磷化的目的

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(rùn)滑作用。

金屬表面磷化處理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)用于金屬表面磷化，有色金屬（如鋁、鋅）件也可應(yīng)用磷化。

金屬表面磷化處理是一種化學(xué)與電化學(xué)反應(yīng)形成磷酸鹽化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的過(guò)程，所形成的磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜稱(chēng)之為磷化膜。

金屬表面磷化處理是大幅度提高金屬表面耐腐蝕性的一個(gè)簡(jiǎn)單可靠、費(fèi)用低廉、操作方便的工藝方 法，因此被廣泛的應(yīng)用在實(shí)際生產(chǎn)中。 

現(xiàn)代磷化工藝流程一般為

脫脂→水洗→除銹→表調(diào)→磷化→水洗→烘干。

本文主要講解金屬表面磷化處理中的第五個(gè)流程，磷化流程。 

磷化處理

所謂磷化處理是指金屬表面與含磷酸二氫鹽的酸性溶液接觸，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而在金屬表面生成穩(wěn)定的不溶性的無(wú)機(jī)化合物膜層的一種表面的化學(xué)處理方法。所形成的膜稱(chēng)為磷化膜。它的成膜機(jī)理為：（以鋅系為例）

a) 促進(jìn)劑的加速

上步反應(yīng)釋放出的氫氣被吸附在金屬工件表面上，進(jìn)而阻止磷化膜的形成。因此加入氧化型促進(jìn)劑以去除氫氣。其化學(xué)反應(yīng)式為：3Zn(H2PO4)2+Fe+2NaNO2=Zn3(PO4)2+2FePO4+N2↑+2NaH2PO4+4H2O   (2)

上式是以亞硝酸鈉為促進(jìn)劑的作用機(jī)理。

b)金屬的溶解過(guò)程

當(dāng)金屬浸入磷化液中時(shí)，先與磷化液中的磷酸作用，生成一代磷酸鐵，并有大量的氫

氣析出。其化學(xué)反應(yīng)為；

Fe+2H3PO4=Fe (H2PO4)2+H2?↑               

 上式表明，磷化開(kāi)始時(shí)，僅有金屬的溶解，而無(wú)膜生成。

c)水解反應(yīng)與磷酸的三級(jí)離解

磷化槽液中基本成分是一種或多種重金屬的酸式磷酸鹽，其分子式 Me(H2PO4)2，這些酸式磷酸鹽溶于水，在一定濃度及 PH 值下發(fā)生水解泛音法，產(chǎn)生游離磷酸。

由于金屬工件表面的氫離子濃度急劇下降，導(dǎo)致磷酸根各級(jí)離解平衡向右移動(dòng)，**終成為磷酸根。

磷化膜的形成

當(dāng)金屬表面離解出的三價(jià)磷酸根與磷化槽液中的（工件表面）的金屬離子達(dá)到飽和時(shí)，即結(jié)晶沉積在金屬工件表面上，晶粒持續(xù)增長(zhǎng)，直至在金屬工件表面上生成連續(xù)的不溶于水的黏結(jié)牢固的磷化膜。

2Zn2++Fe2++2PO43-+4H2O→Zn2Fe (PO4)2?4H2O↓             

金屬工件溶解出的二價(jià)鐵離子一部分作為磷化膜的組成部分被消耗掉，而殘留在磷化槽液中的二價(jià)鐵離子，則氧化成三價(jià)鐵離子。

磷化的分類(lèi)方法有以下幾種：

1、按磷化施工法分類(lèi)。

有噴淋式磷化、浸漬式磷化、噴浸結(jié)合式磷化、涂刷型磷化。

2、根據(jù)磷化的溫度分類(lèi)。

有高溫（80 度以上）磷化、中溫（50~70 度）磷化和低溫磷化（40 度以下）。

3、按磷化膜的質(zhì)量分類(lèi)。

有重量型（7.5g/m2以上），中量型（4.3~7.5g/m2）,輕量型（1.1~4.3g/m2）和特輕量型

（0.3~1.1g/m2）。

4、根據(jù)組成磷化液的磷酸鹽分類(lèi)。

有磷酸鋅系、磷酸錳系、磷酸鐵系。此外還有在磷酸鋅中加鈣的鋅鈣系，在磷酸鋅中加鎳、加錳的“三元體系”磷化等。

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磷化膜質(zhì)量評(píng)定項(xiàng)目與方法

