表面处理知识
表面处理工程知识
●表面處理工程●一．金屬鍍覆和化學處理及有關過程朮語﹕(GB/T 3138-1995)A.鍍覆方法﹕1.化學氣相沉積 chemical vapor deposition用熱誘導化學反應或蒸氣氣相還原于基體凝聚產生沉積層的過程。
2.物理氣相沉積 physical vapor deposition通常在高真空中用蒸發和隨后凝聚單質或化合物的方法沉積覆蓋層的過程。
3.化學鈍化 chemical passivation用含有氧化劑的溶液處理金屬制件﹐使其表面形成很薄的鈍態保護膜的過程。
4.化學氧化 chemical oxidation通過化學處理使金屬表面形成氧化膜的過程。
5.陽極氧化 anodizing金屬制件作為陽極在一定的電解液中進行電解﹐使其表面形成一層具有某種功能(如防護性﹐裝飾性或其它功能)的氧化膜的過程。
化學鍍(自催化鍍) autocalytic plating在經活化處理的基體表面上﹐鍍液中金屬離子被催化還原形成金屬鍍層的過程。
6.激光電鍍 laser electroplating在激光作用下的電鍍。
7.閃鍍 flash(flash plate)通電時間極短產生鍍層的電鍍。
8.電鍍 electroplating利用電解在制件表面形成均勻﹑致密﹑結合良好的金屬或合金沉積層的過程。
9.機械鍍 mechanical plating在細金屬粉和合適的化學試劑存在下﹐用堅硬的小圓球撞擊金屬表面﹐以使細金屬粉覆蓋該表面。
10.浸鍍 immersion plate由一種金屬從溶液中置換另一種金屬的置換反應產生的金屬沉積物﹐例如﹕Fe+Cu2+→Cu+Fe2+11.電鑄 electroforming通過電解使金屬沉積在鑄模上制造或復制金屬制品(能將鑄模和金屬沉積物分開)的過程。
12.疊加電流電鍍 superimposed current electroplating在直流電流上疊加脈沖電流或交流電流的電鍍。
表面处理知识
耐蚀钢
防锈铝
镜面材料
2．表面处理在金属防护方面的作用
防止金属腐蚀的方法主要包括三个方面：
2）改善腐蚀环境和介质
避免腐蚀发生
物
干燥剂
体
产品
2．表面处理在金属防护方面的作用
防止金属腐蚀的方法主要包括三个方面：
3）应用表面涂覆层和电化学保护方法
隔离金属与腐蚀介质的直接接触 抑制腐蚀过程
非金属覆盖
电镀 热喷涂 热浸镀 耐蚀金属包复
涂料涂装（喷漆、喷粉） 塑料衬里或包复 转化膜
2．表面处理在金属防护方面的作用
金属表面保护层的要求 即金属上涂覆层的基本性能
1）结合强度－－要求结合牢固、附着力强 2）孔隙率及密度－－膜层致密、完整无孔、不透介质 3）耐蚀性－－在大气、水、等介质中良好的稳定性、
7.1 镀锌层
由于锌相对于铁基体为阳极性镀层，在有电解液存在时，锌层为 阳极，先发生腐蚀，从而钢基体受到了保护
镀层中存在微孔 钝化膜是致密的
钝化膜 镀锌层
钢基材
7、膜层结构特点及其防护机理与防护能力
7.1 镀锌层
在遭遇腐蚀介质时： 首先是钝化膜产生腐蚀变化（即变黑）； 当钝化膜被腐蚀穿底后，发生锌层的腐蚀、氧化，即出现白色粉状物。
e A
E
e
+
R
阴
+ 阳离子 阳
极 电解液
极
阴离子 -
5.2 表面转化
5.2.1 阳极氧化机理
氧化膜的生长过程包含两 个方面
膜的电化学生成过程 膜的化学溶解过程
只有膜层的生成速度恒大于溶解速度时，才 能获得较厚的氧化膜
5.2 表面转化
5.2.1 阳极氧化机理
表面处理的基本知识
阳极氧化
硫酸阳极氧化 铬酸阳极氧化 磷酸阳极氧化 草酸阳极氧化
