锌盐磷化膜层技术条件
金属磷化处理技术
金属磷化处理技术金属磷化处理在各类制造业中对钢、镀锌钢、锌和铝等金属作磷化处理是表面处理中的重要步骤。
在油漆前的金属表面预处理中作磷化处理的目的是为了增强材料的抗腐蚀能力、帮助冷成形、改善部件在滑动接触时的摩擦性能。
本文将用实例来加以说明。
磷酸锌是一种在金属基材上生成的晶型转化膜,这种膜是利用了那些先让溶于酸的金属离子起反应然後经水稀释而成的磷化液来处理生成的。
传统的电镀法是利用电流在金属上生成镀膜,磷化则是让金属与磷化液接触发生酸蚀反应而生成磷化膜的。
硝酸和磷酸是常用的用于溶解金属的无机矿物酸。
依照工艺要求可以在磷化液中添加锌、镍和锰等金属离子。
为了得到特殊的效果,也可加一些其它金属离子,磷化液中加镍能提高材料的抗腐力加快磷化反应。
近年来所发展的无镍工艺的效果已经也可在各方面与含镍工艺相竞争。
在磷化液中加入促进剂可以提高磷化反应速度、消除氢气的影响和控制磷化渣的生成。
促进剂可以是单一的物质、也可以为取得最佳效果而将几种物质混合一起使用。
可以选用的促进剂有亚硝酸盐/硝酸盐、氯酸盐、溴酸盐、过氧化物和一些有机物(如:硝基苯磺酸钠)。
在对热浸镀锌板或铝板作磷化处理时还常添加游离或络合的氟化物。
图1是使用不同的磷化工艺所生成的各种磷酸盐晶体。
一,磷化反应机理:1.酸蚀反应金属表面与磷化液发生的第一个反应是将某些金属从表面溶解下来的酸蚀反应。
不同的磷化液对钢的酸蚀速度约1-3g/m2;作厚膜磷化时,酸蚀反应速度还要求高许多。
酸蚀反应对形成涂膜是非常重要的,因为它既可净化金属表面、又能提高漆膜的附著力。
在酸蚀反应发生时,由于金属表面的溶解,所以紧靠表面的磷化液中的游离酸被消耗,金属离子进入磷化液,所溶入的金属离子类型与所处理的基材有关。
在磷化液中添加氧化促进剂可减少酸蚀反应时所生成的氢气:钢表面:Fe+2H+1+2Ox→Fe+2+2HOx镀锌钢表面:Zn+2H+1+2Ox→Zn+2+2HOx铝表面:Al+3H+1+3Ox→Al+3+3HOx2.磷化反应:在磷化液中所发生的第二个反应是磷化。
镀锌钢板表面磷化技术综述
2019年第15期广东化工第46卷总第401期·115·镀锌钢板表面磷化技术综述谢运(上海汽车集团股份有限公司乘用车分公司，上海201804)Crystalline Phosphating Process on the Surface of Galvanized SteelXie Yun(Passenger Car Division Shanghai Automotive Group Co.,Ltd.,Shanghai201804,China)Abstract:At present,galvanized steel sheet is more and more widely used in automobile plate,but the traditional surface phosphating process is not suitable for the pretreatment of galvanized steel sheet.Therefore,this paper introduces the surface phosphating treatment technology of