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1 防锈磷化工艺
5 L% Z& S1 K2 p6 @ \3 |磷化工艺的早期应用是防锈，钢铁件经磷化处理形成一层磷化膜，起到防锈作用。经过磷化防锈处理的工件防锈期可达几个月甚至几年（对涂油工件而言），广泛用于工序间、运输、包装贮存及使用过程中的防锈，防锈磷化主要有铁系磷化、锌系磷化、锰系磷化三大品种。
- [7 l8 f; @' n T7 X7 H铁系磷化的主体槽液成分是磷酸亚铁溶液，不含氧化类促进剂，并且有高游离酸度。这种铁系磷化处理温度高于95℃，处理时间长达30min以上，磷化膜重大于10g/m2,并且有除锈和磷化双重功能。这种高温铁系磷化由于磷化速度太慢，现在应用很少。2 c2 s. o4 g0 J; Z9 s4 N2 ], z
锰系磷化用作防锈磷化具有最佳性能，磷化膜微观结构呈颗粒密堆集状，是应用最为广泛的防锈磷化。加与不加促进剂均可，如果加入硝酸盐或硝基胍促进剂可加快磷化成膜速度。通常处理温度80～100℃，处理时间10～20min，膜重在7.5克/m2以上。
" a7 J+ `' ]/ V锌系磷化也是广泛应用的一种防锈磷化，通常采用硝酸盐作为促进剂，处理温度80～90℃，处理时间10～15min，磷化膜重大于7.5g/m2,磷化膜微观结构一般是针片紧密堆集型。& u+ q% v; ^- H& `) R: w
防锈磷化一般工艺流程：
% ]! e& |* D" n( i2 ]除油除锈——水清洗——表面调整活化——磷化——水清洗——铬酸盐处理——烘干——涂油脂或染色处理
4 x; J& M' }* J7 M! D& _5 L通过强碱强酸处理过的工件会导致磷化膜粗化现象，采用表面调整活化可细化晶粒。锌系磷化可采用草酸、胶体钛表调。锰系磷化可采用不溶性磷酸锰悬浮液活化。铁系磷化一般不需要调整活化处理。磷化后的工件经铬酸盐封闭可大幅度提高防锈性，如再经过涂油或染色处理可将防锈性提高几位甚至几十倍，见表1。
) |1 H9 a/ L+ l2 B! r/ q" @. E表1 磷化膜与涂油复合对耐蚀性的影响* b( ]3 C: | r9 e
材料 出现锈蚀时间（h）（盐雾ASTM B117-64）
" q% r' t$ m6 }4 j5 j" @裸钢 0.5
- ~, @( A6 p/ m# m6 K6 |1 ^/ i$ ?钢+涂油 15.0# U1 M) U- {5 [; D; S' I& Z5 ~
钢+16g/m2锌磷化 4.00 |+ W) u4 c: Q9 l' o- d# ^' D
钢+锌磷化+涂油 550.0
9 w7 w+ |6 p/ s* W& k/ b; s摘自 Freeman D B.Phosphating and Metal Pretreatment Woodhead-Faukner,1986.8 \/ B% b/ v- W5 A0 S
2 耐磨减摩润滑磷化工艺
$ u# i- K; C; l0 }. O对于发动机活塞环、齿轮、制冷压缩机一类工件，它不仅承受一次载荷，而且还有运动摩擦，要求工件能减摩、耐摩。锰系磷化膜具有较高的硬度和热稳定性，能耐磨损，磷化膜具有较好的减摩润滑作用。因此，广泛应用于活塞环，轴承支座，压缩机等零部件。这类耐磨减摩磷化处理温度70～100℃，处理时间10～20min，磷化膜重大于7.5g/m2。
+ G' z6 @4 g3 Y! P, K$ p0 V在冷加工行业如：接管、拉丝、挤压、深拉延等工序，要求磷化膜提供减摩润滑性能，一般采用锌系磷化，一是锌系磷化膜皂化后形成润滑性很好的硬脂酸锌层，二是锌系磷化操作温度比较低，可在40、60或90℃条件下进行磷化处理，磷化时间4～10min，有时甚至几十秒钟即可，磷化膜重量要求≥3g/m2便可。工艺流程是：
