钢铁锌系磷化液变黑原因分析及预防措施
磷化常见故障分析及处理
故障处理方法常温轻质锌:铁系浸渍磷化无膜①促进剂浓度低。
补加促进剂或磷化浓缩剂。
②FA过低。
补加磷酸或磷化浓缩剂(凡工件未经除锈，FA偏高些为好)。
③杂质积累过多。
更换槽液。
成膜速度慢①FA低。
补加磷酸或磷化浓缩剂，控制FA= 2一3点。
②温度低(<50C)。
稍加温。
若无加热条件，适当提高溶液浓度。
部分泛黄生锈①促进剂浓度低。
补加磷化浓缩剂。
②温度低。
稍升温。
③时间短。
延长时间。
挂白灰①磷化前工件生锈。
尽量缩短工件空停时间，提高工序间进度。
②Fe2+积累过多。
更换槽液。
③沉渣黏附。
减少沉渣，加强清渣。
挂黑灰①FA朴。
加人适量碳酸钠降低FA 。
②温度过高。
降温。
③时间过长。
缩短时间，控制5---15min。
④Cu2+浓度过高。
用废钢铁放人槽中，消耗Cu2+。
常(低)温锌系浸渍磷化磷化膜均匀疏松，耐蚀性差或返锈(红锈或黄锈)①工件锈蚀严重，除锈后表面有残酸。
除锈要彻底，充分中和和水洗。
②工件除锈后空停时间过长。
尽量缩短空停时间。
③表调液失效。
更换表调液。
④TA低，FA高。
补加磷化浓缩剂，升高TA；用中和剂降低FA。
控制酸比(25-40)：1 ⑤温度低，时间短。
提高温度，延长时间。
⑥硝酸根浓度低。
多发生在新配槽时，补加适量硝酸。
可以调整磷化浓缩剂中硝酸浓度。
⑦促进剂浓度低。
补加促进剂。
⑧Cl-污染磷化液。
除锈后充分水洗。
⑨磷化膜水洗不干净或烘干前受到酸的污染。
水洗干净，避免磷化膜受到酸污染。
膜层局部呈彩色(用指甲划无划痕)①除油不彻底。
调整或更换脱脂液，提高除油后的水洗质量。
②表调不良。
补加表调剂或更换表调液。
③TA太低和FA偏高。
补加磷化浓缩剂，升高TA；用中和剂降低FA. ④促进剂过量，且分布不均匀。
减少促进剂用量或改每日添加为隔日添加。
⑤温度低。
适当升高温度。
膜层呈均匀蓝紫色①前处理不良。
保证除油除锈干净。
②TA太低或FA偏高。
处理同前。
③促进剂浓度过量。
处理同前。
④槽液杂质太多，老化严重。
黑色磷化的影响因素与工艺改进
维普资讯
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３ ・ ０
Ｎｏ ． ０ ７ ｖ ２０
Ｅｌｃ ｒ ｐ ａ ｉ ｇ ＆ Ｐ ｌｕ ｏ ｅ ｔｏ ｌ ｔｎ ｏ ｌ ｔ ｎ Ｃｏｎ ｒ ｌ ｉ ｔｏ
采 用 不 同的前 处 理 方法 处 理金 属 ， 得 到不 同 会 的金 属本 色 ， 如抛 丸能保 持金 属本 色 ； 酸蚀 能改 变金 属本 色 ， 面发暗 或发黑 ， 表 导致磷 化 膜外观 变化 。
２ ３ ２ 工 艺参 数 ．． （ ）酸度 １ ① Ｔ Ａ对成膜性 和成色性 均有影 响 。 Ｔ Ａ高 ， 使磷 化 液 保持 足 够 的 成膜 离 子 的质 量浓 度 ， 有利 于加 速磷 化 反 应 ， 加 膜厚 ， 色加 深 。Ｔ 增 颜 Ａ过 高， 反应 太快 ， 得不 到 良好 的磷 化膜 ， 易返 锈 ； Ａ低 ， Ｔ 反 应慢 ， 膜层 薄 ， 色浅 。Ｔ 颜 Ａ控 制 范 围 为 ４ ０～１０ ０。
ｌ 存 在 问题
（ ） 材 质 的 适 应 性 不 强 由 于 受 材 质 成 分 及 １ 对
提高 ， 色黑度增 加 。过高 ， 晶粗 大 ， 颜 结 膜厚 挂灰 ； 过 低 ， 化膜 变薄 ， 均 匀 ， 色 浅 。氧 化锌 １ Ｌ为 磷 不 颜 ５
佳 ， 层 深 灰 黑 ， 匀 细 致 。 膜 均
能 获得结 晶细 致 的膜 层 ， 强膜 层 与基体 的结合 力 ， 增
２ｇ Ｌ为 最 佳 。 ／
