常温低温型磷化
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钢制件的表面发黑处理,也有被称之为发蓝的。
发黑处理现在常用的方法有传统的碱性加温发黑和出现较晚的常温发黑两种。
但常温发黑工艺对于低碳钢的效果不太好。
A3钢用碱性发黑好一些。
碱性发黑细分出来,又有一次发黑和两次发黑的区别。
发黑液的主要成分是氢氧化钠和亚硝酸钠。
发黑时所需温度的宽容度较大,大概在135摄氏度到155摄氏度之间都可以得到不错的表面,只是所需时间有些长短而已。
实际操作中,需要注意的是工件发黑前除锈和除油的质量,以及发黑后的钝化浸油。
发黑质量的好坏往往因这些工序而变化。
金属“发蓝”药液采用碱性氧化法或酸性氧化法;使金属表面形成一层氧化膜,以防止金属表面被腐蚀,此处理过程称为“发蓝”。
黑色金属表面经“发蓝”处理后所形成的氧化膜,其外层主要是四氧化三铁,内层为氧化亚铁。
一、碱性氧化法“发蓝”药液1.配方:硝酸钠50~100克氢氧化钠600~700克亚硝酸钠100~200克水1000克2.制法:按配方计量后,在搅拌条件下,依次把各料加入其中,溶解,混合均匀即可。
3.说明:(1)金属表面务必洗净和干燥以后,才能进行“发篮”处理。
(2)金属器件进行“发蓝”处理条件与金属中的含碳量有关,“发蓝”药液温度及金属器件在其中的处理时间可参考下表。
金属中含碳量%工作温度(℃)处理时间(分)开始终止>0.7135-13714310-300.5-0.7135-14015030-50<0.4142-145153-15540-60合金钢142-145153-15560-90(3)每隔一星期左右按期分析溶液中硝酸钠、亚硝酸钠和氢氧化钠的含量,以便及时补充有关成分。
一般使用半年后就应更换全部溶液。
(4)金属“发蓝”处理后,最好用热肥皂水漂洗数分钟,再用冷水冲洗。
然后,又用热水冲洗,吹于。
二、酸性氧化法“发蓝”药液1.配方:磷酸3~10克硝酸钙80~100克过氧化锰10~15克水1000克2.制法:按配方计量后,在不断搅拌条件下,依次把磷酸、过氧化锰和硝酸钙加入其中,溶解,混合均匀即可。
磷化分类磷化的分类方法很多,但一般是按磷化成膜体系、磷化膜厚度、磷化使用温度、促进剂类型进行分类。
2.1 按磷化膜体系分类按磷化成膜体系主要分为:锌系、锌钙系、锌锰系、锰系、铁系、非晶相铁系六大类。
锌系磷化槽液主体成他是:Zn2+、H2PO3-、NO3-、H3PO4、促进剂等。
形成的磷化膜主体组成(钢铁件):Zn3(po4)2·4H2O 、Zn2Fe(PO4)2·4H2O。
磷化晶粒呈树枝状、针状、孔隙较多。
广泛应用于涂漆前打底、防腐蚀和冷加工减摩润滑。
锌钙系磷化槽液主体成分是:Zn2+、Ca2+、NO3-、H2PO4-、H3PO4以及其它添加物等。
形成磷化膜的主体组成(钢铁件):Zn2Ca(PO4)2·4H2O、Zn2Fe(PO4)2·4H2O、Zn3(PO4)2·4H2O。
磷化晶粒呈紧密颗粒状(有时有大的针状晶粒),孔隙较少。
应用于涂装前打底及防腐蚀。
锌锰系磷化槽液主体组成:Zn2+、Mn2+、NO3-、H2PO4-、H3PO4以及其它一些添加物。
磷化膜主体组成:Zn2Fe(PO4)2·4H2O、Zn3(PO4)2·4H2O、(Mn,Fe)5H2(PO4)4·4H2O,磷化晶粒呈颗粒-针状-树枝状混合晶型,孔隙较少。
广泛用于漆前打底、防腐蚀及冷加工减摩润滑。
锰系磷化槽液主体组成:Mn2+、NO3-、H2PO4、H3PO4以及其它一些添加物。
在钢铁件上形成磷化膜主体组成:(Mn,Fe)5H2(PO4)4·4H2O。
磷化膜厚度大、孔隙少,磷化晶粒呈密集颗状。
广泛应用于防腐蚀及冷加工减摩润滑。
铁系磷化槽液主体组成:Fe2+、H2PO4、H3PO4以及其它一些添加物。
磷化膜主体组成(钢铁工件):Fe5H2(PO4)4·4H2O,磷化膜厚度大,磷化温度高,处理时间长,膜孔隙较多,磷化晶粒呈颗粒状。
应用于防腐蚀以及冷加工减摩润滑。
本发明涉及一种室温磷化液及其配制方法,该磷化液是由磷酸、硝酸、柠檬酸、硝酸锌、硝酸镍、硝酸铜、氧化锌、双氧水、苯酐及水组成。
其配制方法是在槽酸容器中将磷酸、硝酸、柠檬酸混匀,再将用水调成糊状的氧化锌缓慢加入酸中,边加边搅拌;然后再依次加入水、苯酐、双氧水、硝酸铜、硝酸镍、硝酸锌,搅拌至完全溶解,然后用碳酸氢氨调节溶液酸度在50点以下;该磷化液可用于汽车、家用电器等的金属表面静电喷漆或涂漆前的预处理。
主权项一种室温磷化液,含有磷酸、硝酸、柠檬酸、硝酸锌、硝酸镍、销酸铜、双氧水和水,其特征是磷化液的百分组分为磷酸8—12%,硝酸1.8—3.2%;柠檬酸1.1—2.9%,硝酸锌15.5—22.8%;硝酸镍0.4—1.2%,硝酸铜0.4—1.2%;氧化锌3—4.5%,双氧水0.2—0.7%;苯酐0.08—1%,其余量为水。
1...磷酸、硝酸、铝粉、氧化锌、明胶等在使用温度5℃—50℃具有除锈磷化的低温化锈防锈磷化液,其特征在于它由磷酸、磷酸二氢锌、亚铁氰化钾、苯甲酸钠、酒石酸、多聚磷酸钠及水配制成,外观呈深褐色半透明液体,比重为1.2—1.3,溶液的pH值为0.5—1。