, c, e/ n( m+ r" y% [ ^耐磨减摩磷化 减摩润滑磷化（冷加工）
- R9 b1 E3 ?( \除油除锈 除油除锈
' l$ ~4 L- l& o- M* z( n水清洗 水清洗+ L& K; K8 t8 l ~/ Q" j
锰系磷化 锌系磷化
; J4 Y' g3 R' `. k水清洗 水清洗
* v: ]* Y- o: W& x干燥 皂化（硬脂酸钠）
1 d* p4 u( V; r) n涂润滑油脂 干燥( x/ |+ e5 z) E0 q
3 漆前磷化工艺
5 q; s" c+ M+ J3 k+ I9 Q涂装底漆前的磷化处理，将提高漆膜与基体金属的附着力，提高整个涂层系统的耐腐蚀能力；提供工序间保护以免形成二次生锈。因此漆前磷化的首要问题是磷化膜必须与底漆有优良的配套性，而磷化膜本身的防锈性是次要的，磷化膜细致密实、膜薄。当磷化膜粗厚时，会对漆膜的综合性能产生负效应。磷化体系与工艺的选定主要由：工件材质、油锈程度、几何形状；磷化与涂漆的时间间隔；底漆品种和施工方式以及相关场地设备条件决定。
% c; h4 m7 b" v y) ]9 {5 I一般来说，低碳钢较高碳钢容易进行磷化处理，磷化成膜性能好些。对于有锈（氧化皮）工件必须经过酸洗工序，而酸洗后的工件将给磷化带来很多麻烦，如工序间生锈泛黄，残留酸液的清除，磷化膜出现粗化等。酸洗后的工件在进行锌系、锌锰系磷化前一般要进行表面调整处理。
1 k) F3 ?2 i5 `3 |在间歇式的生产场合，由于受条件限制，磷化工件必须存放一段时间后才能涂漆，因此要求磷化膜本身具有较好的防锈性。如果存放期在10天以上，一般应采用中温磷化，如中温锌系、中温锌锰系、中温锌钙系等，磷化膜的厚度最好应在2.0+ @0 V% o k2 d. }8 A
～4.5g/m2之间。磷化后的工件应立即烘干，不宜自然凉干，以免在夹缝、焊接处形成锈蚀。如果存放期只有3～5天，可用低温锌系、轻铁系磷化，烘干效果会好于自然凉干。4 {/ Y7 p) ] j( e6 ^
3.1 单室喷淋磷化工艺
1 S" Y+ [: o* [& B+ e+ r! {整个前处理工艺只有一个喷室，在喷室的下面有多个贮液槽体，不同的处理液喷淋工件后流回各自的槽体中。例如首先喷淋脱脂液，待脱脂液流回脱脂槽后，关闭阀门；然后喷淋水洗，水洗完成后关闭水洗阀门；下一步再喷淋磷化液，这种单室处理方法可实行如下几种工艺流程：+ Q4 _% a" O+ ?1 q
脱脂——磷化“二合一”（轻铁系）——水清洗——（铬封闭）——出件。
" q4 B a: j; U. f. J8 b脱脂——水清洗——磷化——水清洗——（铬封闭）——出件( C! X, }' m( j
脱脂——水清洗——表面调整——磷化——水清洗——（铬封闭）——出件6 Q+ m3 j1 C; E
这种磷化工艺一般不提倡安排酸洗工序，以免造成设备腐蚀或产生工序间锈蚀。单室工艺设备少占用场地小，简便易行，但浪费较大，仅适合于批量少的间歇式生产场合。与此相似的另一种方法，采用外围小容量罐体盛处理液，通过泵与管道抽液后与热水混合后喷淋在工件上达到脱脂、磷化效果，喷淋后药液不回收，这种方法更简单，但浪费更大。
% a$ J; v2 d! Z/ o' w3.2多室“标准”工位磷化工艺：
8 k" S9 E. F2 |; N+ K! d6 {①预脱脂 50～70℃ 1～2min
) J! e! v) ^, d/ c; G1 Z: L( E②脱脂 50～70℃ 2～4min7 p- t, x6 Y$ x' u
③水清洗1～2道 常温 0.5～1.0min. ]7 E. M" p, c. `