高、 中碳 钢和 低 合 金钢 黑 色 磷化 效 果 好 。低 碳
钢 、 钢黑 色磷化 膜 颜 色 较浅 。同一 材 质 不 同热 处 铬 理条件 ， 膜层 颜色有 深浅 差别 。
钢铁零件磷化缺陷原因分析及解决方案
Cause Analysis and Solution of Phosphating Defect of Iron and Steel Parts WU Wan - ping YAO Dian - min
( China Shipbuilding Industry Corporation N0 . 722 Research Institute , Wuhan Hubei 430079 , China ) 揖Abstract铱In this paper , the main defects existing in film forming on the surface of iron and steel parts during phosphating process are introduced , the occurrence of rust yellowing , greening and hanging white floating ash phenomenon is introduced , the causes of rust yellowing , greening and hanging white floating ash phenomenon are analyzed , and the ideas and methods to prevent and solve this problem are put forward according to the causes of the defects . 揖Key words铱Rusting ; Yellowing ; Greening ; Hanging white floating ash ; Causes of defects ; Solutions
钢铁零件磷化缺陷原因分析及解决方案
钢铁零件磷化缺陷原因分析及解决方案钢铁零件磷化缺陷是钢铁制品表面处理过程中的一种常见问题。
磷化是通过对钢铁表面进行磷酸盐处理来提高其腐蚀抗性和润滑性。
然而，在磷化过程中，会出现一些缺陷，如不均匀磷化、磷化质量低劣、磷化层厚度不均等问题。
本文将重点讨论钢铁零件磷化缺陷的原因分析以及解决方案。
一、原因分析1. 前处理不当：前处理是钢铁磷化过程中的重要步骤，它会影响到后续磷化质量。
如果前处理不当，如清洗不彻底或清洗液过期，会导致表面极性不足，防锈效果降低，磷化效果也会受到影响。
2. 磷酸盐浓度不合适：磷酸盐溶液的浓度对磷化的效果有着很大的影响。
如果浓度过低，会导致磷化不彻底，磷化层厚度不均，磷化后表面容易生锈。
而浓度过高则会导致磷化剂的使用量增加，磷化质量降低，磷酸盐沉淀堵塞喷嘴等问题。
3. 磷酸盐处理时间过长：磷化处理时间的长短也会影响磷化层的均匀性和质量。
如果磷化时间过长，会导致表面结晶过度，出现磷化皮层厚度不均、磷化结晶不完整等缺陷。
5. 设备设施不足：磷化过程中，设备的自动化程度和设施的完善程度也会影响磷化质量。
如果设备不足或者过于陈旧，会导致工艺不稳定，磷化后表面质量不稳定等问题。
二、解决方案1. 加强前处理：在前处理过程中，应当使用专用清洗剂，充分清洗表面，确保表面无污垢和油脂。
并且，清洗剂的浓度和使用次数也要把握好，并及时更换和补充。
2. 控制磷酸盐浓度：在磷酸盐溶液配制时应该控制好浓度，浓度不宜过高或过低，最好依据工艺要求合理配制。
同时，应该定时检测溶液的浓度并进行调整，以免磷化质量受到影响。
