磷化是常用的前處理技術(shù)，原理上應(yīng)屬于化學(xué)轉(zhuǎn)換膜處理，主要應(yīng)用于鋼鐵表面磷化，有色金屬（如鋁、鋅）件也可應(yīng)用磷化。
簡介
磷化是一種化學(xué)與電化學(xué)反應(yīng)形成磷酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的過程，所形成的磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜稱之為磷化膜。
磷化的目的主要是：給基體金屬提供保護(hù)，在一定程度上防止金屬被腐蝕；用于涂漆前打底，提高漆膜層的附著力與防腐蝕能力；在金屬冷加工工藝中起減摩潤滑作用。
發(fā)展歷程
磷化處理工藝應(yīng)用于工業(yè)己有90多年的歷史，大致可以分為三個(gè)時(shí)期：
1、奠定磷化技術(shù)基礎(chǔ)時(shí)期
磷化膜用作鋼鐵的防腐蝕保護(hù)膜，最早的可靠記載是英國Charles Ross于1869年獲得的專利。從此，磷化工藝應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。在近一個(gè)世紀(jì)的漫長歲月中，磷化處理技術(shù)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，有了許多重大的發(fā)現(xiàn)。第一次世界大戰(zhàn)期間，磷化技術(shù)的發(fā)展中心由英國轉(zhuǎn)移至美國。
2、磷化技術(shù)迅速發(fā)展時(shí)期
1909年美國T.W.Coslet將鋅、氧化鋅或磷酸鋅鹽溶于磷酸中制成了第一個(gè)鋅系磷化液。這一研究成果大大促進(jìn)了磷化工藝的發(fā)展，拓寬了磷化工藝的發(fā)展前途。Parker防銹公司研究開發(fā)的Parco 功率配制磷化液，克服了許多缺點(diǎn)，將磷化處理時(shí)間提高到lho。1929年Bonderizing磷化工藝將磷化時(shí)間縮短至10min,1934年磷化處理技術(shù)在工業(yè)上取得了革命性的發(fā)展，即采用了將磷化液噴射到工件上的方法。
3、磷化技術(shù)廣泛應(yīng)用時(shí)期
第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束以后，磷化技術(shù)很少有突破性進(jìn)展，只是穩(wěn)步的發(fā)展和完善。磷化廣泛應(yīng)用于防蝕技術(shù)，金屬冷變形加工工業(yè)。這個(gè)時(shí)期磷化處理技術(shù)重要改進(jìn)主要有：低溫磷化、各種控制磷化膜膜重的方法、連續(xù)鋼帶高速磷化。當(dāng)前，磷化技術(shù)領(lǐng)域的研究方向主要是圍繞提高質(zhì)量、減少環(huán)境污染、節(jié)省能源進(jìn)行。
磷化分析
在國內(nèi)用配方分析技術(shù)，可以分析出高品質(zhì)磷化液的主成分和微量主要的配方。
磷化分類
⒈按磷化處理溫度分類
⑴高溫型
處理時(shí)間為分鐘，形成磷化膜厚達(dá),溶液游離酸度與總酸度的比值為1：（7-8）
優(yōu)點(diǎn)：膜抗蝕力強(qiáng)，結(jié)合力好。
缺點(diǎn)：加溫時(shí)間長，溶液揮發(fā)量大，能耗大，磷化沉積多，游離酸度不穩(wěn)定，結(jié)晶粗細(xì)不均勻，已較少應(yīng)用。
⑵中溫型
，處理時(shí)間5-15分鐘，磷化膜厚度為，溶液游離酸度與總酸度的比值為
優(yōu)點(diǎn)：游離酸度穩(wěn)定，易掌握，磷化時(shí)間短，生產(chǎn)效率高，耐蝕性與高溫磷化膜基本相同，應(yīng)用較多。
⑶低溫型
節(jié)省能源，使用方便。
⑷常溫型