④表面调整 常温 0.5～1.0min0 m. y& x; s+ a7 D3 }( j
⑤磷化 35～60℃ 2～6min
- X& h& ~" G* t3 C. n⑥水清洗<2道 常温 0.5～1.0min
% V' J; V6 Q! @⑦去离子水洗 常温 0.5～1.0min
0 P% a7 b" H$ L8 `( o⑧铬酸盐处理 40～70℃ 0.5～1.0min* `- o6 |( t; u9 B, q
⑨烘干 低于180℃+ q6 W' V% D" g( H
处理方式可采用全喷淋、全浸泡、喷淋-浸泡结合三种方式。对家用电器行业一般采用全喷淋方式，它效率高，整个前处理只需要十几分钟即可完成，节省场地设备。汽车行业流行采用喷淋-浸泡相结合的方式。9 R6 H8 {- I' S7 R' b
表面调整工序并非必须，表调剂加到脱脂槽内也可达到相同效果。磷化后的去离子水洗必不可少。磷化后的铬酸盐处理，可提高整个涂层系统的耐腐蚀性能（见表2），但由于铬的环境污染问题，因此应慎使用。3 e) S }( m/ Q* @
表2 铬酸盐处理对漆膜耐蚀性能影响
: G% f5 C) Y. A) A划痕3mm扩散时间（h）
6 @- U; b3 X( X（盐雾ASTMB117-64）
- \. b. |* `3 M去离子水洗 铬酸盐处理% v" K3 {0 i4 ^! W. C2 O6 Z" l
轻铁系 0.5 48 96, y ^3 {; V5 [$ e
锌系 2.0 144 240* Q7 e* y0 F, j- U5 p0 E
锌钙系 1.2 216 288! O+ ?1 X4 {/ t; F. x
锌系 2.0 192 312" r( n" q, \4 |! n- N2 Z1 d) `
锌钙系 2.5 264 360
1 m4 ^9 m- i% s2 R4 h$ a" I7 a* 数据来源与表1相同, j( j, r1 o4 r$ v
3.3 混合件磷化处理工艺（锈蚀工件）
$ v) z$ U2 C1 V2 }①脱脂 40～70℃ 3～8min
) Z; l. o' N3 T& T5 c* O' a②水清洗 常温 0.5～1.0min; j3 C3 f8 V- N- f! u$ ^
③酸洗 40～70℃ 3～8min1 T j' C3 P9 h# H; ~3 X/ Z+ `( Z
④水清洗 常温 0.5min/ g0 w. F9 ~" X
⑤中和 常温 0.5～1.0min; W# |& g* e, z' Z2 T
⑥表面调整 常温 0.5min" {) z7 ~/ B: a( `
⑦磷化 35～60℃ 3～10min
[. O7 {: J r$ i! Q. i⑧水清洗 常温 0.5～1.0min
5 j0 j' Q. k( x+ t8 A* Z% e⑨脱离子水洗 常温 0.5～1.0min5 O# D+ U7 f$ S4 l. b' ?8 X; K
⑩铬酸盐水洗 40～70℃ 0.5～1.0min
4 q F9 X& g5 O `+ r⑾烘干 <180℃- x- k% K! T' P
除非有足够的理由，酸洗工序一般不采用喷淋处理方式，喷淋会带来设备腐蚀以及工件工序间生锈等一系列问题。其他各工序均可采用全喷淋或喷-浸相结合的施工方式。
' q i, L, r% n, H# f, q对于混合件（无锈工件、有锈、氧化皮工件同时混合处理），采用脱脂除锈“二合一”代替分步脱脂除锈的方法已经应用有几十年的历史，同样可获满意效果。对于酸洗和脱脂除锈“二合一”一般采用非挥发性的无机酸较适宜。 |
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发表于 2006-7-1 20:28:47