3. 控制磷酸盐处理时间：磷酸盐沉积时间的长短会直接影响磷化层的质量，因此应该依照实际情况调整时间。
如果时间过长，应该考虑更换磷酸盐处理剂。
4. 控制磷酸盐处理温度：磷酸盐处理温度的控制也极为关键，在生产过程中应该随时监测温度，并进行适当调整。
在调整温度时，应该按照工艺条例和设备规范来操作，避免产生翻样或者温度不稳定的情况。
钢铁锌系磷化常见问题及处理方法
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钢铁锌系磷化常见问题及处理方法
刘 敏
（ 苏州千代田精机 有限公 司， 江 苏 苏州 ２ １ ５ １ ２ ６ ）
摘 要： 磷 化处理在钢铁 工业上的应 用已经有 了 ｇ百 多年 的历 史了。在钢铁 生产行业 中起 着举足轻重的作用 ， 尤其是锌 系磷， Ｉ ｔ ￣ ｇ ｊ 采 用 占有较 大的比例 ， 但在磷化 生产 中经 常会遇到一些质量 问题 ， 现将一些常见的 问题 和产 生的原 因及解决方法整理 归纳。 关键词 ： ｚ ａ化 ； 常见 问题 ； 磷化膜
１简介锌系磷化 处理 低。 锌 系磷化液 主要 成分是磷 酸二氢盐 ， 如 Ｚ ｎ （ Ｈ２ Ｐ ０ ４ ） 以及适量 的 处理方法 ： （ １ ） 调整游离酸度与总酸度的 比例 。（ ２ ） 降低游 离酸 游离磷酸和加速剂等 。 加 速剂 主要起 降低磷化温度和加快磷化速度 含量 ， 可加氧化锌或氢氧化锌 。 （ ３ ） 控制 酸洗过程 。 （ ４ ） 补充磷酸二氢 的作 用 。作 为化学 加速剂 用得 最多 的氧化 剂如 Ｎ Ｏ ￣ 、 Ｎ Ｏ ￣ 、 Ｃ １ ０ ￣ 、 盐。 （ ５ ） 加强中和水洗 。 （ ６ ） 检查喷嘴并进行清理 ， 检查磷化槽沉淀量 Ｈ ０ 等 。磷 化是金属与稀磷 酸或酸性磷酸盐反应 而形成磷酸盐保 （ ７ ） 提高处理温度。 护膜 的过程 。形成 的磷化 膜主体 组成 （ 钢铁 件 ） ： ｚ ｎ （ Ｐ ０ ４ ） ： ・ ４ Ｈ ： ０ 、 ２ ． ７问题 ： 磷化膜不完整 、 发花 、 色泽不匀 Ｚ ｎ ２ Ｆ ｅ （ Ｐ ０ ４ ） ２ ＂ ４ Ｈ ０。 磷化晶粒呈树枝状 、 针状 、 孔 隙较多 。 广泛应 用于 产生原 因： （ １ ） 除油不干净。（ ２ ） 表调剂效果不佳或 已失效 。（ ３ ） 涂漆前打底 、 防腐蚀 和冷加工减摩润滑 。按磷化处理温度可分 为常 磷化槽液喷淋不均匀。（ ４ ） 工件表面钝 化。（ ５ ） 磷化 温度低 。 温、 低温、 中温 、 高温 四类 。 常温磷化就是不加温磷化。 低温磷化一般 处理 方法 ： （ １ ） 强 脱脂或更 换脱脂剂 。（ ２ ） 更换 或补充表调 剂 。 处理温度 ３ ５ ～５ ５ ℃。中温磷化一般 ６ ０ —７ ５ ％。高温磷化一般大 于 （ ３ ） 检查并 调整 喷嘴 。（ ４ ） 加强 酸洗或喷砂 。（ ５ ） 提高磷化温度 。 ８ ０ ￣ Ｃ 。温度划分法本身并不严格 ， 有时还有亚 中温 、 亚高温之法 ， 随 ２ ． ８问题 ： 磷化膜结晶粗 各人 的意愿 而定 ，但 一般还是遵循上述 划分法 。本文所 述均是在 产生原 因： （ １ ） 促进剂不 足。（ ２ ） 总酸度偏 高。（ ３ ） 钢表面过度腐 ３ ５～５ ５ ￣ Ｃ 条件下 ， 浸渍法锌系磷化的总结。 蚀 。（ ４ ） 表 面调整效果降低。 ２锌 系磷化 的常见 问题及处理方法 处理方法 ： （ １ ） 添加促进 剂到适 当的范 围。（ ２ ） 添加 中和剂 ， 降低 ２ ． １问题 ： 涂装后表面粗糙 ， 不光滑 总酸度 。（ ３ ） 对 钢表 面进行喷砂或打磨除掉腐蚀层 。