磷化培训PPT资料

• (2)游离酸度(FA)
FA是指磷酸盐处理液中游离状态磷酸的浓度。用点数 表示FA的大小。FA对金属基体的溶解起决定性作用。适当 提高FA，对钢铁基体的溶解有利，弥补因磷化温度低金属 溶解慢的不足。 (3)磷化液的P比 P比=TA/FA,即总算度与游离酸度的比值。P比对成膜的 好坏起关键作用。一般控制P比在15~20:1左右。
•
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。
常温磷化是当前研究最活跃、技术进步最快 磷化技术，它克服了高、中温磷化的能耗大、成 本高、效率低等缺点，具有低能耗、低成本、低 污染、快速等特点，因而受到普遍关注，近几年 相关报道很多。
• 作为低温锌系磷化的副反应产物----磷化沉
渣。磷化沉渣主要是FePO4,要相减少沉渣 量就必须降低Fe3+的产生量，即通过两个方 法：降低磷化液的H+浓度（低游离酸度） 减少Fe2+氧化成为Fe3+。
1.1磷化中TA,FA及P比的含义
• (1)总酸度(TA)
TA的广义是指磷酸盐处理液中化合酸、 游离酸以及各种离子浓度的总和。反映磷 化工作液中内动力耳朵大小，决定了磷化 反应速度的快慢。同时又衡量浓缩磷化剂 浓度的重要参数。用点数表示TA的大小。
• 3 表面调整
表面调整的目的，是促使磷化形成晶粒细致 密实的磷化膜，以及提高磷化速度。表面调整剂 主要有两类，一种是酸性表调剂，如草酸。另一 种是胶体钛。两者的应用都非常普及，前者还兼 备有除轻锈（工件运行过程中形成的“水锈”及 “风锈”）的作用。在磷化前处理工艺中，是否 选用表面调整工序和选用那一种表调剂都是由工 艺与磷化膜的要求来决定的。一般原则是：涂漆 前打底磷化、快速低温磷化需要表调。如果工件 在进入磷化槽时，已经二次生锈，最好采用酸性 表调，但酸性表调只适合于≥50℃的中温磷化。 一般中温锌钙系磷化不表调也行。
5、按用途分类
• A：用于密封层打底保护，耐磨，耐微动磨损和抗 •
•
•
擦伤，还可用于冷作成形中的润滑剂载体的磷化 膜，这类磷化膜多数为厚膜，以锰系膜居多。 B：用于不发生形变的油漆底层，用于成形不太严 格的润滑剂载体的磷化膜，这类膜多数为中等厚 度的磷化膜，以普通锌系，锌钙系膜居多。 C：一般用于有机涂层打底，即涂装前的磷化，多 以改性锌系磷化膜。 D：同C类似，也用于涂装前的磷化，但防护的标 准较C低，或用于涂覆有机层后有较大成形场合的 磷化膜，这类膜通常为铁系磷化膜。
2、按磷化液及磷化膜的成分分类
• 按磷化液及磷化膜的成分，可分为铁系膜、
锌系膜、锌钙系膜、锌锰系膜、钙系膜等。 注意，此分法并不十分确切，因为任何磷 化膜中，只要是在铁基体上，都含有一定 量的铁成分。
3、按磷化膜结晶形状分类
• 按磷化膜的结晶形状可分成两类：第一为
结晶型磷化膜，如磷酸锌膜、磷酸锌锰膜、 磷酸铁膜、磷酸锌镍膜等；第二为无定型 (非结晶)磷化膜，主要是铁系磷化膜，单一 磷酸钙膜也是无定型膜，知识应用不多。 用途最广的是第一种。
二、 磷化分类
• 1、按磷化膜的转化形式分类 • 根据磷化膜中金属离子的来源，所有的磷化膜都可归分为
转化型和伪转化型磷化膜。
• 所谓转化型的磷化膜，主要是溶液对金属基体的腐蚀，由
金属基体提供阳离子与溶液中的PO43-结合而形成的磷化膜， 磷化液的主要成分是由钠，钾，铵的磷酸二氢盐及加速剂 所组成。由这溶液形成的膜统称为铁系膜，膜中的铁成分 是从基体金属上转化来的。（如我司JH-42型磷化液） 来源于溶液，由溶液提供。如锌系磷化膜中的锌，锰系磷 化膜中的锰，铝及其合金上铬酸盐中的铬等都不是基体金 属铁或铝中直接转化而来，而是来源于预先加入到溶液中 的Zn(H2PO4)2、Mn(H2PO4)2等提供的。（如我司的JH31型、JH-311型锌系磷化液）
•
一、 磷化机理
•
磷化过程包括化学与电化学反应。不 同磷化体系、不同其材的磷化反应机理比 较复杂。以一个化学反应方程式简单表述 磷酸锌磷化成膜机理：
