磷化液特點

磷化液:磷化是金屬與磷酸或酸性磷酸鹽反應(yīng)形成磷酸鹽保護(hù)膜的化學(xué)反應(yīng)過程。主要成分磷化開槽劑、補(bǔ)充劑、調(diào)整劑、促進(jìn)劑幾部分組成。

按磷化成膜體系主要分為:鋅系(間接法氧化鋅及磷酸)、鋅鈣系、鋅錳系、錳系、鐵系、非晶相鐵系六大類。

鋅系磷化槽液主體成分是:Zn、H2PO3、NO3、H3PO4、促進(jìn)劑等。形成的磷化膜主體組成(鋼鐵件):Zn3(po4)2·4H2O 、Zn2Fe(PO4)2·4H2O。磷化晶粒呈樹枝狀、針狀、孔隙較多。廣泛應(yīng)用于涂漆前打底、防腐蝕和冷加工減摩潤滑。

鋅鈣系磷化槽液主體成分是:Zn、Ca、NO3、H2PO4、H3PO4以及其它添加物等。形成磷化膜的主體組成(鋼鐵件):Zn2Ca(PO4)2·4H2O、Zn2Fe(PO4)2·4H2O、Zn3(PO4)2·4H2O。磷化晶粒呈緊密顆粒狀(有時有大的針狀晶粒)，孔隙較少。應(yīng)用于涂裝前打底及防腐蝕。

鋅錳系磷化槽液主體組成:Zn、Mn、NO3、H2PO4、H3PO4以及其它一些添加物。磷化膜主體組成:Zn2Fe(PO4)2·4H2O、Zn3(PO4)2·4H2O、(Mn,Fe)5H2(PO4)4·4H2O，磷化晶粒呈顆粒-針狀-樹枝狀混合晶型，孔隙較少。廣泛用于漆前打底、防腐蝕及冷加工減摩潤滑。

錳系磷化槽液主體組成:Mn、NO3、H2PO4、H3PO4以及其它一些添加物。在鋼鐵件上形成磷化膜主體組成:(Mn,Fe)5H2(PO4)4·4H2O。磷化膜厚度大、孔隙少，磷化晶粒呈密集顆狀。廣泛應(yīng)用于防腐蝕及冷加工減摩潤滑。

鐵系磷化槽液主體組成:Fe、H2PO4、H3PO4以及其它一些添加物。磷化膜主體組成(鋼鐵工件):Fe5H2(PO4)4·4H2O,磷化膜厚度大，磷化溫度高，處理時間長，膜孔隙較多，磷化晶粒呈顆粒狀。應(yīng)用于防腐蝕以及冷加工減摩潤滑。

非晶相鐵系磷化槽液主體成分:Na(NH)、H2PO4、H3PO4、MoO4(ClO3、NO3)以及其它一些添加物。磷化膜主體組成(鋼鐵件):Fe3(PO4)2·8H2O, Fe2O3,磷化膜薄，微觀膜結(jié)構(gòu)呈非晶相的平面分布狀，僅應(yīng)用于涂漆前打底。

磷酸鹽膜在金屬的冷變形加工(如拉關(guān)、拉絲、擠壓成型等)過程中能較好地改善摩擦表面的潤滑性能，延長工具和膜具的壽命。磷酸鹽膜又是油漆和涂料的優(yōu)良底層，無論是普通油漆還是電泳涂漆，磷酸鹽膜在提高涂層與基體的結(jié)合力和耐蝕性方面起著重要的作用。在汽車、船舶、機(jī)械制造以及航空航天工業(yè)中，磷化的應(yīng)用越來越廣泛。

磷化液配方老化24 h或加熱到50°C之后，便再檢測不出可溶解的六價鉻，覆膜變成僧水性的，并且不溶于硝酸。由此假定，這種膜主要由水合鉻氧化物組成。初期使用的促進(jìn)劑是鐵氰化鉀。事實上，這種材料除了能加速覆膜生成外，還能改善覆膜的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生深黃色的膜。這種材料多半以鐵氰化鉻(CrFe(CN)。)，或以鉻氰化鐵(FeC r(CN)。)的形式進(jìn)入覆膜。

按磷化膜厚度(磷化膜重)分，可分為次輕量級、輕量級、次重量級、重量級四種。

次輕量級膜重僅0.1~1.0g/m,一般是非晶相鐵系磷化膜，僅用于漆前打底，特別是變形大工件的涂漆前打底效果很好。

輕量級膜重1.1~4.5 g/m,廣泛應(yīng)用于漆前打底，在防腐蝕和冷加工行業(yè)應(yīng)用較少。

次重量級磷化膜厚4.6~7.5 g/m,由于膜重較大，膜較厚(一般>3μm)，較少作為漆前打底(僅作為基本不變形的鋼鐵件漆前打底)，可用于防腐蝕及冷加工減摩滑潤。

重量級膜重大于7.5 g/m,不作為漆前打底用，廣泛用于防腐蝕及冷加工。

按處理溫度可分為常溫、低溫、中溫、高溫四類。

常溫磷化就是不加溫磷化。

低溫磷化一般處理溫度30~45℃。

中溫磷化一般60~70℃。

高溫磷化一般大于80℃。

溫度劃分法本身并不嚴(yán)格，有時還有亞中溫、亞高溫之法，隨各人的意愿而定，但一般還是遵循上述劃分法。

由于磷化促進(jìn)劑主要只有那么幾種，按促進(jìn)劑的類型分有利于槽液的了解。根據(jù)促進(jìn)劑類型大體可決定磷化處理溫度，如NO3-促進(jìn)劑主要就是中溫磷化。

