本
文
摘
要
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：
1）给基体金属提供保护，在一定程度上防止金属被腐蚀；
2）用于涂漆前打底，提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力；
3）在金属冷加工工艺中起减摩润滑使用。
磷化分类
1.按磷化处理温度分类
（1）高温型
80~98℃处理时间为10-20分钟，形成磷化膜厚达10-30g/㎡；
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/㎡；
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，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；
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。
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，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
（1）重量级（厚膜磷化） 膜重7.5 g/㎡以上。
（2）次重量级（中膜磷化）膜重4.6-7.5 g/㎡。
（3）轻量级（薄膜磷化）膜重1.1-4.5 g/㎡。
（4）次轻量级（特薄膜磷化）膜重0.2-1.0 g/㎡。
5.按施工方法分类
（1）浸渍磷化
适用于高、中、低温磷化
特点：设备简单，仅需加热槽和相应加热设备，最好用不锈钢或橡胶衬里的槽子，不锈钢加热管道应放在槽两侧。
（2）喷淋磷化
适用于中、低温磷化工艺，可处理大面积工件，如汽车、冰箱、洗衣机壳体。
特点：处理时间短，成膜反应速度快，生产效率高，且这种方法获得的磷化膜结晶致密、均匀、膜薄、耐蚀性好。
（3）刷涂磷化
上述两种方法无法实施时，采用本法，在常温下操作，易涂刷，可除锈蚀，磷化后工件自然干燥，防锈性能好，但磷化效果不如前两种。
磷化用途
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。
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。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。
（2）冷加工润滑用磷化膜
钢丝、焊接钢管拉拔；精密钢管拉拔；钢铁件冷挤压成型等；
（3）减摩用磷化膜
磷化膜可起减摩作用。一般用锰系磷化，也可用锌系磷化。
（4）电绝缘用磷化膜
一般用锌系磷化。用于电机及变电器中的硅片磷化处理。
磷化膜性质
1.磷化膜组成
磷化膜为闪烁有光，均匀细致，灰色多孔且附着力强的结晶，结晶大部分为磷酸锌，小部分为磷酸氢铁。锌铁比例取决于溶液成分、磷化时间和温度。
2.性质
（1）耐蚀性
在大气、矿物油、植物油、苯、甲苯中均有很好的耐蚀性，但在碱、酸、水蒸气中耐蚀性较差。在200-300℃时仍具有一定的耐蚀性，当温度达到450℃时膜层的耐蚀性显著下降。
（2）特殊性质
如增加附着力，润滑性，减摩耐磨作用。
磷化流程
除油→水洗→水洗→表调→磷化处理→水洗→水洗→烘干→涂装
影响因素
1.温度
温度越高，磷化层越厚，结晶越粗大。
温度越低，磷化层越薄，结晶越细。
但温度不宜过高，否则Fe2+易被氧化成Fe3+，加大沉淀物量，溶液不稳定。
2.游离酸度
游离酸度指游离的磷酸。其作用是促使铁的溶解，已形成较多的晶核，使膜结晶致密。游离酸度过高，则与铁作用加快，会大量析出氢，令界面层磷酸盐不易饱和，导致晶核形成困难，膜层结构疏松，多孔，耐蚀性下降，令磷化时间延长。游离酸度过低，磷化膜变薄，甚至无膜。
3.总酸度
总酸度指磷酸盐、硝酸盐和酸的总和。总酸度一般以控制在规定范围 上限为好，有利于加速磷化反应，使膜层晶粒细，磷化过程中，总酸度不断下降，反映缓慢。总酸度过高，膜层变薄，可加水稀释。总酸度过低，膜层疏松粗糙。
4.PH值
锰系磷化液一般控制在2-3之间，当PH＞3时，工件表面易生成粉末。当PH＜1.5时难以成膜。铁系一般控制在3-5.5之间。
5.溶液中离子浓度
①溶液中Fe2+极易氧化成 Fe3+，导致不易成膜。但溶液中Fe2+浓度不能过高，否则，形成的膜晶粒粗大，膜表面有白色浮灰，耐蚀性及耐热性下降。
②Zn2+的影响，当Zn2+浓度过高 ，磷化膜晶粒粗大，脆性增大，表面呈白色浮灰；当Zn2+浓度过低，膜层疏松变暗。
磷化后处理
目的：增加磷化膜的抗蚀性、防锈性。
方法：喷塑、喷粉、喷漆、电泳、上防锈油等。
磷化渣
1.磷化渣的影响
①磷化中生成的磷化渣，既浪费药品又加大清渣工作量，处理不好还影响磷化质量，视为不利。
②磷化中在生成磷化渣的同时还会挥发出磷酸，有助于维持磷化液的游离酸度，保持磷化液的平衡，视为有利。
2.磷化渣生成的控制
①降低磷化温度。
②降低磷化液的游离酸度。
③提高磷化速度，缩短磷化时间。