钢铁构件经本发明处理后,在其表面的锈蚀原电池消除,并将表面的氧化铁锈逆转生成具有防锈性能的磷化膜,有效地保护金属免受锈蚀。
磷化后与油漆的结合力增强,与未磷化直接涂漆相比,结合力提高2—10倍。
2...由磷酸、Cu盐、Se盐、ZnO 、次磷酸钙、钼酸铵、EDTA及含有多羟基磷酸酯的化合物和水组成。
本液磷化发黑温度低,工作性能稳定,形成的磷化膜呈均匀黑色,板块状致密结晶,耐蚀性强,对基材附着力好,适宜于钢材涂装前处理。
回答者:songcheng14553 - 秀才三级8-18 21:24钢铁常温发黑工艺尚书定摘要钢铁常温发黑工艺由于其独特的优点而得到了广泛应用。
详细介绍了钢铁常温发黑的原理、配方、工艺过程及常见故障的排除。
关键词:钢铁发黑常温Blackening of Iron and Steel at Room Temperature SHANG ShudingSHANG shudingAbstract:Processes of blackening of iron and steel at room temperature have been extensively used for their peculiar advantages. The fundamental of blackening process as well as its formula, procedure and trouble-shooting cases was described in detail.Keywords:iron and steel, blackening, room temperature1前言钢铁常温发黑工艺由于其独特的优点而得到了广泛的应用。
一般规律是:磷化温度越高,游离酸度越高,生成的磷化膜越厚,但容易产生不细密和粗糙的磷化膜;如果游离酸偏低,磷化生成速度缓慢,但生成的磷化膜细密。
总酸度高,对磷化膜质量无明显影响,但如果总酸度过低,磷化膜生成速度变慢,往往在规定的时间内不能获得满意的磷化膜。
1、促进剂促进剂加速剂的含量对磷化过程影响较大,含量太低,反应速度慢,但太高又会导致金属表面钝化,阻止磷化膜的形成,因此NO2-,ClO3-等的含量必须严格控制。
(当促进剂浓度过高时,反应进行的速度会很快,成膜物质来不及沉淀在基材表面而生成残渣,造成磷化药剂的浪费。
由于促进剂的强氧化性,浓度过高还会使金属表面生成一种氧化膜。
)2、PH一般来说,锌系磷化液、锰系磷化液的pH值以2—3为宜,pH<1..5时,金属工件表面难以生成磷化膜,而造成工件铁的溶解大于磷酸盐的沉积,不起磷化作用而起了酸洗作用。
若pH值>3.0,则工件表面严重挂灰,生成大量粉末,造成磷化药剂的非生产性消耗,形成浪费。
以磷酸二氢铁为主的磷化液,pH值以3.0~3.5为宜。
3、游离酸游离酸度是指磷化槽液中的游离H+的浓度(含部分游离磷酸),单位为“点”。
其定义为:取10mL磷化槽液,以甲基橙3.1(红)-4.4(黄)或溴粉兰pH 3.0~4.6黄变蓝作指示剂,用0.1mol/LNaOH溶液滴定至终点,0.1mol/L NaOH消耗的毫升数,即为此磷化槽液的游离酸点数,也称游离酸度(FA)。
游离酸度是磷化控制的一个重要参数,磷化槽液中游离酸的来源是磷化剂中的游离磷酸,及磷化剂主成分磷酸二氢盐的电离。
其作用是促使金属(如铁)的溶解,以形成较多的晶核,使膜结晶致密。
控制游离酸度的目的在于控制磷化槽液中磷酸二氢盐的离解度,以便把磷化成膜离子预先控制在一个必须的范围之内,一般来说,磷化槽液的游离酸度过高、过低都会对磷化产生不良影响。
如果游离酸度过高,则磷化液与金属工件作用加快,会析出大量的氢,还将使得Fe(PO4) 2残渣大量生成。
机柜之酸洗、磷化、热镀锌等工艺详解本文是对网络服务器机柜生产过程中所采用的酸洗、磷化、热镀锌等流程的详细描述,希望对有兴趣了解网络服务器机柜如何生产的朋友有些许帮助。
~_~酸洗工艺酸洗工艺的酸洗液一般为多种酸的混合物,主要有硫酸、硝酸和氢氟酸等,这些混合酸的腐蚀性很强,同时具有很强的氧化性、较高的腐蚀介质的温度,这对防腐材料的耐蚀性能提出了很高的要求。
不锈钢酸洗生产线工艺从生产到废水废气回收系统,各个环节都存在很强的腐蚀状态,因此防腐材料选择的好坏直接关系到设备、车间地坪、地沟、废水废气的环保回收系统等处的正常使用。
如何对酸洗项目防腐进行选材呢?首先是玻璃钢管道和贮罐的结构及原材料选择,其次是车间地坪、设备基础防腐蚀一般采用树脂砂浆地坪结构。
玻璃钢管道和贮罐的结构及原材料选择。
酸洗项目中所用的贮罐和管路系统及酸雾回收系统现在基本选用玻璃钢材质,结构为防渗层+防腐层+结构强度层。
一般情况下防渗层和防腐层至少厚6~8毫米。
树脂选用合适的耐腐蚀环氧乙烯基树脂,专家介绍说--在介质为非氧化性酸、温度条件不是很高时,宜选用双酚A环氧乙烯基树脂;在氧化性酸、温度条件要求高时,宜选用酚醛环氧乙烯基树脂。
为了降低成本结构层大都选用间苯不饱和聚酯树脂,厚度根据具体的结构设计计算。
