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磷化前处理工艺流程(磷化工艺流程)

导读 大家好,今天小六子来为大家解答以下的问题,关于磷化前处理工艺流程,磷化工艺流程这个很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧!1、总述:

大家好,今天小六子来为大家解答以下的问题,关于磷化前处理工艺流程,磷化工艺流程这个很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧!

1、总述:磷化(phosphorization)是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程,所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化膜。

2、磷化的目的主要是:给基体金属提供保护,在一定程度上防止金属被腐蚀;用于涂漆前打底,提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力;在金属冷加工工艺中起减摩润滑使用。

3、磷化处理工艺应用于工业己有90多年的历史,大致可以分为三个时期:奠定磷化技术基础时期、磷化技术迅速发展时期和广泛应用时期。

4、磷化膜用作钢铁的防腐蚀保护膜,最早的可靠记载是英国CharlesRoss于1869年获得的专利(B.P.No.3119)。

5、从此,磷化工艺应用于工业生产。

6、在近一个世纪的漫长岁月中,磷化处理技术积累了丰富的经验,有了许多重大的发现。

7、一战期间,磷化技术的发展中心由英国转移至美国。

8、1909年美国T.W.Coslet将锌、氧化锌或磷酸锌盐溶于磷酸中制成了第一个锌系磷化液。

9、这一研究成果大大促进了磷化工艺的发展,拓宽了磷化工艺的发展前途。

10、Parker防锈公司研究开发的ParcoPower配制磷化液,克服T许多缺点,将磷化处理时间提高到lho1929年Bonderizing磷化工艺将磷化时间缩短至10min,1934年磷化处理技术在工业上取得了革命性的发展,即采用了将磷化液喷射到工件上的方法。

11、二战结束以后,磷化技术很少有突破性进展,只是稳步的发展和完善。

12、磷化广泛应用于防蚀技术,金属冷变形加工工业。

13、这个时期磷化处理技术重要改进主要有:低温磷化、各种控制磷化膜膜重的方法、连续钢带高速磷化。

14、当前,磷化技术领域的研究方向主要是围绕提高质量、减少环境污染、节省能源进行。

15、(二)磷化是常用的前处理技术,原理上应属于化学转换膜处理,主要应用于钢铁表面磷化,有色金属(如铝、锌)件也可应用磷化。

16、(三)磷化基础知识一、磷化原理磷化工件(钢铁或铝、锌件)浸入磷化液(某些酸式磷酸盐为主的溶液),在表面沉积形成一层不溶于水的结晶型磷酸盐转换膜的过程,称之为磷化。

17、2、磷化原理钢铁件浸入磷化液(由Fe(H2PO4)2Mn(H2PO4)2Zn(H2PO4)2组成的酸性稀水溶液,PH值为1-3,溶液相对密度为1.05-1.10)中,磷化膜的生成反应如下:吸热3Zn(H2PO4)2Zn3(PO4)2↓+4H3PO4或吸热吸热3Mn(H2PO4)2Mn3(PO4)2↓+4H3PO4吸热钢铁工件是钢铁合金,在磷酸作用下,Fe和FeC3形成无数原电池,在阳极区,铁开始熔解为Fe2+,同时放出电子。

18、Fe+2H3PO4Fe(H2PO4)2+H2↑FeFe2++2e-在钢铁工件表面附近的溶液中Fe2+不断增加,当Fe2+与HPO42-,PO43-浓度大于磷酸盐的溶度积时,产生沉淀,在工件表面形成磷化膜:Fe(H2PO4)2FeHPO4↓+H3PO4Fe+Fe(H2PO4)22FeHPO4↓+H2↑3FeHPO4Fe3(PO4)2↓+H3PO4Fe+2FeHPO4Fe3(PO4)2↓+H2↑阴极区放出大量的氢:2H++2e-H2↑O2+2H20+4e-4OH-总反应式:吸热3Zn(H2PO4)2Zn3(PO4)2↓+4H3PO4吸热吸热Fe+3Zn(H2PO4)2Zn3(PO4)2↓+2FeHPO4↓+3H3PO4+2H2↑放热二、磷化分类按磷化处理温度分类(1)高温型80—90℃处理时间为10-20分钟,形成磷化膜厚达10-30g/m2,溶液游离酸度与总酸度的比值为1:(7-8)优点:膜抗蚀力强,结合力好。

19、缺点:加温时间长,溶液挥发量大,能耗大,磷化沉积多,游离酸度不稳定,结晶粗细不均匀,已较少应用。

20、(2)中温型50-75℃,处理时间5-15分钟,磷化膜厚度为1-7g/m2,溶液游离酸度与总酸度的比值为1:(10-15)优点:游离酸度稳定,易掌握,磷化时间短,生产效率高,耐蚀性与高温磷化膜基本相同,目前应用较多。

