磷化前的预处理和两种常用磷化工艺eesi.docx

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1、磷化前的的预处理理和两种种常用磷磷化工艺艺关键词: 磷化化化学工艺艺油脂清洗洗剂磷化前的的预处理理一一般情况况下，磷磷化处理理要求工工件表面面应是洁洁净的金金属表面面（二合合一、三三合一、四四合一例例外）。工工件在磷磷化前必必须进行行除油脂脂、锈蚀蚀物、氧氧化皮以以及表面面调整等等预处理理。特别别是涂漆漆前打底底用磷化化还要求求作表面面调整，使使金属表表面具备备一定的的活性性，才才能获得得均匀、细细致、密密实的磷磷化膜，达达到提高高漆膜附附着力和和耐腐蚀蚀性的要要求。因因此，磷磷化前处处理是获获得高质质量磷化化膜的基基础。1 除除油脂除油油脂的目目的在于于清除掉掉工件表表面的油油脂、油油污。包

2、包括机械械法、化化学法两两类。机机械法主主要是：手工擦擦刷、喷喷砂抛丸丸、火焰焰灼烧等等。化学学法主要要：溶剂剂清洗、酸酸性清洗洗剂清洗洗、强碱碱液清洗洗，低碱碱性清洗洗剂清洗洗。以下下介绍化化学法除除油脂工工艺。1.11 溶剂剂清洗溶剂剂法除油油脂，一一般是用用非易燃燃的卤代代烃蒸气气法或乳乳化法。最最常见的的是采用用三氯乙乙烷、三三氯乙烯烯、全氯氯乙烯蒸蒸汽除油油脂。蒸蒸汽脱脂脂速度快快，效率率高，脱脱脂干净净彻底，对对各类油油及脂的的去除效效果都非非常好。在在氯代烃烃中加入入一定的的乳化液液，不管管是浸泡泡还是喷喷淋效果果都很好好。由于于氯代卤卤都有一一定的毒毒性，汽汽化温度度也较高高，

3、再者者由于新新型水基基低碱性性清洗剂剂的出现现，溶剂剂蒸汽和和乳液除除油脂方方法现在在已经很很少使用用了。11.2 酸性清清洗剂清清洗酸性清清洗剂除除油脂是是一种应应用非常常广泛的的方法。它它利用表表面活性性剂的乳乳化、润润湿、渗渗透原理理，并借借助于酸酸腐蚀金金属产生生氢气的的机械剥剥离作用用，达到到除油脂脂的目的的。酸性性清洗剂剂可在低低温和中中温下使使用。低低温一般般只能除除掉液态态油，中中温就可可除掉油油和脂，一一般只适适合于浸浸泡处理理方式。酸酸性清洗洗剂主要要由表面面活性剂剂（如OOP类非非离子型型活性剂剂、阴离离子磺酸酸钠型）、普普通无机机酸、缓缓蚀剂三三大部分分组成。由由于它兼

4、兼备有除除锈与除除油脂双双重功能能，人们们习惯称称之为二合一一处理理液。盐盐酸、硫硫酸酸基基的清洗洗剂应用用最为广广泛，成成本低，效效率较高高。但酸酸洗残留留的Cll-、SSO422-对工工件的后后腐蚀危危害很大大。而磷磷酸酸基基没有腐腐蚀物残残留的隐隐患，但但磷酸成成本较高高，清洗洗效率低低些。对对于锌件件，铝件件一般不不采用酸酸性清洗洗剂清洗洗，特别别锌件在在酸中的的腐蚀极极快。11.3强强碱液清清洗强碱液液除油脂脂是一种种传统的的有效方方法。它它是利用用强碱对对植物油油的皂化化反应，形形成溶于于水的皂皂化物达达到除油油脂的目目的。纯纯粹的强强碱液只只能皂化化除掉植植物油脂脂而不能能除掉矿