混酸和废酸贮罐由于腐蚀介质比较复杂,一般选用PVDF/FRP复合罐,但复合罐间PVDF和玻璃钢的粘结是一个亟待解决的问题,而且价格较高造成成本的增加,宜选用海特酸树脂(791H)做为内衬防腐材料,能满足以上介质条件的防腐蚀要求。
车间地坪、设备基础防腐蚀一般采用树脂砂浆地坪结构,总厚度约为7-10毫米,结构为:底漆1-2道+玻璃钢(2布3油)隔离层+树脂砂浆层(5-7毫米)+面层(约1毫米)。
地坪、设备基础的防腐蚀树脂现在都采用环氧乙烯基树脂,但是在底漆的选择上施工单位还习惯采用环氧树脂做底涂材料,以增加树脂和基层的粘结性能。
环氧树脂一般会采用胺类固化剂,固化后表面有油性物质浮出,再和乙烯基树脂粘结时不能够很好的匹配,需要对固化后的表面进行处理方可进行后续的防腐蚀结构施工,若处理不好容易分层、开裂。
常温磷化液的配方
磷化液是一种用于金属表面处理的溶液,可以形成一层保护性的磷化膜。
常温磷化液在低温下进行磷化处理,适用于对金属表面进行防腐蚀和增加附着力的需求。
1.成分
-磷酸:500克
-亚硫酸氢钠:100克
-重铬酸:20克
-氯化亚铜:10克
-硝酸:5克
-氯化亚锡:2克
-高锰酸钾:5克
-氯酸钠:2克
-液状石碱:0.2克
-氧化锌:0.5克
-无水氢氟酸:0.5克
-离子交换水:适量
2.配制方法
1)首先用离子交换水稀释磷酸,将500克磷酸稀释至1000毫升,搅拌均匀。
2)将亚硫酸氢钠加入到磷酸溶液中,搅拌溶解。
3)在容器中加入重铬酸、氯化亚铜、硝酸、氯化亚锡、高锰酸钾、氯酸钠和液状石碱,搅拌均匀。
4)在溶液中加入氧化锌搅拌溶解。
5)最后,在溶液中加入少量无水氢氟酸,搅拌均匀。
3.使用方法
1)首先,将金属零件清洗干净,去除表面的油脂和污垢。
2)将金属零件完全浸泡在配制好的磷化液中,保持一定时间。
浸泡时间的长短取决于所需的磷化层厚度。
3)期间可以加热溶液,加快反应速度。
加热时需要注意控制温度,防止溶液过热。
4)磷化结束后,将金属零件从磷化液中取出,用清水彻底冲洗干净。
5)最后,将金属零件晾干或用热风吹干。
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)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1-7 g/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0.2-7 g/m2。
优点:不需加热,药品消耗少,溶液稳定。
缺点:处理时间长,溶液配制较繁。
磷化作用及用途1、磷化作用(1)涂装前磷化的作用①增强涂装膜层(如涂料涂层)与工件间结合力。
②提高涂装后工件表面涂层的耐蚀性。
③提高装饰性。
(2)非涂装磷化的作用①提高工件的耐磨性。
②令工件在机加工过程中具有润滑性。
③提高工件的耐蚀性。
2、磷化用途钢铁磷化主要用于耐蚀防护和油漆用底膜。
(1)耐蚀防护用磷化膜①防护用磷化膜用于钢铁件耐蚀防护处理。
磷化膜类型可用锌系、锰系。
膜单位面积质量为10-40 g/m2。
磷化后涂防锈油、防锈脂、防锈蜡等。
②油漆底层用磷化膜增加漆膜与钢铁工件附着力及防护性。
磷化膜类型可用锌系或锌钙系。
磷化膜单位面积质量为0.2-1.0 g/m2(用于较大形变钢铁件油漆底层);1-5 g/m2(用于一般钢铁件油漆底层);5-10 g/m2(用于不发生形变钢铁件油漆底层)。
(2)冷加工润滑用磷化膜钢丝、焊接钢管拉拔单位面积上膜重1-10 g/m2;精密钢管拉拔单位面积上膜重4-10 g/m2;钢铁件冷挤压成型单位面积上膜重大于10 g/m2。
磷化工艺的早期应用是防锈,钢铁件经磷化处理形成一层磷化膜,起到防锈作用。
经过磷化防锈处理的工件防锈期可达几个月甚至几年(对涂油工件而言),广泛用于工序间、运输、包装贮存及使用过程中的防锈,防锈磷化主要有铁系磷化、锌系磷化、锰系磷化三大品种。
铁系磷化的主体槽液成分是磷酸亚铁溶液,不含氧化类促进剂,并且有高游离酸度。
这种铁系磷化处理温度高于95℃,处理时间长达30min以上,磷化膜重大于10g/m2,并且有除锈和磷化双重功能。
这种高温铁系磷化由于磷化速度太慢,现在应用很少。
锰系磷化用作防锈磷化具有最佳性能,磷化膜微观结构呈颗粒密堆集状,是应用最为广泛的防锈磷化。
加与不加促进剂均可,如果加入硝酸盐或硝基胍促进剂可加快磷化成膜速度。
通常处理温度80~100℃,处理时间10~20min,膜重在7.5克/m2以上。
锌系磷化也是广泛应用的一种防锈磷化,通常采用硝酸盐作为促进剂,处理温度80~90℃,处理时间10~15min,磷化膜重大于7.5g/m2,磷化膜微观结构一般是针片紧密堆集型。
防锈磷化一般工艺流程:除油除锈——水清洗——表面调整活化——磷化——水清洗——铬酸盐处理——烘干——涂油脂或染色处理通过强碱强酸处理过的工件会导致磷化膜粗化现象,采用表面调整活化可细化晶粒。
锌系磷化可采用草酸、胶体钛表调。
锰系磷化可采用不溶性磷酸锰悬浮液活化。
铁系磷化一般不需要调整活化处理。
