磷化（一）
1、总述
磷化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。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。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。 
　　磷化膜用作钢铁的防腐蚀保护膜，最早的可靠记载是英国Charles Ross（注：英国人罗斯·查尔斯）于1869年获得的专利(max.book118.com.3119)。从此，磷化工艺应用于工业生产。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。一战期间，磷化技术的发展中心由英国转移至美国。1909max.book118.comet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。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。Parker防锈公司研究开发的Parco Power配制磷化液，max.book118.comet许多缺点，将磷化处理时间提高到l小时。 1929年Bonderizing（注：磷酸盐薄膜防锈法）磷化工艺将磷化时间缩短至10分钟, 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。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。磷化广泛应用于防蚀技术，金属冷变形加工工业。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。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。 
2、磷化是常用的前处理技术，原理上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。
3、磷化基础知识
3.1磷化原理
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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。
max.book118.com理
钢铁件浸入磷化液（由Fe(H2PO4)2 、Mn(H2PO4)2 、Zn(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)2 Zn3(PO4)2↓+4H3PO4 或
　　吸热
　　吸热
　　3Mn(H2PO4)2 Mn3(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。
　　Fe+2H3PO4 Fe (H2PO4)2+H2↑
　　Fe Fe2+ +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)2 FeHPO4↓+ H3PO4
　　Fe+ Fe(H2PO4)2 2FeHPO4↓+ H2↑
　　3FeHPO4 Fe 3(PO4)2↓+ H3PO4
　　Fe+ 2FeHPO4 Fe 3(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)2 Zn3(PO4)2↓+4H3PO4 
　　吸热
　　吸热
　　Fe+3Zn(H2PO4)2 Zn3(PO4)2↓+2FeHPO4↓+3 H3PO4+2H2↑
　　放热
3.2磷化分类
max.book118.com 按磷化处理温度分类
max.book118.com.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。
　　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。
max.book118.com.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。
max.book118.com.3低温型
　　30～50℃ 节省能源，使用方便。
max.book118.com.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。
　　优点：不需加热，药品消耗少，溶液稳定。
　　缺点：处理时间长，溶液配制较繁。
max.book118.com 按磷化液成分分类
max.book118.com.1锌系磷化
max.book118.com.2锌钙系磷化
max.book118.com.3铁系磷化
max.book118.com.4锰系磷化
max.book118.com.5复合磷化：磷化液由锌、铁、钙、镍、锰等元素组成。
max.book118.com 按磷化处理方法分类
max.book118.com.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。
max.book118.com.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。
max.book118.com膜质量分类
max.book118.com.1重量级（厚膜磷化） 膜重7.5g/m2以上。
max.book118.com.2次重量级（中膜磷化）膜重4.6～7.5g/m2。
max.book118.com.3轻量级（薄膜磷化）膜重1.1～4.5g/m2。
max.book118.com.4次轻量级（特薄膜磷化）膜重0.2～1.0g/m2。
max.book118.com方法分类
max.book118.com.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。
max.book118.com.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。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。
max.book118.com.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。
4、磷化作用及用途
4.1磷化作用
max.book118.com磷化的作用
max.book118.com.1增强涂装膜层（如涂料涂层）与工件间结合力。
max.book118.com.2提高涂装后工件表面涂层的耐蚀性。
max.book118.com.3提高装饰性。
max.book118.com磷化的作用
max.book118.com.1提高工件的耐磨性。
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