英文 Passivating Oxidation Electrolytic colouring Manganese phosphate treatment Zinc phosphate treatment Manganese zinc phosphate treatment Zinc calcium phosphate treatment
48
a
2.6.12 粗糙
在电镀过程中，由于种种原因造成的 镀层粗糙不光滑的现象。
49
a
2.6.13 镀层钎焊性
镀层表面被熔融焊料润湿的能力。
50
a
3. GB/T 13911 金属镀覆和化学处理标准宣贯
主题内容和适用范围 表示方法 表示符号 颜色表示符号 独立加工工序名称符号
51
a
3.1 主题内容与适用范围
61
符号 P Ph O E Cl Fm Di Pt S At Cs
a
3.3.8 电镀锌和电镀镉后铬酸盐处 理表示符号
后处理名称
光亮铬酸盐 处理
漂白铬酸盐 处理
后处理名称 钝化
磷化（磷酸盐处理） 氧化 乳化 着色 热熔 扩散 涂装 封闭 防变色
铬酸盐封闭
英文 passivation phosphating(phosphate treatment)
oxidatin emulsification
colouring flash melting
diffusion painting sealing anti-tarnish chromate sealing
表面处理基础知识
暨GB/T13911标准宣贯
表面处理基本知识
外表处理根本学问V2 筒状砂带工件V1移开工作台前言用物理或化学方法来转变工件外表的状态，通过去除或添加肯定的材料对工件外表进展肯定的处理，从而获得所需要的一些外表的性能，如除油，防锈，装饰，抗氧化等等统称外表处理。
由于外表处理种类较多且受篇幅限制，仅对以下几种我司常见的外表处理作根本介绍。
第一章 拉丝拉丝是一种砂带磨削加工，通过砂带对金属外表进展磨削加工，以去除金属外表缺陷,并形成具有肯定粗糙度，纹路均匀的装饰外表。
工作原理见以下图：从上图可以看出，当工作台面带开工件移动(速度为 V1)，同时砂纸也以肯定的速度(V2)在转动，但 V1 和 V2 速度不相等，存在有肯定的速度差。
砂纸与工作台之间的间隙预先已调整好， 当工件被送到工作台和砂纸之间。
砂纸与工件产生相对的运动，工件就被拉出沿运动方向的纹路。
一、加工范围参数：拉丝机有效拉丝最大宽度(指垂直于拉丝方向的外形尺寸)为 850mm 。
拉丝方向最小外形尺寸要大于 235mm 。
假设长度不够，则需要作拉丝治具。
治具使用标准：用两层板焊接起来，其中下层为 2.0mm 厚的平板，上层为套材料的治具，但板厚略小于所需拉丝材料的板厚。
拉丝机适用最小料厚：0.5mm 。
二、加工特性：砂纸有不同的型号规格﹐ 其主要参数指针为每平方英寸所包含的砂粒的数目﹐ 如180#,220#砂纸,数值越大﹐表示单位面积所含的砂粒越多﹐所形成的纹路也就越细越浅 ,反之, 砂纸的型号越小,砂粒越粗所形成的纹路也就越粗越深.因此在工程图面上必需注明砂纸型号.假设没有特别说明和要求﹐一般选用 220#砂纸。
拉丝具有方向性:工程图面上必需注明是直纹还横纹拉丝(用双箭头表示)拉丝工件的拉丝面不能有任何凸起局部 ,否则会将该凸起局部拉平.非拉丝面允许消灭凸起 ﹐但前题是在拉丝时能避开此凸起或者做治具将工件垫起。
由于拉丝也属于一种磨削式加工﹐工件外表有去除材料﹐所以一般状况下拉丝工艺应当优先于其它外表处理进展﹐拉丝后再作电镀,氧化﹐烤漆等处理。
表面处理知识