磷化后的工件经铬酸盐封闭可大幅度提高防锈性,如再经过涂油或染色处理可将防锈性提高几位甚至几十倍一、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(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。
金属表面处理工艺|金属表面磷化处理工艺金属表面处理工艺表面处理是在基体材料表面上人工形成一层与基体的机械、物理和化学性能不同的表层的工艺方法。
表面处理的目的是满足产品的耐蚀性、耐磨性、装饰或其他特种功能要求。
下面是金属表面处理工艺,一共21种。
微弧氧化微弧氧化又称微等离子体氧化,是通过电解液与相应电参数的组合,在铝、镁、钛及其合金表面依靠弧光放电产生的瞬时高温高压作用,生长出以基体金属氧化物为主的陶瓷膜层。
金属拉丝金属拉丝是通过研磨产品在工件表面形成线纹,起到装饰效果的一种表面处理手段。
烧蓝烧蓝是将整个胎体填满色釉后,再拿到炉温大约800℃的高炉中烘烧,色釉由砂粒状固体熔化为液体,待冷却后成为固着在胎体上的绚丽的色釉,此时色釉低于铜丝高度,所以得再填一次色釉,再经烧结,一般要连续四五次,直至将纹样内填到与掐丝纹相平。
1000G机械设计资料,限时下载喷涂喷丸即使用丸粒轰击工件表面并植入残余压应力,提升工件疲劳强度的冷加工工艺。
喷砂喷砂是利用高速砂流的冲击作用清理和粗化基体表面的过程,即采用压缩空气为动力,以形成高速喷射束将喷料(铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂、海南砂)高速喷射到需要处理的工件表面,使工件表面的外表面的外表或形状发生变化。
蚀刻蚀刻是将材料使用化学反应或物理撞击作用而移除的技术。
通常所指蚀刻也称光化学蚀刻,指通过曝光制版、显影后,将要蚀刻区域的保护膜去除,在蚀刻时接触化学溶液,达到溶解腐蚀的作用,形成凹凸或者镂空成型的效果。
IMDIMD即In-Mold Decoration(模内装饰技术),亦称免涂装技术,是国际风行的表面装饰技术,表面硬化透明薄膜,中间印刷图案层,背面注塑层,油墨中间,可使产品耐摩擦,防止表面被刮花,并可长期保持颜色的鲜明不易退色。
OMDOMD模外装饰(Out Mold Decoration)简称,是视觉、触觉、功能整合展现,IMD 延伸之装饰技术,是一种結合印刷、纹理结构及金属化特性之3D表面装饰技术。
磷化处理和钝化处理的区别点击次数:711时间:2009-11-10磷化处理:磷化是金属材料防腐蚀的重要方法之一,其目的在于给基体金属提供防腐蚀保护、用于喷漆前打底、提高覆膜层的附着力与防腐蚀能力及在金属加工中起减摩润滑作用等。
按用途可分为三类:1、涂装性磷化2、冷挤压润滑磷化3、装饰性磷化。
按所用的磷酸盐分类有:磷酸锌系、磷酸锌钙系、磷酸铁系、磷酸锌锰系、磷酸锰系。
根据磷化的温度分类有:高温(80 ℃以上)磷化、中温(50~70 ℃)磷化、低温磷化(40 ℃左右)和常温磷化(10~30 ℃)。
一、磷化成膜机理磷化主要有以下过程:(1)金属的溶解过程即金属与磷化液中的游离酸发生反应:M+H3PO4 = M(H2PO4)2+H2↑(2)促进剂的加速过程为:M(H2PO4)2+Fe+[O]→M3(PO4)2+FePO由于氧化剂的氧化作用,加速了不溶性盐的逐步沉积,使金属基体与槽液隔离,会限制甚至停止酸蚀的进行。
(3)磷酸及盐的水解磷化液的基本成分是一种或多种重金属的酸式磷酸盐, 其分子式为Me(H2PO4)2,这些酸式磷酸盐溶于水,在一定浓度及pH值下发生水解,产生游离磷酸:Me(H2PO4)2=MeHPO4+H3PO43MeHPO4=Me3(PO4)2+H3PO4H3PO4=H2PO4-+H+= HPO2-4 + 2H+ =PO3-4 + 3H+由于金属工件表面的H+浓度急剧下降,导致磷酸根各级离解平衡向右移动,最终成为磷酸根。
(4 ) 磷化膜的形成当金属表面离解出的PO3-4与磷化槽液中的金属离子Zn2+、Mn2+、Fe2+达到饱和时,即结晶沉积在金属工件表面,晶粒持续增长,直到在金属工件表面生成连续不溶于水的牢固的磷化膜:3M2 + + 2PO3 -4 + 4H2O = M3 ( PO4 ) 2·4H2O ↓2 M2 + + Fe2 + + 2PO3 -4 + 4H2O= M2 Fe ( PO4 ) 2· 4H2O金属工件溶解出的Fe2+一部分作为磷化膜的组成部分被消耗掉,而残留在磷化槽液中的Fe2+则氧化成Fe3+,生成FePO4沉淀,即磷化沉渣的主要成分之一。
常温低温型磷化常温磷化是不加温磷化,温度范围是5~30℃。
低温磷化通常指磷化温度为35~45℃的磷化工艺,在有些情况下即使温度偏高偏低一点,也认为是低温磷化,尚无统一的标准。
常温低温磷化绝大部分以轻铁系磷化、锌系磷化为主,当然也有改进型,如在锌系磷化中加入Mn2+、Ca2+、Ni2+等改性,仍习惯称之为锌系磷化,配方及性能见表1。
铁系轻型磷化形成彩色或灰色磷化膜,纯用钼酸钠促进剂得到全彩色磷化膜,纯用NO3-或ClO3-促进剂得到灰色磷化膜,用钼酸盐和NO3-、ClO3-混合促进剂将形成彩色或灰色混合色膜。
轻铁系磷化不能形成厚膜,膜重总是在1g/m2以下。