Fe+5Zn(H2PO4)2+8H2O→6H3PO4 Zn2Fe(PO4)2· 4H2O+Zn3(PO4)2· 4H2O+2H2↑ 磷化膜是Zn2Fe(PO4)2· 4H2O+Zn3(PO4)2· 4H2O 的混合定型结晶。 我司代表产品：JH-31型低温锌系磷化液。
• 1.4低碱性清洗液清洗
低碱性清洗液是当前应用最为广泛的一类除 油脂剂。它的碱性低，一般pH值为9～12。对设 备腐蚀较小，对工件表面状态破坏小，可在低温 和中温下使用，除油脂效率较高。特别在喷淋方 式使用时，除油脂效果特别好。低碱性清洗剂主 要由无机低碱性助剂、表面活性剂、消泡剂等组 成。无机型助剂主要是硅酸钠、三聚磷酸钠、磷 酸钠、碳酸钠等。其作用是提供一定的碱度，有 分散悬浮作用。可防止脱下来的油脂重新吸附在 工件表面。表面活性剂主要采用非离子型与阴离 子型，一般是聚氯乙烯OP类和磺酸盐型，它在除 油脂过程中起主要的作用。在有特殊要求时还需 要加入一些其它添加物，如喷淋时需要加入消泡 剂，有时还加入表面调整剂，起到脱脂、表调双 重功能。
• 盐酸、硫酸酸基的清洗剂应用最为广泛，成本低，
效率较高。但酸洗残留的Cl-、SO42-对工件的后腐 蚀危害很大。而磷酸酸基没有腐蚀物残留的隐患， 但磷酸成本较高，清洗效率低些。 对于锌件，铝件一般不采用酸性清洗剂清洗， 特别锌件在酸中的腐蚀极快。
• 1.3强碱液清洗
强碱液除油脂是一种传统的有效方法。它是 利用强碱对植物油的皂化反应，形成溶于水的皂 化物达到除油脂的目的。纯粹的强碱液只能皂化 除掉植物油脂而不能除掉矿物油脂。因此人们通 过在强碱液中加入表面活性剂，一般是磺酸类阴 离子活性剂，利用表面活性剂的乳化作用达到除 矿物油的目的。强碱液除油脂的使用温度都较高， 通常〉80℃。 强碱液除油脂需要较高温度，能耗大，对设 备腐蚀性也大，并且材料成本并不算低，因此这 种方法的应用正逐步减少。
在PH值为6~8的脱脂液中进行脱脂。 通过乳化作用能降低工件油污的表面张力。 并通过强助洗剂使油污与工件分离，出去 固体污物。脱脂液中不含难以清洗的氢氧 化钠、硅酸盐和OP类乳化剂等，有的几乎 全部由表面活性剂组成。
• 2 酸洗
酸洗除锈、除氧化皮的方法是工业领域应用最为广 泛的方法。利用酸对氧化物溶解以及腐蚀产生氢气的机械 剥离作用达到除锈和除氧化皮的目的。酸洗中使用最为常 见的是盐酸、硫酸、磷酸。硝酸由于在酸洗时产生有毒的 二氧化氮气体，一般很少应用。盐酸酸洗适合在低温下使 用，不宜超过45℃，使用浓度10%～45%，还应加入适量 的酸雾抑制剂为宜。硫酸在低温下的酸洗速度很慢，宜在 中温使用，温度50～80℃，使用浓度10%～25%。磷酸 酸洗的优点是不会产生腐蚀性残留物（盐酸、硫酸酸洗后 或多或少会有少会有Cl-、SO42-残留），比较安全，但磷 酸的缺点是成本较高，酸洗速度较慢，一般使用浓度 10%～40%，处理温度可常温到80℃。在酸洗工艺中，采 用混合酸也是非常有效的方法，如盐酸-硫酸混合酸，磷 酸-柠檬酸混合酸。
• 1 除油脂
除油脂的目的在于清除掉工件表面的油 脂、油污。包括机械法、化学法两类。机 械法主要是：手工擦刷、喷砂抛丸、火焰 灼烧等。化学法主要：溶剂清洗、酸性清 洗剂清洗、强碱液清洗，低碱性清洗剂清 洗。以下介绍化学法除油脂工艺。
• 1.1 溶剂清洗
溶剂法除油脂，一般是用非易燃的卤代烃蒸 气法或乳化法。最常见的是采用三氯乙烷、三氯 乙烯、全氯乙烯蒸汽除油脂。蒸汽脱脂速度快， 效率高，脱脂干净彻底，对各类油及脂的去除效 果都非常好。在氯代烃中加入一定的乳化液，不 管是浸泡还是喷淋效果都很好。由于氯代卤都有 一定的毒性，汽化温度也较高，再者由于新型水 基低碱性清洗剂的出现，溶剂蒸汽和乳液除油脂 方法现在已经很少使用了。
四、磷化工艺
• 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，磷化主要有铁系磷化、锌系磷化、 锰系磷化三大品种。 下面以我司常规JH-31 锌系磷化作槽浸和喷淋工艺的讲解：
