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1、钢铁磷化工艺摘要：磷化技术是当前采用较多的钢铁表面处理技术。文章介绍了磷化膜的特点、工艺流程、成膜的基本条件和相关的膜层结构。给出了一种新型磷化工艺，而且得到了彩色磷化的结果，。提出了常温磷化的工艺条件对成膜质量的影响。关键词：磷化工艺；磷化着色；常温1引言磷化处理是在磷酸或磷酸盐的稀溶液中,通过化学反应在金属表面形成不溶性磷酸盐膜的过程。磷化膜具有微孔结构。经填充等处理后,在大气条件中具有较好的抗蚀性;由于膜层有良好的吸附能力,被广泛用作涂料的底层;膜层还有良好的润滑性能,用作零件的润滑层,能降低磨擦,减少表面产
2、生拉伤或裂纹。十多年以来,磷化技术的应用领域不断扩大,工艺不断完善,特别是性能比较优异的磷化膜层被陆续开发出来。2基本成膜物质基本成膜物质包括Zn2+、Fe2+等金属离子,磷酸根离子及一定浓度的游离酸。一般Zn2++15——10g/L(铁离子不直接添加到磷化液中,由基材溶解获得)。PO43-10——25g/L,喷淋浓度偏低,浸渍浓度偏高,pH值为2.5——3.5,酸比20——50。严格控制酸比,才能获得结晶细密、膜层完整的优质磷化膜。3磷化工艺流程除油→水洗→表面活化(除锈)→水洗→干燥→磷化→水洗→皂化→干燥→
3、涂油(1)除油:有汽油煤油除油和碱性除油，本实验采用碱性除(用碱石灰),以消除汽油煤油除油时除油液。进入工件沙眼中难以清洗干净(易在磷化膜中产生白色或黄色斑点)的缺点，但碱性除油可使工件表面钝化。(2)表面除锈及活化:用1∶4的HCL除锈并活化,消除碱性除油对工件表面的钝化,以利于成膜。(3)磷化:采用浸入式,有利于工件表面成膜均匀致密。(4)皂化:磷化后工件表面呈酸性,经皂化(肥皂液)后,可消除酸性影响,加固磷化膜牢度。(5)涂油:用70#机油,常温浸渍5min左右,磷化膜颜色会进一步加深,由原来黑灰色变为黑亮色
4、,外观效果好,对膜层质量起到保护作用。4磷化工艺的分类及特点钢铁磷化工艺按处理温度的高低分为高温、中温、低温和常温4类。高温磷化(90——98℃)速度快,膜耐蚀、结合力、硬度及耐热性均高,但膜层的挥发性大,成分变化快,结晶不均匀,易形成夹杂;中温磷化(50——70℃)溶液均匀,磷化速度较快;低温磷化(25——35℃)无需加热,节省能源,成本低,溶液稳定,膜耐蚀性及耐热性好,但生产率低;常温磷化(15——35℃)节约能源、一次性投资少、溶液稳定性好。由于常低,温磷化工艺具有低能耗、低污染和速度等优点,成为目前研究最为
5、活跃的领域。5着色磷化工艺5.1磷化液优选5.1．1药品(1)基础配方主要以四种物质为基础;NaOH(天津博迪化工有限公司1固体分析纯);NaNO2(西安化学试剂厂1固体1分析纯);H3PO4(西安化学试剂厂1液体1工业纯);ZnO(上海化学试剂采购供应站试剂厂1固体1分析纯)。(2)配方:Zn2+(0192mol/L);Na+(0129mol/L);NO2-(01025mol/L)。(3)实验条件:游离酸(点):0147;总酸(点):5166,二者配比≈12,pH=215;T:常温;t:15～25min。5.1.
6、2工艺配制时先将ZnO溶解于H3PO4中,待ZnO完全溶解后(溶液澄清胶状)再加入NaOH溶解后移入容量瓶中,否则溶液酸度过大NO2-会放出(ZnO与H3PO4为主要成膜物质、NaOH与H3PO4组成溶液体系、NaNO2工作液为无色透明的氧化剂)。5.1.3优化工艺过程(1)酸度调整(酸比)。磷化液的总酸、游离酸及其比值是影响磷化质量的重要因素,生产中常通过测。定溶液的总酸游离酸来调整槽液。本工艺经实验采用高的酸比(11～14)为佳.但应注意,游离酸过高,磷化膜会粗糙多孔,溶液沉渣量会增多,同时Fe溶解快,Fe2+
7、浓度上升;游离酸过低时,磷化速度慢,膜薄,甚至无磷化膜生成.。总之,总酸度过高,虽能加速磷化反应,但生成的膜层薄。(2)Ni2+、Mn2+(细化剂)。加入Ni2+、Mn2+能促进工件表面形成更多晶核,从而提高磷化速度、细化晶粒.本配方采用Ni2+为主,其加入少量即可起到明显作用.而加入Mn2+的量比Ni2+大2～3倍才可起到同样效果。(3)Ca2+、Mg2+1加入后,对膜层附着力及抗蚀性影响不大,但可加深膜层颜色,使膜层涂油后外观更美观。(4)F-、酒石酸钾钠。未加入络合剂前,工作液会出现大量沉淀,影响工作液容量。
8、加入复合络合剂F-及酒石酸钾钠后,工作液自始至终澄清透明。调整后配方:PO43-(0172mol/L);Zn2+(0122mol/L);NO2-(01025mol/L);Na+(0129mol/L);Ca2+01051mol/L);Ni2+(01007mol/L);Mg2+(01021mol/L);CL-(01042mol/L);酒石酸钾钠(01003mol