它与涂漆配套的一个显著特点是使漆膜的抗弯曲、抗冲击性能特别好。
一般优于其他类型如锌系、锰系、锌钙系磷化。
轻铁系磷化槽液还有一些独特的优点,即不需要表面调整;磷化沉渣特别少;槽液工艺范围宽,管理方便,但不足之处是耐盐雾性能稍差。
轻铁系磷化与粉末涂装、阳极电泳配套应用多一些,与锌系磷化相比不会有很大的差别。
有一种脱脂-磷化“二合一”的轻铁系磷化,其槽液成分基本与常规轻铁系磷化相同,只不过额外加入一些表面活性剂起脱脂作用,通常以喷淋方式使用,当然还需加一定的消泡剂。
这种脱脂-磷化“二合一”工艺,在国内外都有应用:还有一类高游离酸度(含有较高浓度的磷酸)的轻铁系磷化,同样形成轻铁系磷化膜,它同时还可以兼顾除油除锈功能。
这种轻铁系除油除锈磷化液与那些不水洗型“三合一”、“四合一”有着本质区别,真正形成了轻铁系磷化膜。
常温低温锌系磷化是使用非常广泛的一种磷化工艺,特别是在家用电器行业,低温锌系磷化完全占有统治地位。
甚至在汽车行业,低温锌系磷化也占有一定的比重。
常温低温锌系磷化一般需要胶体钛表面预处理,一则细化磷化晶粒形成薄型磷化膜;二则提高磷化成膜速度。
低温锌系磷化经表面胶体钛调整预处理的工件,在35~45℃温度范围内,喷淋时只需1~2min,浸泡也只需要3~8min即可形成均匀完整细致的磷化膜,膜重1.5~2.5g/m2,通过调节游离酸度等方法可稍微增加膜厚。
所谓磷化,是指把金属工件经过含有磷酸二氢盐的酸性溶液处理,发生化学反应而在其表面生成一层稳定的不溶性磷酸盐膜层的方法,所生成的膜称为磷化膜。
磷化膜的主要目的是增加涂膜附着力,提高涂层耐蚀性。
磷化的方法有多种,按磷化时的温度来分,可分为高温磷化(90-98℃),中温磷化(60-75℃),低温磷化(35-55℃)和常温磷化。
为提供良好的涂装基底,要求磷化膜厚度适宜,结晶致密细小。
中、高温磷化工艺,虽然磷化速度快,磷化膜耐蚀性好,但磷化膜结晶粗大,挂灰重,液面挥发快,槽液不稳定,沉渣多,而低、常温磷化工艺所形成的磷化膜结晶细致,厚度适宜,膜间很少夹杂沉渣物,吸漆量少,涂层光泽度好,可大大改善涂层的附着力、柔韧性、抗冲击性等,更能满足涂层对磷化膜的要求。
值得注意的是,过去一直认为磷化膜厚,涂装后涂层的耐蚀性高,磷化膜本身在整个涂装体系中并不单独承担多大的耐蚀作用,它主要起到使漆膜具有强粘附性,而整个涂层系统的耐蚀力则主要取决于漆膜的耐蚀力以及漆膜与磷化膜的优良配合所形成的强粘附力。
磷化液一般由主盐、促进剂和中和剂所组成。
过去使用的磷化液,大多采用亚硝酸钠(NaNO2)作促进剂,效果十分年、明显,但在NaNO2在磷化液中有很大危害:一是影响磷化液的稳定性,NaNO2在酸性条件下极不稳定,在极短的时间内就分解了。
因此,不得不经常添加。
NaNO2的这种特性,往往引起磷化液的主盐不稳定,磷化液沉淀较多,磷化膜挂灰严重,槽液控制困难,磷化质量不稳定;二是NaNO2是世界公认的致癌物质,长期接触危害人体健康,环境污染严重。
解决的方法:一是减少NaNO2的用量;二是寻找替代物。
配方:XH-1B 4%+H2O4、钝化磷化膜的钝化技术,在北美和欧洲国家被广泛应用,采用钝化技术是基于磷化膜自身特点决定的,磷化膜较薄,一般在1-4g/m2,最大不超过10g/m2,其自由孔隙面积大,膜本身的耐蚀力有限。
有的甚至在干燥过程中就迅速生黄锈,磷化后进行一次钝化封闭处理,可以是磷化膜孔隙中暴露的金属进一步氧化,或生成钝化层,对磷化膜可以起到填充、氧化作用,使磷化膜稳定于大气之中。
钢铁常温磷化技术冷挤压工艺中,在一定温度的条件下,磷化膜与润滑剂(皂液或乳化剂)发生化学反应,部分脂肪酸皂与磷化膜中磷酸锌Zn3(Po4)2反应,生成润滑性极强的脂肪酸锌Zn(RCOO)2,从而加强了润滑作用。
磷化膜对熔融金属无附着力,可用来防止零件粘附低熔点的熔融金属。
可用于局部渗氮零件防止沾锡,还可用来避免压铸零件与模具的粘结,减少磨擦,避免或减少表面产生拉伤或裂痕纹,从而延长模具的使用寿命。
磷化膜层还具有较高的电绝缘性能,可作为硅钢片的电绝缘层。
经磷化处理后,钢铁的力学性能和磁性等基本保持不变。
磷化膜的特色:与基体金属附着力强,结合牢固,致密多孔,对涂料吸附力强。
因此,可作为常用涂料的基底,使磷化层与涂装层产生极强的结合力与抗腐蚀性能。
在大气环境下,经后处理后,其抗腐蚀性能优于氧化发黑保护层。
一般钢材冷挤压时,由于变形而引起升温可达300℃远在磷化膜的热界以下,因此,磷化膜的抗热粘附着好。
常温磷化技术应用范围:1,常温磷化技术可广泛应用于管道、气瓶和形状复杂的钢铁零件内表面上,以及难以用电化学方法获得防护层的零件表面上得到保护膜层。
如应用于汽车工业、齿轮、散热器、制动瓦片、接头、管腔件、螺杆、螺母等。
石化工业、管道、各种阀门、泵壳、轴套、叶片等。
2,五金、模具、机械制造工业,各种模具、五金装饰件,洗衣机壳、平板、量具、电风扇叶片、自行车零部件、缝纫机零部件等。
3,兵器工业、轴承、枪炮、船上泵体、舰上金属件等。
4,航空航天工业、轴承轴颈、活塞、起落件零件、座架、支柱等。
5,涂装工业,增加有机涂层的结合力。
常温磷化技术的优势:磷化工艺按处理温度不同,有高温、中温、常温三种工艺。