（ ４ ） 添加表表 面 产生原 因 ： （ １ ） 皮膜太粗 、 太厚 。（ ２ ） 磷化膜结 晶粗大 、 疏松 、 多 调整剂到适合的范围境内。 孔 。（ ３ ） 前处理不彻底 。 ２ ． ９问题 ： 磷化膜干燥后表 面有 白色粉末 处理方 法 ： （ １ ） 提 高亚铁离 子的含量 ， 如补 充磷酸二 氢铁， 加入 产生原因 ： （ １ ） 槽液含渣量过大 。（ ２ ） 酸 比太高 。（ ３ ） 处理温 度过 磷酸等 。（ ２ ） 提 高游离酸度， 提高槽液温度 。（ ３ ） 加强前处理 。 高。 （ ４ ） 工件 表面氧化物未除净 。 （ ５ ） 溶液氧化剂含量过 高， 总酸度过 ２ ． ２问题 ： 工件部分有紫蓝 色点或斑 高。 处理方法 ： （ １ ） 清除槽底残渣 ， 并定期翻渣 ， 过滤。（ ２ ） 补加磷化 产生原 因 ： （ １ ） 表调剂 的 Ｐ Ｈ值不 在工 艺范 围。（ ２ ） 磷化槽液 的 锌离子含量不足。（ ３ ） 磷化槽液 的促进剂含量不够 。（ ４ ） 皮膜槽游离 剂 。 （ ３ ） 降低磷化处理 温度 。 （ ４ ） 加强酸洗并充分水洗 。 （ ５ ） 停加 氧化 酸过低 。 剂， 调整酸 的比值 。 ３ 结 论 处理方法 ： （ １ ） 调节表 调剂 的 Ｐ Ｈ值 到规定 的工艺范 围内。（ ２ ） 锌 系磷化处理 因磷化液 的组 成不 同会 略有 差别 ， 但根本原 因却 添加磷化液 。（ ３ ） 调整促进剂在要求范 围内。（ ４ ） 加皮膜剂 或游离酸 是大相 径庭 的 ， 合 适的酸度 ， 合适 的温度 ， 合适 的促进剂 ， 值得 注意 升值剂 （ 磷 酸） 。 的是 ， 促进剂 因为是氧化物 ， 消耗较快 ， 在加液 时， 一定要采取充分 ２ ＿ ３问题 ： 工件整体或局部无磷化膜 ， 有时发 蓝或有空 白片 产生原 因 ： （ １ ） 工件表 面有硬化层 。（ ２ ） 总酸度 不够 ， 游离酸太 稀 释后 均匀洒人槽液 的方法 ， 千 万不可直接倒人槽液 中 ， 这样会使 迅速形成结晶沉淀 ， 不仅无法起到效果 ， 还会适得其 低。 （ ３ ） 处理温度低。（ ４ ） 脱脂不净或磷化时 间偏短。（ ５ ） 工件表 面聚 槽液局部反应 ， 反。 在生产过程中 ， 经常是多种原因同时存在 的， 遇到 问题应该深入 齐氢气 。（ ６ ） 磷 化槽 液比例失调 ， 如Ｐ ２ ０ 含量过低 。 尽可能的找出所有 的原 因， 逐一解决 。 才能尽快彻底 的消除不 处理方 法 ： （ １ ） 改进加 工方法或用酸洗 、 喷砂去 除硬化层 ， 达 到 分析 ， 表面处理要求 。 （ ２ ） 补加磷化剂 。 （ ３ ） 升高磷化槽液温度 。 （ ４ ） 加强脱 良现象 ， 得 到优 良的 产 品 。 参 考 文 献 脂或延长磷化时 间。（ ５ ） 翻动工件或改变工件位置 。（ ６ ） 调整或更换
钢铁零件磷化缺陷原因分析及解决方案
钢铁零件磷化缺陷原因分析及解决方案钢铁材料作为工业生产中常用的原材料之一，广泛应用于汽车、机械、航空航天等领域。
而在钢铁材料进行加工过程中，为了提高其表面的防腐性能和使用寿命，通常会进行磷化处理。
磷化过程中出现的缺陷问题一直困扰着生产制造企业。
本文将对钢铁零件磷化缺陷的原因进行分析，并提出解决方案，以期能够解决这一难题，提高产品质量和生产效率。
1. 工艺参数不当：在钢铁零件的磷化处理过程中，如果磷化剂的浓度、温度、PH值等工艺参数控制不当，就会导致磷化层的均匀度不佳，甚至出现斑驳、脱落等缺陷。
2. 钢铁材料质量不良：钢铁材料的表面质量不良，如存在氧化皮、油污等杂质，会影响磷化剂与基体金属的反应，导致磷化层的质量不达标，出现缺陷。