• 镀层硬度：采用显微硬度计进行检测,一般有洛式硬 度,维式硬度,布氏硬度等 • 结合力:我司常用检测方法有两种。 • 弯折法:将试件弯折90度再复位,弯折处镀层无剥 落,开裂。 • 试锉法:将试件截断,用锉刀与试件截面呈45度角 来回试锉,镀层无剥落。 • 色差:对比色样采用目测检验。 • 耐高温测试:用高温测试烤箱检测,在一定温度及时 间里试件表面镀层无开裂,剥落。 • 盐雾测试:在规定的时间内,一定浓度的盐水连续喷 雾,镀层表面无腐蚀。 • 膜厚测试:采用电镀膜厚计进行检测
检测项目
• 表面外观:一般采用目测,常见的外观缺失有: A、针孔：表面针尖大小凹状小孔，和般情况下素材表面不良 （生锈等）素材为活性金属或烤漆粉不良 都易导致表面针孔。 B、堆积，桔皮：表面桔子皮状褶皱不良，烤漆粉流频差引起。 C、垂流：工件悬挂位置下端呈水滴状，烤漆粉流频过快引起。 D、粉薄，露铁：主要表现为工件的隐蔽面或内部，此类位置 受遮蔽不易上粉。 E、油渍，起泡：素材表面脏污或油污未清理干净，上粉后未 能附着于素材上，形成结团状起壳状不良。 F、水点：表面局部水点状凹陷，较平滑。 G、杂色：喷粉工具粉房未清理或烤漆粉本身有杂质，导致烤 漆后表面有均匀的点状其他颜色。 H、颗粒：烤漆粉不纯，有尘污混入或素材表面脏污，灰尘未 清理干净引起。
烤漆表面处理概述
定义： • 表面涂装是指将金属,瓷质,树脂等涂料扩散于其它物 体上,在物体表面形成有机连续膜的过程. 目的: • 增加物体的美观性. • 烤漆属于表面涂装的一个种类,我司常用的表面涂装还 有:披覆,电着等. • 用于物体的保护(防水,隔热,防电等). • 延长物体的使用寿命(抗氧化,耐腐蚀等). 烤漆的种类与方式 • 我司有两种常用的烤漆方式:粉体烤漆及液体烤漆. • 粉体烤漆是采用静电喷涂,使烤漆粉由于静电而均匀附 着在工件表面的方法.
表面处理知识
采用光谱分析、电子能谱等手段检测表面元素组成，以评估表面处 理效果。
质量控制标准与规范
国家标准
企业标准
遵循国家相关标准，如GB/T 11854-1999《铸造磨球技术条件》 等，确保表面处理质量符合行业 要求。
制定企业内部的表面处理质量控 制标准，明确各项技术指标和检 测方法，确保产品质量稳定可靠。
收集质量检测数据，进行统计分 析，找出表面处理质量问题的原 因，制定相应的改进措施。
06
表面处理发展趋势与挑战
新技术与新材料的发展趋势
1 2
纳米技术
纳米材料在表面处理中的应用逐渐增多，如纳米 涂层、纳米薄膜等，能够提高表面的耐磨、耐腐 蚀和光学性能。
激光表面处理
激光技术以其高能量密度和精确控制的特点，在 表面硬化、熔覆、合金化等方面展现出巨大潜力。
种类
常见的氧化处理有发黑、 发蓝、发黄等，可根据需 要进行选择。
喷涂
定义
喷涂是通过喷枪或喷嘴将 涂料喷涂到物体表面的过 程。
应用
喷涂广泛应用于建筑、家 具、汽车等领域的涂装和 修复，可以提高物体的美 观性和耐久性。
种类
喷涂可根据涂料的性质和 应用分为油漆喷涂、塑料 喷涂、金属喷涂等。
抛光
定义
抛光是通过磨料或抛光剂对物体 表面进行磨削和抛光，使表面光
表面处理知识
目 录
• 表面处理概述 • 表面处理技术 • 表面处理材料 • 表面处理工艺流程 • 表面处理质量控制 • 表面处理发展趋势与挑战
01
表面处理概述
定义与分类
定义
表面处理是指通过物理、化学或电化 学方法，对材料表面进行清洁、改性 或涂覆的过程，以达到所需的表面性 能和外观。
表面处理的基本知识
相互接触的不同金属，在电解液中会发生腐蚀。它的特点是金属 与周围介质作用的过程中，使金属从不带电的原子状态变成离子状态， 产生有电流的氧化还原反映。
3
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1.2 表面处理的目的