高温磷化一般在90℃~98℃下进行。
溶液在高温下工作,挥发量大,成分变化快,磷化膜容易夹杂沉淀物,结晶粗细不均,而且能源耗费极大。
中温磷化一般在50~70℃温度下进行,溶液成分比较复杂,能源耗费大。
而常温在15~45℃下进行,一般不需加热,节约能源,成本低,溶液稳定。
磷化配方中的主要成分12310.280.80.80.8412 310.05231236试样号镍含量成膜时间试样号镍含量成膜时间1 0 60 4 0.42 202 0.1 40 5 0.80 153 0.2 30 6 0.92 5上表为镍含量对磷化膜成膜速度的影响试样号镍含量磷化膜碱容量1 0.15 0.006 16s.12.38.76s.38.152 0.42 0.01 16s.5.75.76s.19.543 0.93 0.015 16s ,2.44 .76s .7.32上表为镍行量对磷化膜耐碱能力的影响G:钼酸盐促进剂;这也是新型磷化粉(液)中较多使用的促进剂。
其作用和优点为;1钼酸盐在酸性磷化槽液中具有很强的氧化性,并与磷化液主要成分之间有很好的缓蚀协同作用。
钼酸盐是常温磷化较理想的金属氧化性促进剂。
它既有加速作用,也可以起到缓蚀作用活化作用和降低膜重的作用,形成的磷化膜薄而致密。
2钼酸盐不仅提高磷化膜的防护性,涂装性,并可以降低磷化槽液中有效成分的消耗,减少沉渣的生成。
溶液稳定性好,使用寿命长,操作简便,调整容易。
3钼酸盐促进剂不需要与其它氧化剂联合使用即可迅速成膜。
而且不需要表调。
减少工序,提高生产效率。
配方成分简单。
4含钼酸盐促进剂的磷化槽液在有溶解氧存在的溶液中比没有的溶液更为有利,适宜采用喷淋方式处理。
5;在使用过程中对环境污染小,对人健康危害少。
H:氟化物;包括氟化钠,氟硅酸钠等。
其作用表现在以下三个方面。
1氟离子在低温和常温条件下对磷化的促进作用有效,它可以促进金属的腐蚀,使其表面呈现有利于磷化膜晶核形成的活性区,从而加速磷化膜的形成,细化磷化膜的景粒,使膜更加致密。
2它是低温和常温磷化液的有效的PH值调节剂。
当3 5163123 712 332 1234 5 6 7 8制不好。
金属表面构造不好9表面调整表面调整的作用是使磷化膜晶粒细化致密。
金属在酸洗后表面难以磷化成膜。
常采用钛盐或草酸进行表面调整。
常温磷化工艺技术漫谈磷化是一种将磷元素与材料表面结合的工艺技术,常温磷化则是指在常温下进行的磷化过程。
在工业生产和科研领域中,常温磷化技术被广泛应用于金属表面的改性、增加对腐蚀的抵抗能力和提高材料的磨擦性能等。
常温磷化技术相对于高温磷化有着自身的优势。
首先,常温磷化的温度低于100℃,对于一些无法承受高温的基材来说是比较适用的。
其次,常温磷化的工艺简单、成本低,对于大规模应用具有很大的经济性和实用性。
此外,常温磷化技术也能在一定程度上增加材料的硬度和耐磨性能。
常温磷化主要通过磷酸盐盐溶液中的磷酸根离子与基材表面的金属离子或氢离子发生反应来实现。
具体的磷化工艺步骤一般包括清洗基材表面、在磷酸盐溶液中浸泡基材、静置一段时间使磷酸根离子与基材表面反应、用清水冲洗基材表面并干燥。
常温磷化技术在金属表面改性方面具有广泛的应用。
例如,在汽车制造中,常温磷化技术可以增加零件的耐腐蚀性能,延长零件的使用寿命。
在油漆涂料领域,常温磷化技术可以提高材料的粘附性和耐久性,改善涂料的工艺性能。
在电子器件制造中,常温磷化技术可以增加金属电极的导电性能和抗腐蚀能力,提高电子器件的可靠性。
虽然常温磷化技术有很多优点,但也存在一些问题。
首先,常温磷化技术对基材表面的清洗要求比较严格,否则可能会影响磷化层的质量。
其次,磷酸溶液具有一定的腐蚀性,操作时需要注意安全,防止损害人体和环境。
此外,常温磷化的磷化层相对于高温磷化的厚度较薄,因此在一些应用中可能需要增加磷化层的厚度。
总的来说,常温磷化技术是一种在材料表面增加磷化层的重要工艺技术。
通过常温磷化可以改善材料的耐腐蚀性能、增加硬度和耐磨性能等。
但是在实际应用中需要注意工艺步骤的控制,避免对基材产生不良影响。
随着科技的不断进步和应用的不断发展,常温磷化技术将会进一步完善和广泛应用于各个领域。
磷化处理管理要点磷酸盐处理虽然稳定,但对于产品质量管理来说,却是药剂生产厂家与用户必须协调配合。
为了让用户能更深刻地理解皮膜生成的原理、工艺目的、母材、设备、处理液的管理,特作解释如下。
一、前言一般认为含电镀钢材在内的涂装前的磷化处理是比较稳定的。
可是工艺管理就未必那么简单。
尽管因磷化处理不当而引起涂装不良的现象较少,但认真做好磷化处理的管理工作是保证质量、降低成本的一个重要方面。
然而对于工程服务不可缺少的厂家来说,希望能有很好的管理工作。
在本文中,阐述了对采用使用较为广泛的碱性脱脂、胶钛的表面调整,以磷酸锌工艺为主的生产线的各个管理点和磷化不良时的对应措施。
二、磷化处理的原理一般磷化处理的作用被轻视的原因,是由于原理难以理解,加之生成的皮膜被涂膜遮盖,难以认识其真正作用。
在脱脂、表面调整后的磷化工艺、母材的界面与磷化液进行反应,具有1~10um 的厚度,并带灰白色~灰黑色的绝缘性,析出无机质的细微结晶性皮膜。