5、矿物油脂脂。因此此人们通通过在强强碱液中中加入表表面活性性剂，一一般是磺磺酸类阴阴离子活活性剂，利利用表面面活性剂剂的乳化化作用达达到除矿矿物油的的目的。强强碱液除除油脂的的使用温温度都较较高，通通常880。常用用强碱液液工艺如如下：处处理温度度 880处理时间间 520mmin处处理方式式 浸泡泡、喷淋淋均可强强碱液除除油脂需需要较高高温度，能能耗大，对对设备腐蚀蚀性也大大，并且且材料成成本并不不算低，因因此这种种方法的的应用正正逐步减减少。11.4低低碱性清清洗液清清洗低碱性性清洗液液是当前前应用最最为广泛泛的一类类除油脂脂剂。它它的碱性性低，一一般pHH值为99122。对设设备腐蚀蚀较小

6、，对对工件表表面状态态破坏小小，可在在低温和和中温下下使用，除除油脂效效率较高高。特别别在喷淋淋方式使使用时，除除油脂效效果特别别好。低低碱性清清洗剂主主要由无无机低碱碱性助剂剂、表面面活性剂剂、消泡泡剂等组组成。无无机型助助剂主要要是硅酸酸钠、三三聚磷酸酸钠、磷磷酸钠、碳碳酸钠等等。其作作用是提提供一定定的碱度度，有分分散悬浮浮作用。可可防止脱脱下来的的油脂重重新吸附附在工件件表面。表表面活性性剂主要要采用非非离子型型与阴离离子型，一一般是聚聚氯乙烯烯OP类类和磺酸酸盐型，它它在除油油脂过程程中起主主要的作作用。在在有特殊殊要求时时还需要要加入一一些其它它添加物物，如喷喷淋时需需要加入入消泡

7、剂剂，有时时还加入入表面调调整剂，起起到脱脂脂、表调调双重功功能。一一般常用用的低碱碱性清洗洗液工艺艺如下：浸泡型型 喷淋淋型处 理 温温 度 常温80处 理理 时 间 55200minn浸泡型型清洗剂剂主要应应注意的的是表面面活性剂剂的浊点点问题，当当处理温温度高于于浊点时时，表面面活性剂剂析出上上浮，使使之失去去脱脂能能力，一一般加入入阴离子子型活性性剂即可可解决。喷喷淋型清清洗剂应应加入足足够的消消泡剂，在在喷淋时时不产生生泡沫尤尤为重要要。铝件件、锌件件清洗时时，必须须考虑到到它们在在碱性条条件下的的腐蚀问问题，一一般宜用用接近中中性的清清洗剂。2 酸洗酸洗除锈、除氧化皮的方法是工业领

8、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5080，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

9、，如盐酸-硫酸混合酸，磷酸-柠檬酸混合酸。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：2HH2，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。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

10、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。磷化前预处理工艺是：除油脂-水洗-酸洗-水洗-中和-表调-磷化除油除锈二合一-水洗-中和-表调-磷化除油脂-水洗-表调-磷化中和一般就是0.2%1.0%纯碱水溶液。在有些工艺中对重油脂工件，还增加预除油脂工序。磷化工艺艺（1）1 防锈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

11、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/,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80100，处理时间1020min，膜重在7.5克/以

12、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8090，处理时间1015min，磷化膜重大于7.5g/,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，见表1。表1 磷化膜与涂油复合对耐蚀性的影响材料出现锈蚀蚀

13、时间（hh）（盐盐雾ASSTM B1117-664）裸钢0.5钢+涂油油15.00钢+166g/锌磷化化4.0钢+锌磷磷化+涂涂油550.0摘自 FFreeemann D B.PPhossphaatinng aand Mettal Preetreeatmmentt Wooodhheadd-Faauknner,19886.22 耐磨磨减摩润润滑磷化化工艺对于于发动机机活塞环环、齿轮轮、制冷冷压缩机机一类工工件，它它不仅承承受一次次载荷，而而且还有有运动摩摩擦，要要求工件件能减摩摩、耐摩摩。锰系系磷化膜膜具有较较高的硬硬度和热热稳定性性，能耐耐磨损，磷磷化膜具具有较好好的减摩摩润滑作作用。因因此，