•
浸泡型清洗剂主要应注意的是表面活性剂的 浊点问题，当处理温度高于浊点时，表面活性剂 析出上浮，使之失去脱脂能力，一般加入阴离子 型活性剂即可解决。喷淋型清洗剂应加入足够的 消泡剂，在喷淋时不产生泡沫尤为重要。 铝件、锌件清洗时，必须考虑到它们在碱性 条件下的腐蚀问题，一般宜用接近中性的清洗剂。
• 1.5中性脱脂
• 所谓“伪转化型磷化膜”则不同，膜中主要阳离子的成分
• 结晶型磷化膜(伪转化型磷化膜)：在ห้องสมุดไป่ตู้种磷
化槽中不仅含有磷酸根、加速剂阴离子， 而且含有重金属阳离子直接参与成膜。 • 无定型磷化膜(转化型磷化膜)：在磷化过程 中，基体金属是膜中阳离子的来源，形成 无定型膜(在钢铁上)，这种膜是在磷酸或聚 磷酸的碱金属或铵盐溶液中形成的。不过 应该指出，磷酸钙膜是第三种变化形态， 因为它是伪转化无定型膜。
1.标准槽浸工艺：
A.工艺流程： 除油→水洗→水洗→除锈→水洗→中和→水洗→表调→ 磷化→水洗→钝化 B.药剂的选用： 除油：JH-04除油粉 除锈：盐酸+JH-21酸洗添加剂 中和：KD-C中和剂 表调：JH-68钛盐表调剂 磷化：JH-31常温锌系磷化液+YDM-2促进剂 钝化：JH-70钝化粉 C.槽浸线如图：
1.2 磷化膜的作用
• 关于磷化膜的作用，阐述如下：
(1)磷化能把金属基材表面的活性转化到最小的程度，把以 后的腐蚀反应降到最低限度； (2)磷化膜能给金属提供一个“粗糙面”，给油漆或其他有 机膜提供一个很好的咬合力，增强其附着力； (3)由于磷化过程除去了工件表面的各种无机污染物，如金 属屑，轻微氧化物以及其他污物等，减少了影响附着力的 内在不利因素； (4) 磷化膜作为一种屏障，终止了有机层与基体金属之间 的化学反应，如皂化等； (5)磷化膜给金属表面各处提供一个同等的电化学电位，抑 制了任何局部的阴极和阳极的“点腐蚀”，从而消除了电 化学腐蚀区，减少了电化学腐蚀；同时也抑制了漆膜或其 他有机膜下面的腐蚀扩张，这应归于磷化膜的绝缘性。
• 1.2 酸性清洗剂清洗
酸性清洗剂除油脂是一种应用非常广泛的方法。 它利用表面活性剂的乳化、润湿、渗透原理，并 借助于酸腐蚀金属产生氢气的机械剥离作用，达 到除油脂的目的。酸性清洗剂可在低温和中温下 使用。低温一般只能除掉液态油，中温就可除掉 油和脂，一般只适合于浸泡处理方式。酸性清洗 剂主要由表面活性剂（如OP类非离子型活性剂、 阴离子磺酸钠型）、普通无机酸、缓蚀剂三大部 分组成。由于它兼备有除锈与除油脂双重功能， 人们习惯称之为“二合一”处理液。
三、磷化前的预处理工艺
• 一般情况下，磷化处理要求工件表面应是
洁净的金属表面。工件在磷化前必须进行 除油脂、锈蚀物、氧化皮以及表面调整等 预处理。特别是涂漆前打底用磷化还要求 作表面调整，使金属表面具备一定的“活 性”，才能获得均匀、细致、密实的磷化 膜，达到提高漆膜附着力和耐腐蚀性的要 求。因此，磷化前处理是获得高质量磷化 膜的基础。
• 在酸洗除锈除氧化皮槽液中，必须加入适量的缓
蚀剂。缓蚀剂的种类很多，选用也比较容易，它 的作用是抑制金属腐蚀和防止“氢脆”。但酸洗 “氢脆”敏感的工件时，缓蚀剂的选择应特别小 心，因为某些缓蚀剂抑制二个氢原子变为氢分子 的反应，即：2[H]→H2↑，使金属表面氢原子的 浓度提高，增强了“氢脆”倾向。因此必须查阅 有关腐蚀数据手册，或做“氢脆”试验，避免选 用危险的缓蚀剂。
4、按膜重和用途分类
• 所谓膜重是指膜层重量，按此可分为重量
级、中量级、轻量级，即厚膜、中等膜和 薄膜。厚膜的厚度在10~30g/m2，它主要 单独用作防护。作为防锈油、油脂、腊或 染色等的底基，不可用于涂漆及类似的有 机膜。厚度一般在10um左右，薄膜的厚度 在1~7g/m2，这种膜是在加速剂的槽中形 成的，处理时间短，膜薄，厚度一般在 1~5um，它多用作涂装处理。