皮膜的耐蚀性并不是其单独显现出来的。
但涂装时,磷化膜表现出来的粘附性、耐蚀性的效果就非常大。
下面简单叙述各工艺的原理:1 碱性脱脂使用含界面活性剂的碱性脱脂剂,目的是去除附着在母材上、妨碍磷化的防锈油和污物,使其成为亲水性的表面。
2 表面调整胶态状的特殊Ti化合物一吸附在表面,即迅速生成微细的结晶皮膜。
3 皮膜磷化(1)皮膜生成的反应(以Fe原材料为例)在PH为3左右的磷酸二氢锌饱和溶液中,母材的表面被溶解[1式]。
在其界面的处理液因失去游离磷酸而成为磷酸二锌的过饱和溶液。
一旦过饱和溶液。
一旦过饱和,在水里的不溶性的结晶皮膜即析出在母材表面[2式]。
Fe+2H3PO4→Fe(H2PO4)2+2H+ ………………[1式]Zn(H2PO4)2+Fe(H2PO4)2→Zn2Fe(PO4)2•4H2O+Zn3(PO4)2•4H2O…… [2式](P hosphopillite皮膜)(H opeite皮膜)P比值=P/(P+H)(2)残渣产生磷化处理的最大缺点是出现残渣,其中有铁的化合物{FePO4•2H2O},皮膜的副生成物{Zn3(PO4)2•4H2O}产生,附着在物品上并引起配管堵塞。
磷化铁的温度
磷化铁是一种具有特殊性能的化合物,其温度特性也备受关注。
在不同温度下,磷化铁表现出各种不同的性质和用途。
让我们一起来探索磷化铁在不同温度下的变化。
在低温下,磷化铁表现出了一些独特的特性。
当温度降低到极低的程度时,磷化铁会变得非常脆弱,容易发生断裂。
这是因为低温下原子的运动速度减慢,结晶结构变得更加稳定,从而导致了磷化铁的脆性增加。
此时,磷化铁主要用于一些特殊的低温设备中,如超导体和低温储存设备。
随着温度的升高,磷化铁的性质也会发生变化。
当温度逐渐升高到常温时,磷化铁会变得更加柔软和可塑。
这是因为温度的升高会增加原子的热运动能量,使磷化铁的晶体结构开始变得不稳定。
此时,磷化铁可以用于一些需要柔软材料的应用中,如弹性体和柔性电子器件。
当温度继续升高到高温时,磷化铁的性质会发生进一步的变化。
在高温下,磷化铁会逐渐失去其特殊的性能,变得更加普通。
这是因为高温会破坏磷化铁的晶格结构,使其失去原有的特性。
此时,磷化铁可以用于一些常规的材料应用中,如建筑材料和金属制品。
总结起来,磷化铁在不同温度下表现出了不同的性质和用途。
在低温下,磷化铁脆性增加,适用于一些特殊的低温设备;在常温下,
磷化铁柔软可塑,适用于弹性体和柔性电子器件;在高温下,磷化铁失去特殊性能,适用于常规的材料应用。
这些不同温度下的性质变化使得磷化铁具有广泛的应用前景,为各行各业的发展提供了新的可能性。
1 配方组成及性能
1.1 常温低温型磷化
常温磷化是不加温磷化,温度范围是5~30℃。
低温磷化通常指磷化温度为35~45℃的磷化工艺,在有些情况下即使温度偏高偏低一点,也认为是低温磷化,尚无统一的标准。
常温低温磷化绝大部分以轻铁系磷化、锌系磷化为主,当然也有改进型,如在锌系磷化中加入Mn2+、Ca2+、Ni2+等改性,仍习惯称之为锌系磷化,配方及性能见表1。
铁系轻型磷化形成彩色或灰色磷化膜,纯用钼酸钠促进剂得到全彩色磷化膜,纯用NO3-或ClO3-促进剂得到灰色磷化膜,用钼酸盐和NO3-、ClO3-混合促进剂将形成彩色或灰色混合色膜。
轻铁系磷化不能形成厚膜,膜重总是在1g/m2以下。
它与涂漆配套的一个显著特点是使漆膜的抗弯曲、抗冲击性能特别好。
一般优于其他类型如锌系、锰系、锌钙系磷化。
轻铁系磷化槽液还有一些独特的优点,即不需要表面调整;磷化沉渣特别少;槽液工艺范围宽,管理方便,但不足之处是耐盐雾性能稍差。
轻铁系磷化与粉末涂装、阳极电泳配套应用多一些,与锌系磷化相比不会有很大的差别。
表1 常温低温磷化液配方组成及一般性能
有一种脱脂-磷化“二合一”的轻铁系磷化,其槽液成分基本与常规轻铁系磷化相同,只不过额外加入一些表面活性剂起脱脂作用,通常以喷淋方式使用,当然还需加一定的消泡剂。
这种脱脂-磷化“二合一”工艺,在国内外都有应用:还有一类高游离酸度(含有较高浓度的磷酸)的轻铁系磷化,同样形成轻铁系磷化膜,它同时还可以兼顾除油除锈功能。
这种轻铁系除油除锈磷化液与那些不水洗型“三合一”、“四合一”有着本质区别,真正形成了轻铁系磷化膜。
常温低温锌系磷化是使用非常广泛的一种磷化工艺,特别是在家用电器行业,低温锌系磷化完全占有统治地位。
甚至在汽车行业,低温锌系磷化也占有一定的比重。
常温低温锌系磷化一般需要胶体钛表面预处理,一则细化磷化晶粒形成薄型磷化膜;二则提高磷化成膜速度。
低温锌系磷化经表面胶体钛调整预处理的工件,在35~45℃温度范围内,喷淋时只需1~2min,浸泡也只需要3~8min即可形成均匀完整细致的磷化膜,膜重1.5~2.5g/m2,通过调节游离酸度等方法可稍微增加膜厚。
常温低温磷化与各类涂漆
均具有很好的配套性。
表2 不同促进剂体系的常、低温磷化性能
一般常温低温型磷化采用NO3-/NO2-、NO3-/ClO3-/NO2-促进剂体系较好,不仅成膜速度快,磷化膜形成结晶细密,促时剂主体NO2-测定非常方便,以致槽液管理简单,不易出现问题。