防腐蚀 装饰外观 抗磨损 电性能 工艺要求
4
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1.3 常用的表面处理方法
电镀及复合电镀 如镀锌、镀镍-二氧化硅复合镀层 化学镀 如化学镀镍 电化学处理 如阳极氧化 化学处理 如钢铁氧化、磷化
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2.3.5 磷 化
在钢铁制件表面上形成一层不溶解的磷 酸盐保护膜的处理过程。
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2.3.6 钢铁发蓝（钢铁化学氧化）
将钢铁制件在空气中加热或浸入氧化性 的溶液中，使之于表面形成通常为蓝（黑） 色的薄氧化膜的过程。
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2.3.7 光亮电镀
在适当条件下，从镀槽中直接得到具有 光泽镀层的电镀。
表面处理基础知识
暨GB/T13911标准宣贯
1
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1 表面处理概论
金属的腐蚀 表面处理的目的 常用的表面处理方法 常用金属材料的表面处理
2
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1.1 金属的腐蚀
化学腐蚀
金属与介质发生化学作用而产生的腐蚀。它的特点是金属与干燥 的气体相接触，在金属表面发生氧化还原反应（不产生电流），生成 相应的化合物。
实用文档.2 化学氧化 2.3.3 电化学氧化 2.3.4 电 镀 2.3.5 磷 化 2.3.6 钢铁发蓝（钢铁化学氧化） 2.3.7 光亮电镀
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2.3.1 化学钝化
将制件放在含有氧化剂的溶液中处理， 使表面形成一层很薄的钝态保护膜的过程。
金相知识-表面处理金相检验
零件渗碳后直接淬火其金相组织有何特点？ 零件的表面渗碳层为粗针状的马氏体和较多的残
留奥氏体，虽然沿晶的网状碳化物不多，但因内应力 过大，容易产生裂纹。零件心部基体为板条马氏体。
简述渗碳淬火工件的常见缺不均匀；
20CrMnTi经渗碳加回火后，从表层到心部的各层 组织是什么？
表层是高碳针状回火马氏体加少量残留奥氏体； 次表层为回火马氏体加回火托氏体；心部为低碳板 条马氏体加少量铁素体。
生产中发现20钢在可控气氛炉920℃渗碳、860℃淬 油后，表层硬度上不去。原因何在？
20钢渗碳后表层变为高碳钢，心部为低碳钢。 淬火温度和保温时间的选择要以既要考虑表层能得 到高硬度，但渗层又不能产生网状渗碳体（变脆）、 心部得到板条马氏体，消除铁素体为原则。在此原 则下淬火温度尽量提高，保温时间不宜过长。
网状和针状的二次渗碳体；表面全脱碳；渗碳过渡层 太陡；碳化物聚集成大块状；过热组织（即粗大马氏 体针）;渗层较多的残余奥氏体，心部较多的铁素体； 黑色组织（晶界出现托氏体和贝氏体组织）。
20CrMo钢正火后能获得什么组织组成物，为什么？ 钼对正火（或热轧）态钢而言，能使组织从珠光
体形态向贝氏体形态转变，20CrMo钢经正火后即 为贝氏体组织；55SiMnMo弹簧钢，以及近来研制 的超高强度钢32CrMoVA，由于含有元素Mo，正火 或淬火后均能获得贝氏体组织。
要薄，称为软氮化（亦称氮碳共渗）。
举例
轮齿工作 面和齿顶
