磷化液生產(chǎn)廠家和就應(yīng)用廠家基于不同的性能要求，涉及不同配方的磷化液在磷化工藝中應(yīng)用。但規(guī)模商品化應(yīng)用的也僅只有幾大主要類型，如輕鐵系、鋅系（含改性鋅系如三元系）、錳系、鋅鈣系，所采用的的促進(jìn)劑基本都是鉬酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氯酸鹽、有機(jī)硝硝基化合物等。磷化處理溫度尋常為常溫型5～30℃，低溫型35～45℃，中溫型50～70℃。

在磷化配方中，大家可能還經(jīng)常可見到“三合一〞、“四合一〞，即除油除銹磷化鈍化綜合處理劑，這里不作表達(dá)。1配方組成及性能1.1常溫低溫型磷化

常溫磷化是不加溫磷化，溫度范圍是5～30℃。低溫磷化尋常指磷化溫度為35～45℃的磷化工藝，在有些狀況下即使溫度偏高偏低一點(diǎn)，也認(rèn)為是低溫磷化，尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。常溫低溫磷化絕大部分以輕鐵系磷化、鋅系磷化為主，當(dāng)然也有改進(jìn)型，如在鋅系磷化中參與Mn2+、Ca2+、Ni2+等改性，仍習(xí)慣稱之為鋅系磷化。

鐵系輕型磷化形成彩色或灰色磷化膜。輕鐵系磷化不能形成厚膜，膜重總是在1g/m2以下。它與涂漆配套的一個(gè)顯著特點(diǎn)是使漆膜的抗彎曲、抗沖擊性能特別好。一般優(yōu)于其他類型如鋅系、錳系、鋅鈣系磷化。輕鐵系磷化槽液還有一些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，即不需要表面調(diào)整；磷化沉渣特別少；槽液工藝范圍寬，管理便利，但不足之處是耐鹽霧性能稍差。輕鐵系磷化可與粉末、涂啟、陽(yáng)極電泳配套，但不適合硝基、過氧乙烯底漆配套，而鋅系磷化配套范圍要廣些。有一種脫脂-磷化“二合一〞的輕鐵系磷化，其槽液成分基本與常規(guī)輕鐵系磷化一致，只不過額外參與一些表面活性劑起脫脂作用，尋常以噴淋方式使用，當(dāng)然還需加一定的消泡劑。這種脫脂-磷化“二合一〞工藝，在國(guó)內(nèi)外都有應(yīng)用：還有一類高游離酸度（含有較高濃度的磷酸）的輕鐵系磷化，同樣形成輕鐵系磷化膜，它同時(shí)還可以兼顧除油除銹功能。這種輕鐵系除油除銹磷化液與那些不水洗型“三合一〞、“四合一〞有著本質(zhì)區(qū)別，真正形成了輕鐵系磷化膜。常溫低溫鋅系磷化是使用十分廣泛的一種磷化工藝，特別是在家用電器行業(yè)，低溫鋅系磷化完全占有統(tǒng)治地位。甚至在汽車行業(yè)，低溫鋅系磷化也占有一定的比重。常溫低溫鋅系磷化一般需要膠體鈦表面預(yù)處理，一則細(xì)化磷化晶粒形成薄型磷化膜；二則提高磷化成膜速度。低溫鋅系磷化經(jīng)表面膠體鈦調(diào)整預(yù)處理的工件，在35～45℃溫度范圍內(nèi)，噴淋時(shí)只需1～2min，浸泡

也只需要3～8min即可形成均勻完整細(xì)致的磷化膜，膜重1.5～2.5g/m2，通過調(diào)理游離酸度等方法可稍微增加膜厚。常溫低溫磷化與各類涂漆均具有很好的配套性。1.2中溫型磷化

中溫磷化尋常是指處理溫度50～70℃的磷化工藝，溫度范圍偏高偏低一些也可屬于中溫磷化之列。中溫磷化用于漆前打底，主要是鋅系、錳系、鋅鈣系磷化三大類，它們?cè)诠I(yè)應(yīng)用中占有最大的份額。