21、(3)低温型30-50℃节省能源,使用方便。

22、(4)常温型10-40℃常(低)温磷化(除加氧化剂外,还加促进剂),时间10-40分钟,溶液游离酸度与总酸度比值为1:(20-30),膜厚为0.2-7g/m2。

23、优点:不需加热,药品消耗少,溶液稳定。

24、缺点:处理时间长,溶液配制较繁。

25、2、按磷化液成分分类(1)锌系磷化(2)锌钙系磷化(3)铁系磷化(4)锰系磷化(5)复合磷化磷化液由锌、铁、钙、镍、锰等元素组成。

26、3、按磷化处理方法分类(1)化学磷化将工件浸入磷化液中,依靠化学反应来实现磷化,目前应用广泛。

27、(2)电化学磷化在磷化液中,工件接正极,钢铁接负极进行磷化。

28、4、按磷化膜质量分类(1)重量级(厚膜磷化)膜重7.5g/m2以上。

29、(2)次重量级(中膜磷化)膜重4.6-7.5g/m2。

30、(3)轻量级(薄膜磷化)膜重1.1-4.5g/m2。

31、(4)次轻量级(特薄膜磷化)膜重0.2-1.0g/m2。

32、5、按施工方法分类(1)浸渍磷化适用于高、中、低温磷化特点:设备简单,仅需加热槽和相应加热设备,最好用不锈钢或橡胶衬里的槽子,不锈钢加热管道应放在槽两侧。

33、(2)喷淋磷化适用于中、低温磷化工艺,可处理大面积工件,如汽车、冰箱、洗衣机壳体。

34、特点:处理时间短,成膜反应速度快,生产效率高,且这种方法获得的磷化膜结晶致密、均匀、膜薄、耐蚀性好。

35、(3)刷涂磷化上述两种方法无法实施时,采用本法,在常温下操作,易涂刷,可除锈蚀,磷化后工件自然干燥,防锈性能好,但磷化效果不如前两种。

36、三、磷化作用及用途磷化作用(1)涂装前磷化的作用①增强涂装膜层(如涂料涂层)与工件间结合力。

37、②提高涂装后工件表面涂层的耐蚀性。

38、③提高装饰性。

39、(2)非涂装磷化的作用①提高工件的耐磨性。

40、②令工件在机加工过程中具有润滑性。

41、③提高工件的耐蚀性。

42、2、磷化用途钢铁磷化主要用于耐蚀防护和油漆用底膜。

43、(1)耐蚀防护用磷化膜①防护用磷化膜用于钢铁件耐蚀防护处理。

44、磷化膜类型可用锌系、锰系。

45、膜单位面积质量为10-40g/m2。

46、磷化后涂防锈油、防锈脂、防锈蜡等。

47、②油漆底层用磷化膜增加漆膜与钢铁工件附着力及防护性。

48、磷化膜类型可用锌系或锌钙系。

49、磷化膜单位面积质量为0.2-1.0g/m2(用于较大形变钢铁件油漆底层);1-5g/m2(用于一般钢铁件油漆底层);5-10g/m2(用于不发生形变钢铁件油漆底层)。

50、(2)冷加工润滑用磷化膜钢丝、焊接钢管拉拔单位面积上膜重1-10g/m2;精密钢管拉拔单位面积上膜重4-10g/m2;钢铁件冷挤压成型单位面积上膜重大于10g/m2。

51、(3)减摩用磷化膜磷化膜可起减摩作用。

52、一般用锰系磷化,也可用锌系磷化。

53、对于有较小动配合间隙工件,磷化膜质量为1-3g/m2;对有较大动配合间隙工件(减速箱齿轮),磷化膜质量为5-20g/m2。

54、(4)电绝缘用磷化膜一般用锌系磷化。

55、用于电机及变电器中的硅片磷化处理。

56、四、磷化膜组成及性质分类磷化液主要成份膜组成膜外观单位面积膜重/g/m2锌系Zn(H2PO4)2磷酸锌和磷酸锌铁浅灰→深灰1-60锌钙系Zn(H2PO4)2和Ca(H2PO4)2磷酸锌钙和磷酸锌铁浅灰→深灰1-15锰系Mn(H2PO4)2和Fe(H2PO4)2磷酸锰铁灰→深灰1-60锰锌系Mn(H2PO4)2和Zn(H2PO4)2磷酸锌、磷酸锰、磷酸铁混合物灰→深灰1-60铁系Fe(H2PO4)2磷酸铁深灰色5-102.磷化膜组成磷化膜为闪烁有光,均匀细致,灰色多孔且附着力强的结晶,结晶大部分为磷酸锌,小部分为磷酸氢铁。