3. 磷化剂配方问题：磷化液的配方中，磷化剂、促进剂、缓蚀剂等成分比例不合理，或者使用的磷化液质量不合格，都会在磷化过程中引起问题，导致磷化层质量不佳。
4. 磷化处理工艺控制不严：在磷化处理过程中，处理时间、温度、浸泡性等工艺控制不严，会导致磷化层的厚度、致密性、结晶度等不达标，形成磷化缺陷。
5. 配件形状设计不当：有些钢铁零件的形状复杂、结构特殊，不易达到均匀的磷化处理，容易形成磷化缺陷。
1. 严格控制磷化工艺参数：制定科学合理的磷化工艺流程，严格控制磷化液的浓度、温度、PH值等参数，确保每一道工序都按照标准操作，避免出现磷化缺陷。
2. 提高钢铁材料表面质量：在进行磷化处理前，对钢铁材料的表面进行清洗、脱脂、除锈等处理，确保表面质量良好，避免表面杂质影响磷化效果。
5. 针对特殊零件设计特殊处理方案：对于形状复杂的钢铁零件，可以采用特殊的固液分离设备，或者采用局部涂覆、喷涂等方式进行磷化处理，以保证磷化的均匀性和质量。
钢铁零件磷化缺陷问题的解决需要全面考虑原材料质量、工艺参数控制、磷化处理方法等方方面面的因素。
只有在生产制造过程中严格控制每一个环节，优化工艺流程和磷化液配方，才能够有效地解决钢铁零件磷化缺陷问题，提高产品质量和生产效率。
钢铁表面处理技术(除锈处理、磷化处理、发黑处理、防锈处理)
金属表面处理技术近年来，金属表面处理技术获得了迅速发展，已广泛应用于众多领域。
在表面处理技术及工程中，前处理占有极为重要的地位，他不仅作为表面处理前的一种"预处理工序"不可或缺，而且与后续表面处理的成败密切相关。
除油、除锈、磷化、防锈等基体前处理是为金属涂层技术、金属防护技术做准备的，基体前处理质量对此后涂层制备和金属的使用有很大的影响。
例如，对有磷化和无磷化处理的同一涂层进行盐雾试验，其结果是防腐蚀能力相差大约一倍。
可见除油、除锈、防锈、磷化等前处理对涂层的防锈能力和金属的防护能力起着至关重要的作用。
基体前处理的目的：一是增加涂层与基体的结合强度既加大附着力，二是增加涂层的功能如防腐蚀、防磨损及润滑等特殊功能。
随着金属加工业、铁路制造业、汽车行业的飞速发展，对生产各种金属制品及铁路、汽车零部件产品的质量有了更高要求，通过长期的实践证明，一些简单、简易的前处理方式，已经不能满足金属加工及涂装的基本要求。
只有采用标准的前处理生产工艺，才能使钢铁表面形成一层标准的磷酸盐膜和防护膜，以满足金属加工和涂装处理的质量要求。
因此，选用低成本、低能耗、高品质的金属前处理产品，是企业保证涂装质量和防护质量稳定与否的重要因素。
1、钢铁表面前处理工艺的必然：钢铁表面在轧制或应用过程中，其表面有不同程度的油脂、氧化皮或铁锈等杂质的存在，在进行加工和涂装处理前，需对其进行清除处理，然后才能作为商品进行销售。
如果不这样做就会严重地影响产品的外观质量和使用寿命，失去产品的竞争能力。
如果钢铁表面未经处理就进行涂装，其涂层内的氧化皮、铁锈或油脂被涂层所掩盖，不久就会出现涂层脱落等现象，使所销售的产品呈现出锈迹斑斑的外观，失去了产品在市场上的竞争能力，因此钢铁表面进行前处理的必然性已引起广大企业的极大重视。
1、钢铁表面的除油处理：我们了解到常用的除油方法有：溶剂除油、电化学除油、化学除油及表面活性剂除油和手工除油及机械除油等。
钢铁锌系磷化液变黑原因分析及预防措施
Ｆ ＋Ｎ ＝ ［ ｅ Ｎ ］ 。 ｅ Ｏ Ｆ （ Ｏ）
（） ２
可 见 ， 应后 生成 的 Ｎ 反 Ｏ并 没有从 溶液 中溢 出 ，
而是 与 Ｆ ｈ 结 合 生 成 亚 硝 基 配 合 物 。式 （ ） ｅ １ 和式
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３ Ｏ・