常（低）溫磷化（除加氧化劑外，還加促進(jìn)劑），時(shí)間分鐘，溶液游離酸度與總酸度比值為，膜厚為。
優(yōu)點(diǎn)：不需加熱，藥品消耗少，溶液穩(wěn)定。
缺點(diǎn)：處理時(shí)間長，溶液配制較繁。
⒉按磷化液成分分類
⑴鋅系磷化
⑵鋅鈣系磷化
⑶鐵系磷化
⑷錳系磷化
⑸復(fù)合磷化 磷化液由鋅鐵鈣鎳錳等元素組成。
⒊按磷化處理方法分類
⑴化學(xué)磷化
將工件浸入磷化液中，依靠化學(xué)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)磷化，應(yīng)用廣泛。
⑵電化學(xué)磷化
在磷化液中，工件接正極，鋼鐵接負(fù)極進(jìn)行磷化。
⒋按磷化膜質(zhì)量分類
⑴重量級（厚膜磷化）膜重以上。
⑵次重量級（中膜磷化）膜重。
⑶輕量級（薄膜磷化）膜重。
⑷次輕量級（特薄膜磷化）膜重。
⒌按施工方法分類
⑴浸漬磷化
適用于高、中、低溫磷化特點(diǎn)：設(shè)備簡單，僅需加熱槽和相應(yīng)加熱設(shè)備，最好用不銹鋼或球磨機(jī)橡膠襯板的槽子，不銹鋼加熱管道應(yīng)放在槽兩側(cè)。
⑵噴淋磷化
適用于中、低溫磷化工藝，可處理大面積工件，如汽車、冰箱、洗衣機(jī)殼體。特點(diǎn)：處理時(shí)間短，成膜反應(yīng)速度快，生產(chǎn)效率高，且這種方法獲得的磷化膜結(jié)晶致密、均勻、膜薄、耐蝕性好。
⑶刷涂磷化
上述兩種方法無法實(shí)施時(shí)，采用本法，在常溫下操作，易涂刷，可除銹蝕，磷化后工件自然干燥，防銹性能好，但磷化效果不如前兩種。
作用用途
⒈磷化作用
⑴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。
⑵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。
⒉磷化用途
鋼鐵磷化主要用于耐蝕防護(hù)和油漆用底膜。
⑴耐蝕防護(hù)用磷化膜
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。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（用于較大形變鋼鐵件油漆底層）；（用于一般鋼鐵件油漆底層）；（用于不發(fā)生形變鋼鐵件油漆底層）。
⑵冷加工潤滑用磷化膜
鋼絲、焊接鋼管拉拔單位面積上膜重1-10 g/m2；精密鋼管拉拔單位面積上膜重4-10 g/m2；鋼鐵件冷擠壓成型單位面積上膜重大于10 g/m2。
⑶減摩用磷化膜
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(dòng)配合間隙工件，磷化膜質(zhì)量為1-3 g/m2；對有較大動(dòng)配合間隙工件（減速箱齒輪），磷化膜質(zhì)量為5-20 g/m2。磷化涂層鋼絲繩也是利用磷化膜的減摩、耐磨作用。
⑷電絕緣用磷化膜
一般用鋅系磷化。用于電機(jī)及變電器中的硅片磷化處理。
工藝流程
1.預(yù)脫脂→脫脂→除銹→水洗→（表調(diào)）→磷化→水洗→磷化后處理（如電泳或粉末涂裝）。
2.主要鋁件及鋅件
3.磷化發(fā)黑液
常溫使用，磷化保護(hù)一步成型，又稱鋼鐵著色劑。稀釋后使用，常溫浸泡30分鐘左右，最后封閉保護(hù)。
4.處理工藝：除油除銹——防銹水浸泡——磷化發(fā)黑——晾干——封閉保護(hù)。
影響因素
溫度
1.溫度愈高，磷化層愈厚，結(jié)晶愈粗大。
2.溫度愈低，磷化層愈薄，結(jié)晶愈細(xì)。
3.但溫度不宜過高，否則易被氧化成，加大沉淀物量，溶液不穩(wěn)定。
游離酸度
1.游離酸度指游離的磷酸。其作用是促使鐵的溶解，以形成較多的晶核，使膜結(jié)晶致密。