57、锌铁比例取决于溶液成分、磷化时间和温度。

58、3、性质(1)耐蚀性在大气、矿物油、植物油、苯、甲苯中均有很好的耐蚀性,但在碱、酸、水蒸气中耐蚀性较差。

59、在200-300℃时仍具有一定的耐蚀性,当温度达到450℃时膜层的耐蚀性显著下降。

60、(2)特殊性质如增加附着力,润滑性,减摩耐磨作用。

61、五、磷化工艺流程除油除锈→水洗→磷化→水洗→磷化后处理六、影响因素温度温度愈高,磷化层愈厚,结晶愈粗大。

62、温度愈低,磷化层愈薄,结晶愈细。

63、但温度不宜过高,否则Fe2+易被氧化成Fe3+,加大沉淀物量,溶液不稳定。

64、2、游离酸度游离酸度指游离的磷酸。

65、其作用是促使铁的溶解,已形成较多的晶核,使膜结晶致密。

66、游离酸度过高,则与铁作用加快,会大量析出氢,令界面层磷酸盐不易饱和,导致晶核形成困难,膜层结构疏松,多孔,耐蚀性下降,令磷化时间延长。

67、游离酸度过低,磷化膜变薄,甚至无膜。

68、3、总酸度总酸度指磷酸盐、硝酸盐和酸的总和。

69、总酸度一般以控制在规定范围上限为好,有利于加速磷化反应,使膜层晶粒细,磷化过程中,总酸度不断下降,反映缓慢。

70、总酸度过高,膜层变薄,可加水稀释。

71、总酸度过低,膜层疏松粗糙。

72、4、PH值锰系磷化液一般控制在2-3之间,当PH>3时,共件表面易生成粉末。

73、当PH‹1.5时难以成膜。

74、铁系一般控制在3-5.5之间。

75、5、溶液中离子浓度①溶液中Fe2+极易氧化成Fe3+,导致不易成膜。

76、但溶液中Fe2+浓度不能过高,否则,形成的膜晶粒粗大,膜表面有白色浮灰,耐蚀性及耐热性下降。

77、②Zn2+的影响,当Zn2+浓度过高,磷化膜晶粒粗大,脆性增大,表面呈白色浮灰;当Zn2+浓度过低,膜层疏松变暗。

78、七、磷化后处理目的:增加磷化膜的抗蚀性、防锈性。

79、八、磷化渣磷化渣的影响①磷化中生成的磷化渣,既浪费药品又加大清渣工作量,处理不好还影响磷化质量,视为不利。

80、②磷化中在生成磷化渣的同时还会挥发出磷酸,有助于维持磷化液的游离酸度,保持磷化液的平衡,视为有利。

81、2、磷化渣生成的控制①降低磷化温度。

82、②降低磷化液的游离酸度。

83、③提高磷化速度,缩短磷化时间。

84、④提高NO-3与PO3-4的比值。

85、九、磷化膜质量检验①外观检验肉眼观察磷化膜应是均匀、连续、致密的晶体结构。

86、表面不应有未磷化德的残余空白或锈渍。

87、由于前处理的方法及效果的不同,允许出现色泽不一的磷化膜,但不允许出现褐色。

88、②耐蚀性检查⑴浸入法将磷化后的样板浸入3%的氯化钠溶液中,经两小时后取出,表面无锈渍为合格。

89、出现锈渍时间越长,说明磷化膜的耐蚀性越好。

90、②点滴法室温下,将蓝点试剂滴在磷化膜上,观察其变色时间。

91、磷化膜厚度不同,变色时间不同。

92、厚膜>5分钟,中等膜>2分钟,薄膜>1分钟。

93、十、游离酸度及总酸度的测定。

94、游离酸度的测定用移液管吸取10ml试液于250ml锥形瓶中,加50ml蒸馏水,加2—3滴甲基橙指示剂(或溴酚蓝指示剂)。

95、用0.1mol/l氢氧化钠标准液滴定至溶液呈橙色(或用溴酚蓝指示剂滴定至由黄变蓝紫色)即为终点,记下的耗氢氧化钠标准液毫升数即为滴定的游离酸度点数。

96、2、总酸度的测定用移液管吸取10ml试液于250ml锥形瓶中,加50ml蒸馏水,加2—3滴酚酞指示剂。

97、用0.1mol/l氢氧化钠标准液滴定至粉红色即为终点,记下的耗氢氧化钠标准液毫升数即为滴定的总酸度点数。

98、十一、有色金属磷化主要是铝件及锌件的磷化。

本文分享完毕,希望对你有所帮助。

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