14、广广泛应用用于活塞塞环，轴轴承支座座，压缩缩机等零零部件。这这类耐磨磨减摩磷磷化处理理温度7701100，处理理时间 1020mmin，磷磷化膜重重大于77.5gg/。在冷冷加工行行业如：接管、拉拉丝、挤挤压、深深拉延等等工序，要要求磷化化膜提供供减摩润润滑性能能，一般般采用锌锌系磷化化，一是是锌系磷磷化膜皂皂化后形形成润滑滑性很好好的硬脂脂酸锌层层，二是是锌系磷磷化操作作温度比比较低，可可在400、600或900条件下下进行磷磷化处理理，磷化化时间44100minn，有时时甚至几几十秒钟钟即可，磷磷化膜重重量要求求3gg/便便可。工工艺流程程是：1、耐耐磨减摩摩磷化2、减减摩润滑滑磷化（冷冷

15、加工）除油除锈 除油除锈水清洗 水清洗锰系磷化 锌系磷化水清洗 水清洗干燥 皂化（硬脂酸钠）涂润滑油脂 干燥3 漆前磷化工艺涂装底漆前的磷化处理，将提高漆膜与基体金属的附着力，提高整个涂层系统的耐腐蚀能力；提供工序间保护以免形成二次生锈。因此漆前磷化的首要问题是磷化膜必须与底漆有优良的配套性，而磷化膜本身的防锈性是次要的，磷化膜细致、均匀、膜薄。当磷化膜粗厚时，会对漆膜的综合性能产生负效应。磷化体系与工艺的选定主要由：工件材质、油锈程度、几何形状；磷化与涂漆的时间间隔；底漆品种和施工方式以及相关场地设备条件决定。一般来说，低碳钢较高碳钢容易进行磷化处理，磷化成膜性能好些。对于有锈（氧化皮）工件

16、必须经过酸洗工序，而酸洗后的工件将给磷化带来很多麻烦，如工序间生锈泛黄，残留酸液的清除，磷化膜出现粗化等。酸洗后的工件在进行锌系、锌锰系磷化前一般要进行表面调整处理。在间歇式的生产场合，由于受条件限制，磷化工件必须存放一段时间后才能涂漆，因此要求磷化膜本身具有较好的防锈性。如果存放期在10天以上，一般应采用中温磷化，如中温锌系、中温锌锰系、中温锌钙系等，磷化膜的厚度最好应在2.04.5g/之间。磷化后的工件应立即烘干，不宜自然凉干，以免在夹缝、焊接处形成锈蚀。如果存放期只有35天，可用低温锌系、轻铁系磷化，烘干效果会好于自然凉干。对于不同涂漆品种的施工方法，如普通空气静电喷漆、静电粉末涂装、电

17、泳涂漆，其总的要求是磷化膜均匀、细致、膜较薄。特别是对静电粉末涂装，电泳电着涂装，要求磷化膜绝对不能粗厚。因此轻铁系磷化在粉末涂装和阳极电泳上显示了某些优越性。3.1 单室喷淋磷化工艺整个前处理工艺只有一个喷室，在喷室的下面有多个贮液槽体，不同的处理液喷淋工件后流回各自的槽体中。例如首先喷淋脱脂液，待脱脂液流回脱脂槽后，关闭阀门；然后喷淋水洗，水洗完成后关闭水洗阀门；下一步再喷淋磷化液，这种单室处理方法可实行如下几种工艺流程：脱脂-磷化二合一（轻铁系）-水清洗-（铬封闭）-出件。脱脂-水清洗-磷化-水清洗-（铬封闭）-出件脱脂-水清洗-表面调整-磷化-水清洗-（铬封闭）-出件这种磷化工艺一般不

18、提倡安排酸洗工序，以免造成设备腐蚀或产生工序间锈蚀。单室工艺设备少占用场地小，简便易行，但浪费较大，仅适合于批量少的间歇式生产场合。与此相似的另一种方法，采用外围小容量罐体盛处理液，通过泵与管道抽液后与热水混合后喷淋在工件上达到脱脂、磷化效果，喷淋后药液不回收，这种方法更简单，但浪费更大。3.2多室标准工位磷化工艺：预脱脂 5070 12min脱脂 5070 24min水清洗12道 常温 0.51.0min表面调整 常温 0.51.0min磷化 3560 26min水清洗2道 常温 0.51.0min去离子水洗 常温 0.51.0min铬酸盐处理 4070 0.51.0min烘干 低于180处