galvanized steel sheet,the influencing factors of phosphating film performance,existing problems and development trend.Keywords:galvanized steel sheet；crystalline phosphating process；surface近年来，汽车行业对车辆用材的耐蚀性和耐久性的要求越来越高，因此，寻找高性能的镀锌钢板越来越被汽车行业重视[1]。
镀锌钢板对汽车的耐蚀性能有所提高，同时也带来了一定的问题，比方说，镀锌之后钢板的涂装涂层结合力下降，使得后期涂装较难，影响涂层质量[2]。
磷化处理注意事项
磷化处理注意事项钢铁的磷化处理注意事项一、概述钢铁零件在含有锰、铁锌、钙的磷酸盐溶液中，进行化学处理，使其表面生成一层难溶于水的磷酸盐保护膜的方法，叫做磷化处理（或称磷酸盐处理）。
二、磷化膜的外观及组成1、外观：由于基体材料及磷化工艺的不同可由深灰到黑灰色，特殊工艺可实现纯黑色、红色及彩色。
2、组成：磷酸盐[Me3(PO4)2]或磷酸氢盐(MeHPO4)晶体组成。
三、特点1、大气条件下稳定，与钢铁氧化处理相比，其耐腐蚀性较高，约高2-10倍，再进行重铬酸盐填充，浸油或涂漆处理，能进一步提高其耐腐蚀性。
2、具有微孔隙结构，对油类、漆类有良好的吸附能力。
3、对熔融金属无附着力。
4、磷化膜有教高的电绝缘性能。
5、厚度一般为10-20μm，因为磷化膜在形成过程中相应地伴随着铁进行溶解，所以尺寸改变较小。
四、用途1、防腐。
2、涂装底层，润滑性，再冷变形加工工艺中，能氧化摩擦，减少加工裂纹和表面拉伤。
3、要用来防止粘附低熔点的熔融金属。
4、变压器、电机的转子、定子及其他电磁装置的硅钢片均用磷化处理，而原金属的机械性能、强度、磁性等基本不变。
五、小结所需用的设备简单，操作方便，成本低，生产效率高，保护膜又有不少优点，因此在汽车、船舶、机器制造及航空工业都得到广泛的应用。
六、磷化种类用于生产的磷化处理方法有：高温、中温、低温的磷化处理，四合一磷化处理及黑色磷化处理等。
1、高温磷化处理：在90-98℃的温度下进行，溶液的游离酸度于总酸度的比值为1∶6-9，处理时间为15-20分钟。
特点：耐腐蚀性、结合力、硬度和耐热性都比较高，速度快，磷化膜粗细均匀。
溶液加热时间长，挥发量大，成分变化快，磷化膜易夹杂沉淀，沉淀物难清理。
2、中温磷化处理：在60-70℃的温度下进行。
溶液游离酸度与总酸度比值为1∶（10-15），处理时间为7-15分钟。
特点：溶液稳定，磷化速度快，生产效率高，成分复杂，难配制。
3、常温磷化处理：在室温下进行，溶液的游离酸度与总酸度的比值为1∶（20-30），处理时间为10-15分钟。
磷化培训资料讲解
金属基体的腐蚀
▪ 酸的浸蚀使基体金属表面H+浓度降低 : ▪ Fe – 2e→ Fe2+
2H++2e→2[H]
▪ Fe+2H+→Fe2++H2 (1)
氧化去氢
▪ 第一步产生的氢原子吸附在金属基体会对磷化反应
造成不良影响，因此需要氧化去除。
磷化培训资料
诚星化工技术部编制 2009年10月
磷化的定义
▪ 什么是磷化