需经常补加促进剂,有时每隔几小时补一次或有时每班、每天补一次。
对NO3-/ClO2-、NO3-/ClO2-/有机硝基物促进剂体系,它虽不需要经常补加,但由于主促进剂ClO2-、有机硝基物的测定比较复杂,在实际应用中当出现促进剂过量或不足时槽液会变成深棕色,使总酸度、游离酸度的化验带来不便,并且这类促进剂体系成膜速度也快。
因此推荐采用NO2-为主体的促进剂体系。
在常温低温锌系磷化液中由于有大量的氧化性促进剂,因此槽中Fe2+不会积累,并被氧化成为Fe3+而形成磷酸铁沉渣。
在常温低温锌系磷化液中加入多羟基酸、聚磷酸盐等降渣减膜重,加入氟化物抗铝并改善磷化膜结构的均匀性。
1.2 中温型磷化
中温磷化通常是指处理温度50~70℃的磷化工艺,温度范围偏高偏低一些也可属于中温磷化之列。
中温磷化用于漆前打底,主要是锌系、锰系、锌钙系磷化三大类,它们在工业应用中占有最大的份额。
表3 中温磷化液组成及性能
中温锌系磷化是所有各种类型磷化中应用最为普遍的一种磷化工艺,在涂装行业,它与各类涂装的配套性均好。
中温锌系磷化大部分是NO3-单独作为促进剂(在中温50~70℃,NO3-氧化过程中会自动产生NO2-,成为自生NO3-/ NO2-促进剂体系),NO3-含量,通常大于15g/l。
采用NO2-或ClO3-与NO3-混合型促进剂可大幅度提高成膜速度,并使磷化膜细密。
但NO3-、NO2-、ClO3-三种类型的促进剂均可单独或混合使用,要视具体情况来作出选择。
在中温锌系磷化工序中,即使不经过表面调整处理也能形成均匀完整的磷化膜。
但表面调整处理可提高磷化速度和细化磷化晶粒,形成细密磷化膜。
表面调整可选用胶体钛型或草酸型,草酸型表调还具二次除锈的功能。
中温锌系磷化是一种传统的成熟工艺,槽液控制简便,通过选择不同的促进剂、表面调整工序、酸比可获不同的成膜速度和厚度的磷化膜。
在当今汽车行业,比较流行低锌磷化(锌含量在1.5g/l以下)。
据报道,低锌磷化与阴极电泳配套性好,可充分发挥阴极电泳的优势。
在发达国家,高档一些的汽车大都采用低锌磷化。
一般在低锌磷化液中还加入少量Mn2+、Ni2+,一则是为了提高耐蚀性,二则是为了能形成颗状磷化晶粒的磷化膜。
低锌磷化一般采用NO3-/NO2-促进剂体系,处理温度50~60℃磷化膜重1.5~2.5g/m2.
纯锰系磷化在涂装行业应用不多,它主要用于防锈与润滑。
在涂装行业锌锰系磷化有一定的市场,磷化膜的颜色要比锌系深。
常规锌锰系磷化槽液主要是由酸式磷酸锰(商品名马日夫盐)和硝酸锌组成,利用硝酸根作为促进剂,也可加入ClO3-、NO2-提高磷化速度。
不管是锰系还是锌锰系磷化,均可控制形成颗粒状紧密磷化晶粒的磷化膜,据报道,这种含锰的颗粒状结晶磷化膜的溶解量达到10%~30%。
因此一般阳极电泳前的磷化,往往在磷化槽液中加入一些Mn2+,以改善磷化膜的阳极溶解性能,而表面调整工序会使锰系磷化膜更细密。
锌钙系磷化是锌系磷化的改进型,它具备锌系磷化的一般特点,由于引入Ca2+,它抑制了磷酸锌晶粒的粗大趋势。
因此只要加入足够的Ca2+,就能形成颗粒状晶粒细密磷化膜,如果Ca2+的含量不够,仍将存在部分粗大的磷酸锌晶粒。
锌钙系磷化一般用NO3-
作促进剂,也可与ClO3-混合使用,但极少与NO2-混合使用。
锌钙系磷化不表面调整处理照样能形成细密磷化膜,不用胶体钛表调而用草酸型表调,因为它可除“二次锈”,对磷化非常有利。
锌钙系磷化由于引入Ca2+,形成含钙系磷化膜不能厚,膜重1.5~2.5g/m2最适宜,厚膜会影响漆膜抗弯曲,抗冲击性能。
在锌系、锰系、锌钙系磷化槽液中加入一定的Ni2+可提高耐蚀性,又可使磷化膜的微观结构为颗粒状晶粒,据报道含镍的磷酸盐膜耐碱溶性特别好,提高了漆膜的耐腐蚀能力;只能少量加入聚磷酸盐、多羟基酸,起到降渣、降膜厚的作用,太多时会导致膜薄甚至完全不能成膜;氟化合物起到活性作用,特别是铝件、锌件,氟还改善磷化成膜均匀性。
在中温磷化液中,由于含有大量氧化型促进剂,只要槽液不是大负荷连续操作,一般不会产生Fe2+过量问题,Fe2+形成磷酸铁沉渣。
2 磷化操作中出现一般性故障
2.1 轻铁系磷化
轻铁系磷化抗杂质、抗污染的能力较强,槽液出现故障的机会较少,常见故障主要有:磷化成膜速度慢;工件表面挂黑灰。
磷化成膜速度慢的主要原因是:游离酸度过低;磷化处理温度过低。
工件表面挂黑灰的主要原因是磷化槽液游离酸度过高、温度过高、磷化时间过长等。
2.2 锌系、锰系、锌钙系磷化
对于中温磷化只要将工艺参数如:总酸度、游离酸度、促进剂浓度、处理温度、时间控制好,一般不会出现很多问题。
而低温磷化,胶体钛表面调整是至关重要的工序,有时问题往往出在表面调整。
磷化槽液中杂质的积累对低温磷化比较有影响,有时导致成膜困难。
在中温锌钙系磷化液中还容易出现局部形成均匀完整的磷化膜。
这种现象的原因一是Ca2+含量过高,二是磷化液中存在如As、Pb、脲类等杂质,出现这种现象,如果加入Zn2+后仍无改进的迹象,便属于第二种原因,只有更换槽液。
在具体生产应用中会出现各式各样问题,只有凭经验、凭小试进行摸索解决。
表4 锌系、锰系、锌钙系磷化的常见故障。