19、理方式可采用全喷淋、全浸泡、喷淋-浸泡结合三种方式。对家用电器行业一般采用全喷淋方式，它效率高，整个前处理只需要十几分钟即可完成，节省场地设备。汽车行业流行采用喷淋-浸泡相结合的方式。表面调整工序并非必须，表调剂加到脱脂槽内也可达到相同效果。磷化后的去离子水洗必不可少。磷化后的铬酸盐处理，可提高整个涂层系统的耐腐蚀性能（见表2），但由于铬的环境污染问题，因此应慎使用。表2 铬酸盐处理对漆膜耐蚀性能影响划痕3mmm扩散散时间（hh）（盐雾AASTMMB1117-664）去离子水水洗铬酸盐处处理轻铁系0.54896锌系2.0144240锌钙系1.2216288锌系2.0192312锌钙系2.526

20、4360* 数据据来源与与表1相相同3.3 混混合件磷磷化处理理工艺（锈锈蚀工件件）脱脂 4070 38miin水清洗洗 常温温 0.511.0mmin酸洗 4070 38miin水清洗洗 常温温 0.5miin中和 常温 0.551.0miin表面调调整 常常温 00.5mmin磷化 3560 310mmin水清洗洗 常温温 0.511.0mmin脱离子子水洗 常温 0.551.0miin铬酸盐盐水洗 4070 0.511.0mmin烘干 1880除除非有足足够的理理由，酸酸洗工序序一般不不采用喷喷淋处理理方式，喷喷淋会带带来设备备腐蚀以以及工件件工序间间生锈等等一系列列问题。其其他各工工序

21、均可可采用全全喷淋或或喷-浸浸相结合合的施工工方式。对于混合件（无锈工件、有锈、氧化皮工件同时混合处理），采用脱脂除锈二合一代替分步脱脂除锈的方法已经应用有几十年的历史，同样可获满意效果。对于酸洗和脱脂除锈二合一一般采用非挥发性的无机酸较适宜。磷化工艺（2）在磷化工序中，由于各个磷化液生产厂家和就应用厂家基于不同的性能要求，涉及不同配方的磷化液在磷化工艺中应用。但规模商品化应用的也仅只有几大主要类型，如轻铁系、锌系、锰系、锌钙系，所采用的的促进剂基本都是钼酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、氯酸盐、有机硝硝基化合物等。磷化处理温度通常为常温型 530，低温型3545，中温型5070。在磷化配方中，大家也许

22、还经常可见到三合一、四合一，即除油除锈磷化钝化综合处理剂，由于这类几合一处理剂，在国内外都不提倡采用，这里不作叙述。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530。低温磷化通常指磷化温度为3545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-、

23、 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/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磷化体系系轻铁系锌系基础配方方组成Na+、NNH4+、H33PO44-、HH3POO4Zn2+、H22PO44-、NNO3-、H33PO44添加物Cr6+、Crr3

24、+、NNi2+、Cuu2+、多多羟基酸酸、含氟氟化合物物、聚磷磷酸盐等等Cr6+、Nii2+、MMn2+、多羟羟基酸、聚聚磷酸盐盐、含氟氟化合物物等促进剂钼酸盐、CClO33-、NNO3等等NO3-、NOO2-、CClO33-、有有机硝基基物等槽液参数数总酸度55200点游离离酸度00.35.00点酸比比5220总酸度10点点游离酸酸度14点酸酸比155300一般流程程除油锈水洗洗磷磷化水清洗洗除油锈水清清洗表面调调整磷化水清清洗磷化膜外外观红蓝黄彩彩色或灰灰色灰色-深深灰色磷化膜重重1g/14gg/磷化膜组组成磷酸铁盐盐、铁的的氧化物物磷酸锌盐盐、磷酸酸铁锌盐盐与涂漆配配套性一般，与与粉末涂涂装配套套性最好好，与阳阳极电泳泳配套性性好，不不适合硝硝基、过过氧乙烯烯底漆配配套与各类涂涂漆配套套性均好好