渗碳
裂纹位置 在齿根槽
底面
3.3 在中温（800 ～ 860 ℃）阶段，基体组织大
部分为奥氏体和铁素体（两相区），碳、氮原子的 扩散速度都比较大，浓度也比较高，称为碳氮共渗 （氰化）。 4、化学热处理的分类
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活塞环表面处理知识自从内燃机问世以来，其心脏部件活塞环一汽缸套这对摩擦付就一直为人所关注，想方设法提高其使用寿命。
这对磨擦付既要耐磨、又要减磨，还得磨合性能好。
耐磨、减磨、磨合这三者是互有矛盾、互相联系的一个统一体，因此完全依靠材质本身来达到这一目的是不可能的，改善环和缸套的结构也只能缓解矛盾，而不能根本解决矛盾。
但表面处理特别是复合表面处理可采用不同表面处理层去解决好各个时期不同的矛盾，确保活塞环—汽缸套的服役期达到整车的大修期。
活塞环表面处理发展速度很快，以理研（RiKen）活塞环株式会社为例，到二十一世纪初其表面处理技术有DVD；复合镀；HVOF高速氧火焰喷涂；等离子喷涂；固体润滑薄膜；气体氮化。
其中离子镀有Cr-n系和Ti-N系，复合分散镀（Cpn-200）Ni-P-co+si3N4系。
NPR 表面处理生产线有：激光处理；等离子喷涂；火焰淬火等。
如果把活塞环生产分作热加工、机加工、表面处理三个部分，则表面处理相比之下与国外先进的差距较大，好在国内这方面部分进展较快，来势较好，有待努力赶上。
一、发蓝我国上世纪六十年代初，活塞环表面处理一直以磷化、镀锡、发蓝为主，当时采用老工艺，生产率低、质量不稳定，其中发蓝工艺是将水玻璃作粘结剂的铁粉采用喷涂或滚动镀层的方法，把铁粉填入活塞环外圆面的沟槽中，随后在压力蒸气中加热至500℃左右，使之形成四氧化三铁。
它本身相当于软磨粒能帮助磨合，又能保持润滑油。
现在发蓝工艺用氧化剂加在高浓度的苛性钠水溶液中，温度为130°-150℃，活塞环浸泡5-30分钟。
它比老工艺简单、质量可靠，活塞环外圆也不用加工凹槽，且防止氧化生锈，改善初期磨合的作用有所增强。
发蓝溶液配制应控制NaOH 550-650g/L.Nano2200-250g/L工作温度147-152℃，处理时间10-20分钟。
发蓝溶液配制应先向槽中加入2/3（容积）的水。
缓慢加入计量的氢氧化纳到槽中,搅拌使之溶解，要防止氢氧化纳放热溅出。
然后在搅拌下，缓慢加入计量的亚硝酸钠，待全部溶解后，补充水至液位，升温至工作温度。
溶液管理方法；根据沸腾情况，每天调整槽液：补加一定量的氢氧化纳及亚硝酸钠，一般NaOH : NaNO2约为3 ：1，并及时补充液位，经常打捞槽液上的浮渣，补加水时要缓慢小心，避免产生暴沸现象。
四氧化三铁膜（发蓝）由晶体组成，它能去除钝化膜，防锈。
改善初期磨合性，提高耐蚀性和润滑性。
在磨合过程中，它比磷化膜磨掉要慢，具有帮助防止拉缸的作用。
发蓝对活塞环的典型用途目前为：顶环硅铬钢外圆面镀铬，侧面发蓝；刮片环外圆面镀铬，侧面发蓝，螺旋撑簧油环环体外圆面镀铬，侧面发蓝。
由上可见发蓝的典型用途为活塞环侧面的表面处理。
以镀铬后的刮片环的发蓝为例，其工艺过程为：除油酸洗发蓝封闭（皂液封闭进一步提高耐蚀性和润滑性）。
发蓝所用槽液：亚硝酸纳（NaNO3）150-200g/L;苛性钠（NaoH）600-800g/L,温度140-150℃，时间10-20分钟，发生下述反应：3Fe+5NaoH+NaNo2 3Na2FeO2+H2O+NH3亚铁酸纳进一步与氧化剂反应6Na2FeO2+NaNO2+5H2O 3Na2Fe2O4+7NaOH+NH3亚铁酸钠和铁酸纳在溶液中反应：Na2FeO2+Na2Fe2O4+2H2O Fe3O4+4NaOH反应生成四氧化三铁，当浓度超过饱和时，结晶堆积在活塞环表面，形成黑褐色厚约0.5-1.5um的四氧化三铁膜。