促進(jìn)劑主要分為:硝酸鹽型、亞硝酸鹽型、氯 酸鹽型、有機(jī)氮化物型、鉬酸鹽型等主要類型。每一個促進(jìn)劑類型又可與其它促進(jìn)劑配套使用，有不少的分支系列。

硝酸鹽型包括:NO3-型，NO3-/NO2-(自生型)。

氯酸鹽型包括:ClO3-，ClO3-/ NO3-，ClO3-/ NO2-。

亞硝酸鹽包括:硝基胍R- NO2-/ ClO3-。

鉬酸鹽型包括:MoO4-, MoO4-/ ClO3-, MoO4-/ NO3-。

按磷化用途可分為:防銹磷化液、耐磨減摩潤滑磷化液、裝飾性磷化液、漆前磷化液、塑前磷化液等類別。裝飾性磷化液如發(fā)黑磷化液等，漆前磷化液包括噴漆磷化液、電泳磷化液等，塑前磷化液分為靜電噴塑磷化液、浸塑磷化液等，浸塑磷化液又可分為聚酯粉末浸塑磷化液、環(huán)氧粉末浸塑磷化液等

如按材質(zhì)可分為鋼鐵件、鋁件、鋅件以及混合件磷化等。

鋼鐵磷化主要用于耐蝕防護(hù)和油漆用底膜。

①防護(hù)用磷化膜 用于鋼鐵件耐蝕防護(hù)處理。磷化膜類型可用鋅系、錳系。膜單位面積質(zhì)量為10-40 g/m。磷化后涂防銹油、防銹脂、防銹蠟等。

②油漆底層用磷化膜

增加漆膜與鋼鐵工件附著力及防護(hù)性。磷化膜類型可用鋅系或鋅鈣系。磷化膜單位面積質(zhì)量為0.2-1.0 g/m(用于較大形變鋼鐵件油漆底層);1-5 g/m(用于一般鋼鐵件油漆底層);5-10 g/m(用于不發(fā)生形變鋼鐵件油漆底層)。

鋼絲、焊接鋼管拉拔 單位面積上膜重1-10 g/m;精密鋼管拉拔 單位面積上膜重4-10 g/m;鋼鐵件冷擠壓成型 單位面積上膜重大于10 g/m。

磷化膜可起減摩作用。一般用錳系磷化，也可用鋅系磷化。對于有較小動配合間隙工件，磷化膜質(zhì)量為1-3 g/m;對有較大動配合間隙工件(減速箱齒輪)，磷化膜質(zhì)量為5-20 g/m。

一般用鋅系磷化。用于電機(jī)及變電器中的硅片磷化處理。

如:磷化液渣多、容易發(fā)黃、還會返銹、磷化液消耗快、不環(huán)保、暗沉

(1)涂裝前磷化的作用

①增強(qiáng)涂裝膜層(如涂料涂層)與工件間結(jié)合力。

②提高涂裝后工件表面涂層的耐蝕性。

③提高裝飾性。

(2)非涂裝磷化的作用

①提高工件的耐磨性。

②令工件在機(jī)加工過程中具有潤滑性。

③提高工件的耐蝕性。

原則上說，當(dāng)金屬工件一旦浸入加熱的稀磷酸溶液中，就會生成一層膜。但由于這種膜的保護(hù)性差，所以通常的磷化在含有Zn、Mn等酸性溶液中進(jìn)行。

磷化液中存在的動力學(xué)平衡

磷化液的基本平衡方程式

3M(H2PO4)2=M3(PO4)2+4H3PO4

此方程的平衡常數(shù)

K=[M3(PO4)2][ H3PO4]^4/[M(H2PO4)2]^3

M代表Zn、Mn等

由上述議程式可以看出，常數(shù)K值越大，磷酸鹽沉積的比率越大。而K值隨一代和三代金屬鹽的金屬的性質(zhì)，溶液的溫度，pH值及總濃度有關(guān)。所以影響磷化液性能的至少有PH值、游離酸度、總酸度、磷化溫度、磷化時間、促進(jìn)劑、除銹、除油、表調(diào)效果和金屬性質(zhì)等。

一般由磷化開槽劑(磷化建浴劑)、磷化補(bǔ)充劑、磷化調(diào)整劑、磷化促進(jìn)劑幾部分組成，其中開槽劑和補(bǔ)充劑為主要組成成分:開槽劑是首次建槽使用，補(bǔ)充劑是建槽之后的補(bǔ)充使用;磷化調(diào)整劑是調(diào)節(jié)磷化液的總酸和游離酸，以達(dá)到合適的酸比;磷化促進(jìn)劑是一種氧化劑，主要去極化作用，促進(jìn)磷化的反應(yīng)速度。

常溫磷化液基礎(chǔ)配方:將一定分量的各組分(磷酸(12~51)、氧化鋅(1~12)、(HOC2H4)3N(2~4)、NaMoO4(0.5~2)、C6H8O7(0.5~2)、氟化鈉(0.5~2)、OP(0.1~0.2)、水加至1L混合均勻即可。

磷化液的主要成分是磷酸二氫鹽，如Zn(H2PO4)2以及適量的游離磷酸和加速劑等。加速劑主要起降低磷化溫度和加快磷化速度的作用。作為化學(xué)加速劑用得最多的氧化劑如NO、NO、CIO、H2O2等。磷化是金屬與稀磷酸或酸性磷酸鹽反應(yīng)而形成磷酸鹽保護(hù)膜的過程。

特種磷化液已批量用于軍品、民品、鋼材、鑄鐵、均收到良好的效果。