磷化是指将金属工件(如钢铁、锌、铝)浸入 （或喷淋或涂刷）含有磷酸、磷酸盐和其 他化学物质的微酸性溶液中，发生化学反 应而在金属工件表面生成一层主要为不溶 或难溶的磷酸盐膜层的一种化学处理方法， 该磷酸盐膜称为磷化膜。
磷化的作用
总酸度
▪ 总酸度过高,磷化膜结晶粗糙,表面易产生浮
粉,磷化沉渣增加，可加水调整。
▪ 总酸度过低,磷化速度缓慢,磷化膜生成困难,
磷化膜结晶粗糙疏松,磷化膜变薄,耐蚀性也 差，可加磷化剂调整 。
酸比
▪ 酸比越高,磷化膜越细、越薄，过高不易成
膜、渣多。
▪ 酸比过小，磷化膜结晶粗大,疏松。 ▪ 常温磷化的酸比一般在20-30左右。
磷化的分类
▪ 按磷化膜种类分：锌系、铁系、锌钙系、锌锰系、锰系、非
晶相铁系六大类
▪ 按磷化方式分：浸渍磷化、喷淋磷化、刷涂磷化 ▪ 按磷化温度高低分 ：高温磷化、中温磷化、 常温磷化 ▪ 按磷化膜单位面积膜层质量分（附用途）：
A、次轻量级 膜重0.2-1.0g/㎡（ 用作耐蚀性要求较低的涂装
底层）
磷化的成膜机理
▪ 磷化工作液的主要组成为酸式磷酸盐，在
磷化简介
磷化简介磷化是金属材料防腐蚀的重要方法之一,其目的在于给基体金属提供防腐蚀保护、用于喷漆前打底、提高覆膜层的附着力与防腐蚀能力及在金属加工中起减摩润滑作用等。
按用途可分为三类：1、涂装性磷化 2、冷挤压润滑磷化 3、装饰性磷化。
按所用的磷酸盐分类有:磷酸锌系、磷酸锌钙系、磷酸铁系、磷酸锌锰系、磷酸锰系。
根据磷化的温度分类有:高温(80 ℃以上)磷化、中温(50～70 ℃)磷化、低温磷化(40 ℃左右)和常温磷化（ 10～30 ℃）。
一、磷化成膜机理磷化主要有以下过程:(1)金属的溶解过程即金属与磷化液中的游离酸发生反应:M+H3PO4 = M(H2PO4)2+H2↑(2)促进剂的加速过程为:M(H2PO4)2+Fe+[O]→M3(PO4)2+FePO由于氧化剂的氧化作用,加速了不溶性盐的逐步沉积,使金属基体与槽液隔离,会限制甚至停止酸蚀的进行。
(3)磷酸及盐的水解磷化液的基本成分是一种或多种重金属的酸式磷酸盐, 其分子式为Me(H2PO4)2,这些酸式磷酸盐溶于水,在一定浓度及pH值下发生水解,产生游离磷酸:Me(H2PO4)2=MeHPO4+H3PO43MeHPO4=Me3(PO4)2+H3PO4H3PO4=H2PO4-+H+= HPO2-4 + 2H+ =PO3-4 + 3H+由于金属工件表面的H+浓度急剧下降,导致磷酸根各级离解平衡向右移动,最终成为磷酸根。
(4 ) 磷化膜的形成当金属表面离解出的PO3-4与磷化槽液中的金属离子Zn2+、Mn2+、Fe2+达到饱和时,即结晶沉积在金属工件表面,晶粒持续增长,直到在金属工件表面生成连续不溶于水的牢固的磷化膜:3M2 + + 2PO3 -4 + 4H2O = M3 ( PO4 ) 2·4H2O ↓2 M2 + + Fe2 + + 2PO3 -4 + 4H2O= M2 Fe ( PO4 ) 2· 4H2O金属工件溶解出的Fe2+一部分作为磷化膜的组成部分被消耗掉,而残留在磷化槽液中的Fe2+则氧化成Fe3+,生成FePO4沉淀,即磷化沉渣的主要成分之一。
磷化膜厚度或膜重
磷化膜厚度或膜重Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT磷化（Ⅵ）——质量控制及检测方法磷化后的工件，根据其用途，对其质量指标进行分项检验。