金
属
制
品
第３ ７卷
（ ） 实验室称作 “ 色环 ” ２在 棕 反应 。
Ｎ 反应 ， 因是 Ｆ “与 Ｎ 必 须在 浓硫 酸 等强 Ｏ一 原 ｅ Ｏ一
酸性条 件下才 能 发生 类 似式 （ ） １ 的反 应 ， Ｆ¨ 与 而 ｅ Ｎ 在磷酸 等 弱 酸性 条 件 下 就 可 以发 生式 （ ） Ｏ １ 的 反应 ， 恰 好 符 合 磷 化 液 的 工 作 条 件 。生 成 的 这
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磷化 是一种 常见 的钢铁 表面处理 方式 。部分企
１ 磷 化液变 黑 的原 因
１ １ 磷 化液 变黑 的反 应机 制 ．
业 在使用磷 化液 的过 程 中会 出现 各 种 问题 ， 中最 其
王恩 生 ， 杨 波 ， 马仁 川 ， 王 宇
（ 中化化工科学技术研究总院 ， 北京 １０ １ ） ００ １
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摘
要
分 析 钢铁 锌 系 磷 化 液 在 生 产 中 变黑 的原 因 和磷 化 液 变 黑 的 危 害 。磷 化 液 变 黑 的主 要 原 因 是 溶 液 成 分 配
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1． 4
磷化液工作温度偏低 根据磷化反应机制， 升高温度可以加快磷化反
应速度， 有利于磷化反应的进行。 很多中小企业往 往都采用常温磷化， 甚至冬季也不加温， 磷化液多数 情况下都呈黑色。 温度过低时不利于磷酸电离， 磷 3－ 化液中游离的 PO4 过低， 很难形成磷化膜， 而此时 磷化液中的游离磷酸又过高， 快速腐蚀金属使大量 2+ 磷化液很快变黑。 磷化液温 的 Fe 进入磷化液中，
第37 卷 Vol. 37
第3 期 No. 3
金 属 制 品 Metal Products
2011 年 6 月 June 2011
doi： 10． 3969 / j． issn． 1003 － 4226． 2011． 03． 009
钢铁锌系磷化液变黑原因分析及预防措施
王恩生， 杨 波， 马仁川， 王 宇
磷化是一种常见的钢铁表面处理方式 。部分企 业在使用磷化液的过程中会出现各种问题 ， 其中最 为常见的就是磷化液变黑。磷化液变黑会影响其游 离酸度和总酸度， 进而影响磷化膜的质量， 表现为磷 化膜挂灰、 发黄、 疏松、 与基材的结合力差， 甚至不成 。 膜等 磷化液变黑的原因很多。 在涂装磷化、 润滑磷 化、 防腐磷化等表面处理时都能遇到磷化液变黑的 ［1 ］ 情况。周谟银 指出， 在钢丝拉拔过程中磷化液变 黑主要是因为超负荷工作造成的 。笔者详细分析了 钢铁锌系磷化液在工作中变黑的原因， 指出变黑的 磷化液对磷化膜产生的不利影响 。通过控制磷化液 2+ 中 Fe 的浓度使磷化液性能得到恢复。 为了使磷 化液正常工作， 控制好各种工艺参数对预防其变黑 非常重要。
age of phosphating solution blackening． The primary cause of phosphating solution blackening is solution composition ratio is not reasonable，working load is heavy，working temperature is low，free acidity is high，promoting agent is low and iron ion concentration is