中溫鋅系磷化是所有各種類型磷化中應(yīng)用最為普遍的一種磷化工藝，在涂裝行業(yè)，它與各類涂裝的配套性均好。中溫鋅系磷化大部分是NO3-單獨(dú)作為促進(jìn)劑（在中溫50～70℃，NO3-氧化過程中會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生NO2-，成為自生NO3-/NO2-促進(jìn)劑體系），NO3-含量，尋常大于15g/l。采用NO2-或ClO3-與NO3-混合型促進(jìn)劑可大幅度提高成膜速度，并使磷化膜細(xì)密。但NO3-、NO2-、ClO3-三種類型的促進(jìn)劑均可單獨(dú)或混合使用，要視具體狀況來作出選擇。在中溫鋅系磷化工序中，即使不經(jīng)過表面調(diào)整處理也能形成均勻完整的磷化膜。但表面調(diào)整處理可提高磷化速度和細(xì)化磷化晶粒，形成細(xì)密磷化膜。表面調(diào)整可選用膠體鈦型或草酸型，草酸型表調(diào)還具二次除銹的功能。中溫鋅系磷化是一種傳統(tǒng)的成熟工藝，槽液控制簡(jiǎn)便，通過選擇不同的促進(jìn)劑、表面調(diào)整工序、酸比可獲不同的成膜速度和厚度的磷化膜。

在當(dāng)今汽車行業(yè)，比較流行低鋅磷化（鋅含量在1.5g/l以下）。低鋅磷化與陰極電泳配套性好，可充分發(fā)揮陰極電泳的優(yōu)勢(shì)。在發(fā)達(dá)國(guó)家，高檔一些的汽車大都采用低鋅磷化。一般在低鋅磷化液中還參與Mn2+、Ni2+，一則是為了提高耐蝕性，二則是為了能形成顆狀磷化晶粒的磷化膜。低鋅磷化一般采用NO3-/NO2-促進(jìn)劑體系，處理溫度50～60℃磷化膜重1.5～2.5g/m2.純錳系磷化在涂裝行業(yè)應(yīng)用不多，它主要用于防銹與潤(rùn)滑。在涂裝行業(yè)鋅錳系磷化有一定的市場(chǎng)，磷化膜的顏色要比鋅系深。常規(guī)鋅錳系磷化槽液主要是由酸式磷酸錳（商品名馬日夫鹽）和硝酸鋅組成，利用硝酸根作為促進(jìn)劑，也可參與ClO3-、NO2-提高磷化速度。不管是錳系還是鋅錳系磷化，均可控制形成顆粒狀緊湊磷化晶粒的磷化膜，據(jù)報(bào)道，這種含錳的顆粒狀結(jié)晶磷化膜的溶解量達(dá)到10%～30%。因此一般陽(yáng)極電泳前的磷化，往往在磷化槽液中參與一些Mn2+,以改善磷化膜的陽(yáng)極溶解性能，而表面調(diào)整工序會(huì)使錳系磷化膜更細(xì)密。鋅鈣系磷化是鋅系磷化的改進(jìn)型，它具備鋅系磷化的一般特點(diǎn)，由于引入Ca2+，它抑制了磷酸鋅晶粒的粗大趨勢(shì)。因此只要參與足夠的Ca2+，就能形成顆粒狀晶粒細(xì)密磷化膜，假使Ca2+的含量不夠，仍將存在部分粗大的磷酸鋅晶粒。鋅鈣系磷化不表面調(diào)整處理照樣能形成細(xì)密磷化膜，不用膠體鈦表調(diào)而用草酸型表調(diào)，由于它可除“二次銹〞，對(duì)磷化十分有利。鋅鈣系磷化由于引入Ca2+，形成含鈣系磷化膜不能厚，膜重1.5～2.5g/m2最適合，厚膜會(huì)影響漆膜抗

彎曲，抗沖擊性能。