1、腐蝕性能測(cè)定法

**常用的是硫酸銅點(diǎn)滴實(shí)驗(yàn)法?，F(xiàn)在常與下道工序進(jìn)行后根據(jù)用戶要求進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)、耐溫?zé)嵩囼?yàn)或循環(huán)周期試驗(yàn)等。

2、厚度（或重量法）測(cè)定法

對(duì)于鋼板的磷化膜方法是將磷化板浸在 75     度，質(zhì)量分?jǐn)?shù)喂%的鉻酸溶液中（10~15）in 以去除磷化膜，然后除去膜層前后的重量差求的膜重。

3、微觀結(jié)構(gòu)顯微鏡法

以金相顯微鏡或電子顯微鏡將磷化膜放大到 100~1000 倍，觀察結(jié)晶形狀、尺寸大小及排部情況。結(jié)晶形狀以柱狀晶為好。結(jié)晶尺寸小些為好，一般控制在幾十微米以下，排部越均勻，孔隙率越小越好。

4、外觀目視法

好的磷化膜外觀均勻完整細(xì)密、無(wú)金屬亮點(diǎn)、無(wú)白灰。鋅系磷化膜為灰色膜，鐵系磷化為彩虹色膜。而鋁及鋁合金則為無(wú)色或彩色鋁皮膜。

5、二次附著力測(cè)定

磷化膜涂裝后測(cè)定的附著力為一次附著力。在一定條件下進(jìn)行耐溫水實(shí)驗(yàn)后測(cè)定的附著力稱(chēng)為二次附著力。一般是在耐水試驗(yàn)后的樣板上用劃格法作附著力的測(cè)定，以膠帶剝離后觀察涂膜脫落等級(jí)，一般均為平行比較實(shí)驗(yàn)。

6、抗沖擊試驗(yàn)

常常是進(jìn)行涂裝后一起測(cè)定，當(dāng)用 49 N?cm   對(duì)涂裝后的磷化板進(jìn)行沖擊試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)沖擊后的樣板的反面沖擊點(diǎn)不產(chǎn)生放射性裂紋時(shí)，即可確定該磷化膜的質(zhì)量較好。

磷化膜孔隙率的測(cè)定

取 14%的 NaCL 和 3%的鐵氰化鉀溶液，表面活性劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.1%的蒸餾水溶液，保存在褐色瓶中 24 小時(shí)，用濾紙過(guò)濾。使用時(shí)將濾紙切成長(zhǎng)、寬均為 2.5 厘米的紙片，用塑料鑷子將紙片浸入上述溶液中，提出滴凈多余試液，將他覆蓋在戴測(cè)的磷化膜表面，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間（1 分鐘）后將試紙拿掉，觀察膜層表面，有蘭色斑點(diǎn)處表示有孔隙部分。

磷化膜的耐堿性

比較磷化膜在浸堿液 0.1mol/L 的氫氧化鈉，25 度，5 分鐘前后的質(zhì)量差，可以得到磷化膜在堿液中的溶解量。

磷化膜 P 比

P 比**初定義為 P/(P+H),其中 P 為磷酸二鋅鐵，H 為磷酸鋅，因此 P 比的高低表示磷化膜中磷酸二鋅鐵所占比率的高低。P 比高的磷化膜其結(jié)晶水不易失水，也不易復(fù)水，其耐蝕性比低 P 比的磷化膜好。