四氧化三铁膜的检验主要是外观，要求膜层光泽均匀、颜色呈黑褐色、蓝色或黑色均可，但要一致，膜层无花斑条纹、无红色挂灰、无绿色挂霜。
氧化处理代号FE，一般最小厚度为0.003um,膜层常为0.5-1.5μm。
二、磷化1、活塞环磷化是将活塞环放在磷酸盐溶液中浸泡，使环的表面获得一薄层不溶于水的磷酸盐膜，它的多孔结构具有吸附保油性、耐蚀性，起到防锈及易于初期磨合的作用。
近代磷化层可作为某些喷涂表面处理的过渡层，也用于某些化学镀前的预处理。
磷化操作方便、成本低、效果还可以，一直是活塞环常用的表面处理之一。
磷化工艺分为高温磷化（＞80℃）），中温磷化（50-70℃），低温磷化（＜45℃＝。
中温磷化有冷磷化和高温磷化的一部份优点，国内外活塞环企业常采用中温磷化，目前少数活塞环企业保留着高温磷化，冷磷化是发展趋向。
主要是冷磷化节约能源，降低成本、提高工作效率。
磷化处理方法将从浸渍法发展为喷淋、浸喷组合法的自动化生产。
磷化膜厚度从上世纪七、八十年代逐步规范为2-6μm。
磷化对活塞环的典型用途目前为顶环球铁材质外圆面镀铬侧面磷化；顶环马氏体不锈钢材质外圆面气体氮化侧面磷化；二道球铁环外圆面镀铬侧面磷化；二道碳化物铸铁合成铸铁外圆面侧面均磷化；刮片环外圆面镀铬侧面磷化；螺旋撑簧油环环体马氏体不锈钢外圆面气体氮化侧面磷化。
由上可见磷化的典型用途主要为活塞环侧面的表面处理。
2、评价活塞环磷化膜应针对磷化膜不同功能用不同的评价方法进行：（1）贮油性；磷化膜由一系列大小不同的晶体组成，在晶体的连接点上形成细小裂纹的多孔结构，它使环表面具有吸附保油性，能改善初期磨合，其评价方法可借鉴缸套磷化膜的评价方法；规定每平方米磷化膜上形成一定数量和深度大小不同的微细孔，单位面积磷化膜的贮油量、承载系数等指标，具体参数待试验及多次实验修正后确定。
（2）耐蚀性；采用硫酸铜溶液点滴法或食盐水浸泡法，活塞环磷化耐蚀性的测定常采用硫酸铜溶液点滴法，因为食盐水浸泡花费时间长，硫酸铜溶液点滴的时间短。
硫酸铜溶液成分为：CuSO4.5H2O 4lg/L, Nacl 33g/L, 盐酸（0.1md/L）1.3ml/L或0.5N CuSO4.5H2O 4OML.10%NaCl 20ml.0.1N HCl 0.8ml. 测定方法为：先将磷化膜用脱脂棉蘸上酒精擦洗干净，待酒精挥发后，在擦净的磷化膜上滴几滴硫酸铜溶液，溶液由天蓝色变成土黄色或土红色的时间，按时间长短评定该磷化膜耐蚀性的优劣。
一般0.5-1分钟为合格；5分钟以上为优。
有特殊要求的另定。
凭经验外观结晶均匀细密的耐蚀性较好。
采用食盐浸泡使用3%Nac 溶液浸泡磷化环，一般24小时内不生锈为合格；60小时内不生锈为优，特殊要求的另定。
（3）磷化膜厚度的测量；检测仪表HCC-24电脑涂层厚度测量仪，数显式磁仪.MlkroTESTJO 显微测厚仪（分辨度为1um）；也可采用脱膜称重法：试样磷化后重一试样脱膜后重/试样表面积，其中Mn系脱膜剂：H2CrO4 5og/L工作温度为75±5℃.处理时间15分钟；Zn系脱膜剂：NaOH100g/L NaCl EDTA四钠90g/L.三乙醇胺4g/L. 工作温度75±5°.处理时间5分钟；采用千分尺测量前后环高尺寸的粗略测试。
（4）磷化膜-基材的结合强度.采用擦试法：用手擦抹不掉磷化膜为合格。
（5）外观包括色泽.致密及均匀性：要求较致密.色泽均匀，不能有挂灰.色斑.色变.沉渣.黄锈.红锈.磷化不上（花脸）.磷化膜疏松.粗厚.磷化膜太薄等。
