磷化的目的

給基體金屬提供保護，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與電化學反應(yīng)形成磷酸鹽化學轉(zhuǎn)化膜的過程，所形成的磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜稱之為磷化膜。

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簡單可靠、費用低廉、操作方便的工藝方 法，因此被廣泛的應(yīng)用在實際生產(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)生化學反應(yīng)而在金屬表面生成穩(wěn)定的不溶性的無機化合物膜層的一種表面的化學處理方法。所形成的膜稱為磷化膜。它的成膜機理為：（以鋅系為例）

a) 促進劑的加速

上步反應(yīng)釋放出的氫氣被吸附在金屬工件表面上，進而阻止磷化膜的形成。因此加入氧化型促進劑以去除氫氣。其化學反應(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劑的作用機理。

b)金屬的溶解過程

當金屬浸入磷化液中時，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。其化學反應(yīng)為；

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

 上式表明，磷化開始時，僅有金屬的溶解，而無膜生成。

c)水解反應(yīng)與磷酸的三級離解

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，導致磷酸根各級離解平衡向右移動，**終成為磷酸根。

磷化膜的形成

當金屬表面離解出的三價磷酸根與磷化槽液中的（工件表面）的金屬離子達到飽和時，即結(jié)晶沉積在金屬工件表面上，晶粒持續(xù)增長，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鐵離子，則氧化成三價鐵離子。

磷化的分類方法有以下幾種：

1、按磷化施工法分類。

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。

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。

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。

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)量評定項目與方法

1、腐蝕性能測定法

**常用的是硫酸銅點滴實驗法。現(xiàn)在常與下道工序進行后根據(jù)用戶要求進行鹽霧試驗、耐溫熱試驗或循環(huán)周期試驗等。

2、厚度（或重量法）測定法

對于鋼板的磷化膜方法是將磷化板浸在 75     度，質(zhì)量分數(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密、無金屬亮點、無白灰。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色或彩色鋁皮膜。

5、二次附著力測定

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

6、抗沖擊試驗

常常是進行涂裝后一起測定，當用 49 N?cm   對涂裝后的磷化板進行沖擊試驗時，當沖擊后的樣板的反面沖擊點不產(chǎn)生放射性裂紋時，即可確定該磷化膜的質(zhì)量較好。

磷化膜孔隙率的測定

取 14%的 NaCL 和 3%的鐵氰化鉀溶液，表面活性劑的質(zhì)量分數(shù)為 0.1%的蒸餾水溶液，保存在褐色瓶中 24 小時，用濾紙過濾。使用時將濾紙切成長、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，將他覆蓋在戴測的磷化膜表面，經(jīng)過一段時間（1 分鐘）后將試紙拿掉，觀察膜層表面，有蘭色斑點處表示有孔隙部分。

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，也不易復水，其耐蝕性比低 P 比的磷化膜好。