high etc． The measures to prevent phosphating solution blackening were given： （ 1 ） to prepare one more phosphating bath when it is designed to prevent phosphating solution overloading production； （ 2 ） to blow air into the solution or strengthen phosphating solution mixing； （ 3 ） to heat the phosphating solution； （ 4 ） to strengthen solution management and control of solution process parameters． Keywords zinc series phosphating solution for iron and steel； degreasing agent； acidity； surface treatment； phosphating solution blackening； phosphating film
（ 中化化工科学技术研究总院 ， 北京 100011 ） 摘 要 分析钢铁锌系磷化液在生产中变黑的原因和磷化液变黑的危害 。 磷化液变黑的主要原因是溶液成分配
2+ 比不合理， 工作负荷偏大， 工作温度偏低， 游离酸度偏高， 促进剂浓度偏低和 Fe 浓度偏高等。 给出预防磷化液变
黑的措施： （ 1 ） 设计时多配备 1 个磷化槽， 以防止磷化液超负荷工作 ； （ 2 ） 通入空气或加强磷化液搅拌 ； （ 3 ） 对磷化 液进行加热； （ 4 ） 加强溶液的管理和溶液工艺参数的控制 。 关键词 钢铁锌系磷化液； 脱脂剂； 酸度； 表面处理； 磷化液变黑； 磷化膜 TG174． 4 中图分类号
2+
－
2+
氧化成 Fe
2+ －
3+
除去， 而
2+
促进剂浓度偏低 根据反应式（ 1） ， 促进剂在温度高于 30 ħ 时， 能很
Fe （ NO） ］ ， 累积， 进而形成［ 使磷化液 ，
－ －
变黑。虽然在弱酸性条件下，NO3 不能氧化 Fe
－
2+ 3+ 无法将 快将 Fe 氧化成 Fe 。如果促进剂浓度偏低， 2+ 3+ 2+ Fe Fe ， ［ Fe （ NO ） ］ ， 大量的 氧化成 则会生成 导致
第3 期
王恩生， 等： 钢铁锌系磷化液变黑原因分析及预防措施
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4Fe2 + + O2 + 4OH － + 4H2 PO4 － = 4FePO4 ↓ + 6H2 O。 （ 6） 2． 2 加入促进剂时生成大量沉渣 2+ 促进剂在温度高于 30 ħ 时， 能很快将 Fe 氧
3+
都必须先停止生产， 然 佳。不论采用何种方法处理， 。 ， 后才进行处理 磷化后的磷化液中有大量沉渣 直 接使用效果仍然不理想， 必须进行倒槽或清渣。 倒 静止一段 槽是将磷化液倒入沉淀塔或另一个槽中， 时间后将清液重新加入到磷化槽中 。清渣是将处理 随后人工清除 过的磷化液在原槽中静止一段时间， 沉渣， 但这种方法清理不彻底。2 种方法处理后， 都 需要重新测定磷化液的参数， 不在工艺范围时应进 行调整。 3． 1 加入 H2 O2
2+ － NO3 － 反应， 原因是 Fe 与 NO3 必须在浓硫酸等强 2+ 酸性条件下才能发生类似式 （ 1 ） 的反应， 而 Fe 与
