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常州表面磷化处理工艺

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一、常州表面磷化处理工艺原理

磷化处理材料的主要成分为磷酸二氢盐(锌、锰、铁等金属),磷化过程通常在磷酸二氢盐的水溶液中进行。磷酸二氢盐的水溶液发生水解,将产生游离磷酸:

3Me(H2PO4)2=Me3(PO4)2+4H3PO4

游离磷酸同被磷化金属表面的金属反应,并放出氢气,以钢铁为例,反应为:

Fe+2H3PO4=Fe(H2PO4)2+H2↑

反应释放出来的氢气被吸附在金属表面,从而阻止磷化膜结晶的形成。为加快反应速度,磷化液中一般都要加入氧化剂和催化剂以去除氢气。以亚硝酸钠为催化剂为例,亚硝酸盐分解产生NO2,NO2可使金属表面的氢气氧化生成水,同时将部分亚铁离子Fe2+氧化为Fe3+,铁离子和磷酸根反应生成FePO4瘀渣沉淀,反应为:

Fe+H2PO4+NO2=FePO4+H2O+NO↑

上述反应降低了溶液的酸度,当PO43-与溶液中的金属离子(Zn2+、Mn2+、Ca2+、Fe2+等)的浓度达到溶度积常数时,就会在金属表面形成磷酸盐沉淀,即磷化膜,反应式为:

3Fe2++2PO43-→Fe3(PO4)2↓

随着金属表面上磷酸盐的沉淀,磷化反应也随之减慢,当整个表面被磷化膜全部覆盖后,磷化过程结束。磷化瘀渣的主要成分FePO4,磷化膜的主要成分是Me3(PO4)2、H2O,也有少量的氧化铁和FePO4。

常州表面磷化处理工艺

二、常州表面磷化处理工艺前的预处理

一般情况下,磷化处理要求工件表面应是洁净的金属表面(二合一、三合一、四合一例外)。工件在磷化前必须进行除油脂、锈蚀物、氧化皮以及表面调整等预处理。特别是涂漆前打底用磷化还要求作表面调整,使金属表面具备一定的“活性”,才能获得均匀、细致、密实的磷化膜,达到提高漆膜附着力和耐腐蚀性的要求。因此,磷化前处理是获得高质量磷化膜的基础。

1、脱脂

除油脂的目的在于清除掉工件表面的油脂、油污。包括机械法、化学法两类。机械法主要有手工擦刷、喷砂抛丸、火焰灼烧等。化学法主要有溶剂清洗、酸性清洗剂清洗、强碱液清洗、低碱性清洗剂清洗。应用较为广泛的是碱液除油。

2、除锈、除氧化皮

各种除锈方法中,酸洗除锈是应用zui为广泛的方法。酸洗中使用zui为常见的是盐酸、硫酸、磷酸。盐酸酸洗不宜超过45 ℃,使用浓度为10%~45%。硫酸适合的温度为50~80 ℃,使用浓度为10%~25%。如果硫酸中含有砷时,应加入 0.1~0.2 g/L硫代硫酸钠将砷去除。磷酸酸洗一般使用浓度为10%~40%,处理温度可从常温到80 ℃,不会产生Cl-、SO42-腐蚀性残留物,但成本较高,酸洗速度较慢。也可采用盐酸-硫酸混合酸、磷酸-柠檬酸混合酸。

3、水洗

在磷化工艺中,脱脂后和除锈后需进行水洗以除去附着在工件表面的活性剂和各种离子。将清洗后水的pH值控制在6.0~8.0之间,可以有效抑制各种离子对后续磷化的不利影响,必要时可以采用多级水洗。

4、表面调整

表面调整是指采用机械或化学等手段,使金属表面改变微观状态,增加磷化晶核的数量,使工件表面活性均一化,进而形成细致密实的磷化膜,以及提高磷化速度。一般采用强碱性脱脂剂、进行酸洗的工件都应进行表面调整。表面调整剂主要有两类,一类是含有草酸的表调剂,主要由草酸、表面活性剂、络合剂等组成;另一类是含有胶体钛的表调剂。

三、常州表面磷化处理作用

1、提高耐蚀性。磷化膜虽薄,但由于它是一层非金属的不导电隔离层,能使金属工件表面的优良导体转变为不良导体,抑制金属工件表面微电池的形成,进而有效阻止涂膜的腐蚀。

2、提高基体与涂层间或其他有机精饰层间的附着力。一方面,磷化膜与金属工件是一个结合紧密的整体结构。另一方面,磷化膜具有多孔性,使涂料可以渗透到这些孔隙之中,涂料与磷化膜紧密结合,附着力提高。

3、提供清洁表面。磷化膜只有在无油污和无锈层的金属工件表面才能生长,因此,经过常州磷化处理的金属工件,可以提供清洁、均匀、无油脂和无锈蚀的表面。

4、改善材料的冷加工性能。

5、改进表面摩擦性能,以促进其滑动。

常州表面磷化处理工艺

四、常州表面磷化处理标准

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。表面黑色常州磷化处理不应有未磷化德的残余空白或锈渍。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。

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。出现锈渍时间越长,说明磷化膜的耐蚀性越好。

②点滴法

室温下,将蓝点滴在磷化膜上,观察其变色时间。磷化膜厚度不同,变色时间不同。厚膜﹥5分钟,中等膜﹥2分钟,薄膜﹥1分钟。


常州犇腾金属表面处理有限公司

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