磷化处理及工艺

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1、磷化目录总述原理及应用磷化基础知识1.一、磷化原理2.二、磷化分类3.三、磷化作用及用途4.四、磷化膜组成及性质5.五、磷化工艺流程6.六、影响因素7.七、磷化后处理8.八、磷化渣9.九、磷化膜质量检验10.十、游离酸度及总酸度的测定11.十一、有色金属磷化总述原理及应用磷化基础知识1.一、磷化原理2.二、磷化分类3.三、磷化作用及用途4.四、磷化膜组成及性质5.五、磷化工艺流程6.六、影响因素7.七、磷化后处理8.八、磷化渣9.九、磷化膜质量检验10.十、游离酸度及总酸度的测定11.十一、有色

2、金属磷化总述  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,最早的可靠记载是英国CharlesRoss于1869年获得

3、的专利(B.P.No.3119)。从此,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,磷化技术的发展中心由英国转移至美国。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第一个锌系磷化液。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ParcoPower配制磷化液,克服T许多缺点,将磷化处理时间提高到lho1929年Bonderizing磷化工艺将磷化时间缩短至

4、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。原理及应用  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。

5、磷化基础知识  一、磷化原理    1、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。  2、磷化原理  钢铁件浸入磷化液(由Fe(H2PO4)2、Mn(H2PO4)2、Zn(H2PO4)2组成的酸性稀水溶液,PH值为1-3,溶液相对密度为1.05-1.10)中,磷化膜的生成反应如下:  吸热  3Zn(H2PO4)2=Zn3(PO4)2↓+4H3PO4或  吸热  吸热  3Mn(H2PO4)2=Mn3(

6、PO4)2↓+4H3PO4  吸热  钢铁工件是钢铁合金,在磷酸作用下,Fe和FeC3形成无数原电池,在阳极区,铁开始熔解为Fe2+,同时放出电子。  Fe+2H3PO4=Fe(H2PO4)2+H2↑  Fe=Fe2++2e-  在钢铁工件表面附近的溶液中Fe2+不断增加,当Fe2+与HPO42-,PO43-浓度大于磷酸盐的溶度积时,产生沉淀,在工件表面形成磷化膜:  Fe(H2PO4)2=FeHPO4↓+H3PO4  Fe+Fe(H2PO4)2=2FeHPO4↓+H2↑  3FeHPO4=Fe

7、3(PO4)2↓+H3PO4  Fe+2FeHPO4=Fe3(PO4)2↓+H2↑  阴极区放出大量的氢:  2H++2e-=H2↑  O2+2H20=4e-+4OH-  总反应式:  吸热  3Zn(H2PO4)2=Zn3(PO4)2↓+4H3PO4  吸热  吸热  Fe+3Zn(H2PO4)2=Zn3(PO4)2↓+FeHPO4↓+3H3PO4+2H2↑  放热  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

8、/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1-7g/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

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