2.游離酸度過高，則與鐵作用加快，會(huì)大量析出氫，令界面層磷酸鹽不易飽和，導(dǎo)致晶核形成困難，膜層結(jié)構(gòu)疏松，多孔，耐蝕性下降，令磷化時(shí)間延長。
3.游離酸度過低，磷化膜變薄，甚至無膜。
總酸度
1.總酸度指磷酸鹽、硝酸鹽和酸的總和。總酸度一般以控制在規(guī)定范圍上限為好，有利于加速磷化反應(yīng)，使膜層晶粒細(xì)，磷化過程中，總酸度不斷下降，反映緩慢。
2.總酸度過高，膜層變薄，可加水稀釋。
3.總酸度過低，膜層疏松粗糙。
PH值
錳系磷化液一般控制在2-3之間，當(dāng)pH>3時(shí)，工件表面易生成粉末。當(dāng)pH<1.5時(shí)難以成膜。鐵系一般控制在3-5.5之間。
離子濃度
①溶液中極易氧化成，導(dǎo)致不易成膜。但溶液中濃度不能過高，否則，形成的膜晶粒粗大，膜表面有白色浮灰，耐蝕性及耐熱性下降。
②的影響，當(dāng)濃度過高，磷化膜晶粒粗大，脆性增大，表面呈白色浮灰；當(dāng)濃度過低，膜層疏松變暗。
工件表面狀態(tài)
金屬工件表面狀態(tài)對磷化質(zhì)量影響較大，即使是同一磷化工藝，同一磷化制劑，同一工件的不同部位的磷化膜質(zhì)量也可能相差較大，這就是因?yàn)楣ぜ砻鏍顟B(tài)差異所致。一般來說，高、中碳鋼和Q355容易磷化，磷化膜黑而厚，但磷化膜結(jié)晶有變粗的傾向，低碳鋼磷化膜結(jié)晶致密，顏色較淺，若磷化前進(jìn)行適當(dāng)?shù)?a href="/hebeideji/4589800180516923349.html">酸洗，可有助于提高磷化膜質(zhì)量，冷軋板因其表面有硬化層，磷化前最好進(jìn)行適當(dāng)?shù)乃嵯椿虮碚{(diào)，否則膜不均勻，膜薄，耐蝕性低。
水質(zhì)
磷化后用水沖洗磷化膜的作用是去除吸附在膜表面的可溶性物質(zhì)等，以防止涂抹在濕熱條件下起泡，脫落，提高涂膜附著力，耐腐蝕性，通過對一同磷化膜分別采用純水，下水道水，車間排放水沖洗實(shí)驗(yàn)得知其耐蝕性、柔韌性逐個(gè)降低。對于要求較嚴(yán)的陰極電泳涂裝，最好再涂裝前采用去離子水水洗。
涂裝前處理
1.脫脂對磷化的影響
優(yōu)質(zhì)的磷化膜只有在去油污除徹底的工件表面才能形成，因?yàn)橛臀蹥埩粼诠ぜ砻?，不僅會(huì)嚴(yán)重阻礙磷化膜的生長，而且會(huì)影響涂膜的附著力，干燥性能，耐腐蝕性能等。
2.除銹對磷化膜的影響
磷化膜不能在銹層或氧化皮上生長的，所以徹底除銹是磷化的必要條件。但除銹時(shí)間不能過長。否則易出現(xiàn)過腐蝕，工件表面粗燥導(dǎo)致結(jié)晶粗大多孔，沉淀增多。除銹時(shí)間過短，工件表面活化不夠，同樣使磷化膜結(jié)晶粗大。所以控制好除銹時(shí)間對于獲得密集活化點(diǎn)，形成致密的磷化膜有著重要的作用。
3.脫脂后水洗對磷化的影響
脫脂后水洗，雖然屬于涂裝前處理的輔助工序，但同樣需要引起足夠的重視，這是因?yàn)槿粲星逑床粡氐?，很容易將脫脂槽中的不易洗凈?a href="/hebeideji/7415225209484629464.html">表面活性劑及雜質(zhì)離子帶入磷化槽液中，從而使磷化膜變薄，返黃，甚至引起涂裝后起泡、脫落。因此建議采用多級水洗，并控制最后清洗水的PH值接近中性。另外，選用不含、、難洗凈的界面活性劑的脫脂劑。
對于水洗水的總堿度（TAL）、PH值、溫度、時(shí)間都需要嚴(yán)格控制：TAL太高和PH值太高，已帶入表調(diào)槽引起表調(diào)液總酸度多高不易于管理，帶入磷化槽內(nèi)使FA下降太快，導(dǎo)致槽液不穩(wěn)定；PH值太低和時(shí)間太長，鋼鐵在水洗過程中易產(chǎn)生銹蝕，生成的磷化膜結(jié)晶粗大，耐腐蝕性降低，膜重超標(biāo)，在連續(xù)線上，由于鏈速已定，所以清洗時(shí)間不可能改變，只能在清洗水中加入堿提高清洗水PH值至于，另可加入一定量的，以防止鋼鐵件生銹；清洗水溫度過高，鋼鐵件易銹蝕，需加大補(bǔ)給水的流量，降低脫脂劑槽液的處理溫度，清洗水溫度過低，脫脂劑清洗效果不能保證，清洗水溫度一般在范圍內(nèi)比較好。