主要质量控制指标，包括磷化膜外观、磷化膜厚度或膜重、磷化膜或后处理以后的耐蚀性三大共性指标。
根据磷化用途有时还要检测：磷化与漆膜配套性、磷化膜硬度、摩擦系数、抗擦伤性等指标。
关于磷化的三共性指标，可参照如下标准及方法。
磷化膜外观：采用目测法，相关标准GB 11376-89《金属的磷酸盐转化膜》和GB 6807-86《钢铁工件涂漆前磷化处理技术条件》。
磷化膜厚度或膜重：膜厚度测量采用GB 6462《金属的氧化覆盖层横断面厚度显微镜测量法》，也可采用测厚仪，按照GB 4956《磁性金属基体上非磁性覆盖层厚度测量磁性方法》或GB 4957《非磁性金属基体上非导电覆盖层测量涡流方法》。
膜重测量采用重量法，可依照GB 6807《钢铁工件涂漆前磷化处理技术条件》或GB 9792《金属材料上的转化膜单位面积上膜层质量的测定》。
耐蚀性：检测磷化膜本身的耐蚀性可采用硫酸铜点滴法，氯化钠盐水浸泡法和盐雾试验法。
点滴法和盐水浸泡法可依照GB 6807-86《钢铁件涂漆前磷化处理技术条件》，磷化膜经过后处理如涂油，涂蜡，涂漆后一般进行盐雾试验检验。
盐雾试验可依照GB 1771-79《漆膜耐盐雾测定法》或GB 6458《金属覆盖层中性盐雾性试验》。
1 涂漆前打底用磷化用于漆前打底的磷化处理，其主要目的是提高漆膜的附着力和涂层系统的耐蚀性，因此重点在于与漆膜的配合性能方面。
一般对磷化质量检测指标包括膜外观、膜厚度和与漆膜配套后的性能。
膜外观应为均匀细密完整的磷化膜，对轻铁系磷化，其外观应为均匀细密完整的磷化膜，对轻铁系磷化，其外观应为完整的红蓝彩色膜。
磷化膜不宜过厚，一般膜重应小于m2,最佳为～m2，对于轻铁系磷化膜重～m2为宜，过厚和粗糙的磷化膜是不利涂漆的。
耐腐蚀磷化、耐磨磷化、涂覆磷化标准
耐腐蚀磷化、耐磨磷化、涂覆磷化的标准如下：耐腐蚀磷化：要求磷化膜在盐水浸泡法下的耐蚀性，即在3%NaCl 水溶液中，在15～25℃温度下，浸泡1小时不应出现锈蚀。
此外，对于漆前磷化，要求磷化与油漆配套后的耐蚀性。
磷化后的刹车片还需要进行清洗和干燥处理，以确保刹车片表面的磷化膜质量和均匀度。
耐磨磷化：磷化膜的厚度在
5-15微米之间，过厚或过薄都会影响磷化膜的耐磨性和摩擦性能。
涂覆磷化：磷化后的涂漆用磷化膜重应低于7.5克/m2。
涂漆用磷化膜外观应为结晶致密、连续均匀的浅灰到深灰色膜，允许出现轻微的水迹、铬酸盐痕迹、轻微挂灰现象。
但对于磷化膜出现泛黄生锈、磷化膜疏松、磷化露底局部无膜以及严重挂灰则是被禁止的。
阴极电泳涂装中磷化膜的要求
阴极电泳涂装中磷化膜的要求
磷化和电泳的金属表面处理组合，目前依然是涂装领域中最主要最有效的防腐蚀方式，二者的选择与配合使用直接关系到涂装质量的好坏。
作为涂装前的底层，良好的磷化膜能显著提高电泳漆膜附着力和整个涂层体系的耐腐蚀能力；但如果磷化膜与阴极电泳漆膜配合不良，则会降低对金属的保护作用。
生产中曾发现有些工件经磷化处理、阴极电泳漆装后，漆膜附着力和耐腐蚀性较差，与磷化膜和阴极电泳漆膜的配套不良是有关系的。
钢铁件阴极电泳漆装对磷化膜的基本要求：
1、磷化膜的外观好，均匀致密。
2、磷化膜的膜重2~3g/m2。
3、磷化膜的晶粒尺寸10μm以下。
4、磷化膜的P比在85%以上。
5、磷化膜与阴极电泳漆膜复合层的附着力达到0级。
