磷化工艺的定义、种类、应用

《磷化工艺的定义、种类、应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、磷化　（一）总述：磷化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

2、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

3、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。　　（二）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。　　（三）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)2Mn(H2PO4)2Zn(H2PO4)2组成的酸性稀水溶液，PH值为1-3，溶液相对密度

4、为1.05-1.10）中，磷化膜的生成反应如下：　　吸热　　3Zn(H2PO4)2Zn3(PO4)2↓+4H3PO4或　　吸热　　吸热　　3Mn(H2PO4)2Mn3(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+2H3PO4Fe(H2PO4)2+H2↑　　FeFe2++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)2FeHPO4↓+H3PO4　　Fe+Fe(

5、H2PO4)22FeHPO4↓+H2↑　　3FeHPO4Fe3(PO4)2↓+H3PO4　　Fe+2FeHPO4Fe3(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)2Zn3(PO4)2↓+4H3PO4　　吸热　　吸热　　Fe+3Zn(H2PO4)2Zn3(PO4)2↓+2FeHPO4↓+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/m2,溶液游离酸度与总酸度的比值为1：（7-8）

6、　　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）温磷化（除加氧化剂外，还加促进剂），时间10-40分钟，溶液游离酸度与总酸度比值为1：（20-30），膜厚为0.2-7g/m2。　　优点：不需加热

7、，药品消耗少，溶液稳定。　　缺点：处理时间长，溶液配制较繁。　　2、按磷化液成分分类　　（1）锌系磷化　　（2）锌钙系磷化　　（3）铁系磷化　　（4）锰系磷化　　（5）复合磷化磷化液由锌、铁、钙、镍、锰等元素组成。　　3、按磷化处理方法分类　　（1）化学磷化　　将工件浸入磷化液中，依靠化学反应来实现磷化，目前应用广泛。　　（2）电化学磷化　　在磷化液中，工件接正极，钢铁接负极进行磷化。　　4、按磷化膜质量分类