4.表調(diào)對磷化的影響
表調(diào)又稱表面調(diào)整，通過調(diào)整，可以改善工件表面的微觀狀態(tài)，從而改善磷化膜外觀，結(jié)晶細(xì)小，均勻，致密，進(jìn)而提高涂膜性能?，F(xiàn)代表調(diào)基本上都是膠體鈦鹽表調(diào)，對已表調(diào)液也需嚴(yán)格控制總堿度（TAL）、溫度、pH值、鈦含量，總堿度、pH值高易使磷化槽FA下降過快；溫度過高，易產(chǎn)生工序間表干；鈦含量過低表調(diào)效果不好，鈦含量太高，磷化膜不易生成，膜重不達(dá)標(biāo)。
5.鈍化對磷化的影響
磷化后的鈍化封閉可以提高磷化膜單層的防銹能力，同時(shí)也可以改善磷化膜的綜合性能，但鈍化液含鉻，廢水處理困難，一般不采用。
其他方面
1.磷化工藝流程設(shè)計(jì)是否合理；
2.設(shè)備是否符合要求；
3.工藝管理是否科學(xué)；
4.設(shè)備管理與維護(hù)；
5.促進(jìn)劑的影響；
6.磷化膜的烘干過程。
后處理
目的：增加磷化膜的抗蝕性、防銹性。
磷化渣
⒈磷化渣的影響
①磷化中生成的磷化渣，既浪費(fèi)藥品又加大清渣工作量，處理不好還影響磷化質(zhì)量，視為不利。
②磷化中在生成磷化渣的同時(shí)還會(huì)揮發(fā)出磷酸，有助于維持磷化液的游離酸度，保持磷化液的平衡，視為有利。
⒉磷化渣生成的控制
①降低磷化溫度。
②降低磷化液的游離酸度。
③提高磷化速度，縮短磷化時(shí)間。
④提高NO-3與PO3-4的比值。
質(zhì)量檢驗(yàn)
①外觀檢驗(yàn)
肉眼觀察磷化膜應(yīng)是均勻、連續(xù)、致密的晶體結(jié)構(gòu)。表面不應(yīng)有未磷化的殘余空白或銹漬。由于前處理的方法及效果的不同，允許出現(xiàn)色澤不一的磷化膜，但不允許出現(xiàn)褐色。
②耐蝕性檢查
(1)浸入法
將磷化后的樣板浸入3%的氯化鈉溶液中，經(jīng)兩小時(shí)后取出，表面無銹漬為合格。出現(xiàn)銹漬時(shí)間越長，說明磷化膜的耐蝕性越好。
(2)點(diǎn)滴法
室溫下，將藍(lán)點(diǎn)試劑滴在磷化膜上，觀察其變色時(shí)間。磷化膜厚度不同，變色時(shí)間不同。厚膜﹥5分鐘，中等膜﹥2分鐘，薄膜﹥1分鐘。
游離酸度及總酸度的測定
⒈游離酸度的測定
用移液管吸取10ml試液于250ml錐形瓶中，加50ml蒸餾水，加2—3滴甲基橙指示劑（或溴酚藍(lán)指示劑）。用0.1mol/l氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)液滴定至溶液呈橙色（或用溴酚藍(lán)指示劑滴定至由黃變藍(lán)紫色）即為終點(diǎn)，記下的耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)液毫升數(shù)即為滴定的游離酸度點(diǎn)數(shù)。
⒉總酸度的測定
用移液管吸取10ml試液于250ml錐形瓶中，加50ml蒸餾水，加2—3滴phenolphthalein指示劑。用0.1mol/l氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)液滴定至粉紅色即為終點(diǎn)，記下的耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)液毫升數(shù)即為滴定的總酸度點(diǎn)數(shù)。
參考資料 >
表面磷化處理_磷化處理的原理_磷化處理的分類-儀器網(wǎng).儀器網(wǎng).2021-07-11