关于磷化膜作为球铁环进行复合分散镀前将石墨孔封闭的预处理及磷化作为过渡层的评价方法及标准尚末见有报导，有待研究、试验。
3活塞环磷化一般工艺流程如下：除油除锈水洗表调磷化水洗烘干3.1除油；活塞环在磷化前经机加工热处理，其表面或多或少沾有油污，如不清除干净，磷化溶液与环表面接触不良，影响磷化膜生成，为此磷化前应除油，一般不用强腐蚀剂，它会腐蚀环的表面，使磷化膜不致密。
活塞环行业常采用化学除油剂FC-302S溶解于处理槽中，加入量控制游离碱度10-15PT，温度为50-65℃，活塞环浸泡时间视环的油污程度为5-15分钟；此外活塞环行业少量企业还采用把环放置在锯木屑中来回擦动，直到擦净油污为止。
3.2除锈；去除环表面的氧化层，以免磷化膜有锈斑。
活塞环的除锈方法有喷砂及酸洗法，喷砂提高基材表面积，增加磷化结晶活性点，有利于形成致密磷化膜；酸洗法简单、成本低，但酸洗过度破坏环表面，使磷化膜粗糙，活塞环行业大都采用酸洗法，一般采用磷酸溶液，其浓度为H3PO40.8-1.2N Fe2+＜20g/L.温度为室温，酸洗废液应加入工业用Na2CO3中和至PH值为6-8才能排放。
活塞环酸洗时间为5-15分钟。
3.3水洗；如碱性除油剂带进磷化液，会中和游离酸产生残渣，造成磷化膜挂灰；除锈剂带进磷化液，会使游离酸升高，成膜离子减少，磷化膜粗糙不匀，甚至造成锈膜。
所以要彻底水洗，一般采用二道水洗：除油水洗酸洗水洗表调……，每道洗两次。
（一次流动冷水洗，一次热水洗。
表调的不经水洗，直接进入磷化）。
3.4表调；活塞环经除油、酸洗，其表面受到或多或少的腐蚀，减少了磷化结晶的活性中心，使磷化膜粗糙。
经过表面调整（表调），使环表面形成许多活性中心，容易形成均匀致密的磷化膜，同时可降低磷化工作温度和缩短磷化时间，对磷化膜外观、膜重、晶粒大小、耐蚀性等都有较重要的作用。
活塞环磷化常用的表调剂：PL-Z剂控制PH值7.5-8，PH值过低用10%的氢氧化钠溶液调整；PH值过高用水稀释，温度＜40℃，时间＞15S搅拌机搅拌；PL-VMA剂先按1L40℃的水配50g剂量调成浆状，加入处理槽的清水中，搅拌机搅拌，活塞环下槽后不断摆动，温度＜50℃，时间30-50秒。
定时更新槽液。
表调剂PL-Z用于锌系磷化；PL-VMA用于锰系磷化，使用过程中应适时补充一定量的表调剂。
上述表调剂中，以草酸（H2C2O4溶液）为主，表调后的环不经水洗，直接进入磷化液，带入的草酸对磷化质量没有妨害。
活塞环不经上述表调也可采用皂化处理，皂化液配方为：20-30g/L肥皂或5g/L洗衣粉.10-15g/L碳酸钠，温度80℃，皂化时间2-3分钟。
当环表面有一薄层肥皂膜时，肥皂膜阻碍生成的晶体再长大，促使新的晶核不断形成，造成磷化膜结晶细密，同时肥皂膜本身持有的碱性物质和磷化液中游离酸的作用，促使磷酸盐水解，加快了磷化过程。
皂化后应洗去环表面上多余的肥皂，一般采用流水清洗+热水预热，热水温度与磷化温度相当，当环达到水温即可取出进入磷化，操作中应注意在挂具上的环不能相互碰撞损伤肥皂膜。
3.5磷化；磷化是用含有磷酸、磷酸盐和其他金属盐的溶液处理环的表面，通过化学反应产生完整的、有一定耐蚀性的磷酸盐层-磷化膜。
目前用于活塞环磷化的主要是锰系磷化、锌钙系磷化、锌锰系磷化，其化学反应式主要为：在磷化液中存在以下离子平衡：H3PO=H++H2PO4-；H2PO4-=H++HPO42-。
活塞环浸入磷化液后，在环表面发生阳极Fe+2H+=Fe2++H2 ；阴极Fe2++HPO42-=FeHPO4。
在锰系磷化中：Mn(H2PO4)2=Mn2++2H2PO4-；Mn2++HPO42-=MnHPO4 。