磷化液的游离酸度和总酸度是和其工作温度密 一种组成的磷化液只能在一定的温 切相关的参数， 度范围内使用， 否则无法顺利完成磷化。 当温度一 ［2 － 5 ］ 。 磷化液的游离酸度和总酸度相对稳定 定时， 如果游离酸度偏高， 会有 2 种危害： （ 1 ） 快速腐蚀金 2+ 属， 使大量的 Fe 进入磷化液中； （ 2 ） 加快促进剂消 耗速度， 浪费促进剂。促进剂溢出， 不能及时将大量 2+ 3+ 2+ Fe（ NO） ］ ， 的 Fe 氧化成 Fe ， 而是生成［ 导致磷 化液变黑。实际生产中， 在一些企业里时常看到向 ， 磷化液中加入促进剂时冒“黄烟 ” 就是这个道理。 其反应原理如下： NO2 － + H + = HNO2 ， 2HNO2 = H2 O + NO↑ + NO2 ↑。 1． 6 （ 4） （ 5）
NO2 － 在磷酸等弱酸性条件下就可以发生式 （ 1 ） 的 这 恰 好 符 合 磷 化 液 的 工 作 条 件。 生 成 的 反应，
2+ ［ Fe（ NO） ］ 在工作状态的磷化液中能稳定存在，
在磷化液温度升高时不稳定， 发生分解并溢出 NO。 反应如下：
2+ ［ Fe（ NO） ］ = Fe2 + + NO↑。
（ 3）
1． 2
磷化液配比不合理
2+ H2 PO4 － 锌系磷化液中主要有 3 种离子： Zn ，
－ NO3 － 用于氧化 和 NO3 ， 其中前 2 种离子用于成膜， － 2+ 磷化液中 的 Fe 。 如 果 磷 化 液 中 的 NO3 浓 度 过
低， 不能促使 NO2 及时将 Fe 是导致 Fe
2+ Fe3 + ， 而使大量的 Fe 残留于磷化液中， 进而生成 2+ ［ Fe（ NO） ］ ， 使磷化液变黑。
调， 使表调很快失去作用。 这种情况下会有 2 种危 2+ ： （ 害 1 ） 将大量的 Fe 带入磷化液中使磷化液变黑； （ 2 ） 降低磷化液的游离酸度和总酸度， 形成额外沉 渣而导致磷化液消耗过快， 同时还会恶化磷化膜的 性能， 如结晶颗粒粗大、 挂灰、 形成颗粒， 甚至不能生 成磷化膜等。如果工件上的焊点或夹缝多， 情况会 更严重。 2 2． 1 磷化液变黑的危害 导致磷化液总酸度升高 2+ 进入 溶 液 的 Fe 在 测 定 总 酸 度 时 被 氧 化 成
但是 NO3 与 NO2 配 合 使 用， 可 以 促 进 NO2 把 Fe2 + 氧化成 Fe3 + 。 1． 3 磷化液工作负荷偏大 自动生产磷化线一般在设计时就已经考虑了 单位时间内处理的工件面积与磷化槽液体积之间 所以很少出现磷化液变黑的现象 。 但是在 的关系， 原有的生产线或半自动 、 手工操作的生产线上 ， 由 于对磷化质量要求不是很高或工艺不完善 ， 时常会 发生磷化液变黑的情况 。 在这种情况下， 单位时间 磷化液又过少， 导致磷化液 内处理的工件面积过大，
2+ Fe2 + + NO = ［ Fe（ NO） ］ 。
（ 2）
可见， 反应后生成的 NO 并没有从溶液中溢出， 2+ 而是与 Fe 结合生成亚硝基配合物。 式 （ 1 ） 和式
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金
属
制
品
第 37 卷
（ 2 ） 在实验室称作 “棕色环” 反应。 2+ － 2+ 式（ 1 ） 是 Fe 与 NO2 反 应， 而 不 是 Fe 与
Cause analysis and preventive measure of zinc series phosphating solution for iron and steel blackening
WANG Ensheng，YANG Bo，MA Renchuan，WANG Yu