6、磷化膜与阴极电泳漆摸复合层的杯突值大于5mm。
7、磷化膜与阴极电泳漆膜复合层的耐盐雾试验（1000h）单边腐蚀宽度小于2mm。
目前，磷化膜与阴极电泳漆膜配套性主要存在以下几个问题：
1、磷化过程中不易形成高P比的磷化膜。
2、阴极电泳涂装过程中，往往产生磷化膜的溶解，因而，导致与阴极电泳漆膜配套性不良。
3、磷化膜与阴极电泳漆膜复合层的附着力低、耐腐蚀性差。
磷化过程中，形成低P比、粗糙疏松的磷化膜，与阴极电泳漆膜配套后，漆膜附着力不高，特别是经过腐蚀介质腐蚀后，附着力损失严重，导致漆膜脱落，极大的降低了整个漆膜系统的防腐蚀性能。
因此，磷化剂的选择与严格的生产管理控制，亦是很重要的事情。
关于磷化剂的选择，建议优选采用三元锌系磷化。
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锌盐磷化膜层技术条件
一、引言
锌盐磷化膜层技术是一种在金属表面形成磷化膜的化学处理方法，其具有防腐、增强
硬度和耐磨特性的优点，被广泛应用于金属表面处理领域。
本文将对锌盐磷化膜层技术条
件进行详细介绍，包括工艺步骤、工艺条件、设备要求等方面的内容。
二、工艺步骤
1. 预处理：在进行锌盐磷化膜层处理之前，需要对金属表面进行预处理，包括除油、脱脂、去锈等工艺步骤，以确保金属表面清洁，并且为后续的磷化处理做好准备。
2. 磷化处理：将金属件浸泡在含有磷酸盐化学物质的磷化液中，通常使用的磷化液
包括含有磷酸、亚磷酸盐、氯化锌等化学成分的溶液。
磷化时间和温度是影响磷化膜层形
成的重要因素。
3. 清洗：磷化后的金属件需要经过清洗工艺，去除残留在表面的磷化液和其他杂质，保证最终膜层的质量。
4. 中性化处理：通过中性化处理可以中和表面的未反应成分，保证膜层的性能，并
为后续的防锈和涂装提供良好的表面处理基础。
三、工艺条件
1. 温度：磷化处理时的温度通常在55°C-95°C之间，不同的金属材料和磷化液会有一定的温度范围要求，需要根据具体情况选择合适的温度。
2. 浸泡时间：磷化处理的时间会影响膜层的厚度和质量，通常在15分钟到1小时之间，也需要根据具体情况进行调整。
3. 液体成分：磷化液的成分包括磷酸、亚磷酸盐、氯化锌等，其中磷酸盐浓度和亚
磷酸盐浓度是影响磷化效果的重要因素，需要根据实际情况进行控制。
4. pH值：磷化液的pH值通常在2.0-3.0之间，可以通过添加酸性或碱性物质进行调整，确保磷化液处于适宜的pH范围内。
四、设备要求
1. 磷化槽：用于装载金属件进行磷化处理，通常采用耐蚀材料制成，具有一定的尺
寸和深度，以容纳不同规格的金属件。
2. 加热设备：保证磷化液的温度在所需范围内，通常采用电加热、蒸汽加热或其他方式进行加热。
3. 冷却设备：用于在磷化处理后冷却金属件，防止过热影响膜层质量。
4. 循环过滤设备：用于保持磷化液的清洁，去除金属粉末和杂质，确保磷化液稳定性。
五、应用领域
锌盐磷化膜层技术广泛应用于汽车零部件、机械零部件、航空航天器材等领域，具有防腐、增加抗磨损性能等优点，能够有效延长金属件的使用寿命。
六、结论
锌盐磷化膜层技术条件的合理控制对于膜层质量和金属件性能具有重要意义，需要根据具体工艺要求和金属材料属性进行合理选择和控制，以确保膜层的质量和稳定性。
随着技术的进步和发展，锌盐磷化膜层技术将在更多领域得到应用，并发挥更大的作用。